中小容量通用變頻器的主電路及特點

一、 通用變頻器的主電路

　　通用變頻器的主電路一般都是電壓型交-直-交如圖1所示。逆變元件現(xiàn)在一般都用IGBT、IPM，GTR已是淘汰產品。成都佳靈電氣制造公司的JP6C-T9型容量從0.75~75kW逆變元件為IPM，75~280kW逆變元件為IGBT。這兩種元件是世界上生產變頻器最先進的元件，與傳統(tǒng)的雙極性GTR相比，其特點是IGBT具有MOSFET高輸入阻抗、高速特性同時也具有GTR大電流密度的特點；IGBT為電壓驅動，而GTR為電流驅動。IGBT驅動電流在100nA量級可控制幾十安培電流輸出，直流電源增益達10⁸~10⁹，幾乎不消耗功率，驅動電路簡單、效率高，因此功耗很小，變頻器散熱片面積比GTR小1/3，變頻器外形尺寸小；IGBT的開關速度比GTR快，開關時間為10~100ns量級，GTR則以µs計，以至達到幾十微妙，因此IGBT有較高的工作頻率，用IGBT生產出來的變頻器人們聽到的噪聲幾乎沒有，與GTR相比降低了20dB，可與電動機直接用工頻電源驅動噪聲相比，如圖2所示。由于工作頻率高，輸出電流波形為一條圓滑的正弦波形；IGBT有正的電阻高溫系數(shù)，具有良好的熱穩(wěn)定性，對過電流有自限流作用，多只同樣管子的并聯(lián)有自均流作用，這些都是GTR難以辦到的；安全工作區(qū)大，具有高度線性化的跨導。為此在變頻器逆變元件用IGBT逐步代替GTR是必然的趨勢，JP6C-T9型用這樣的逆變元件制造大容量的變頻器可以說是世界上第一流的。

圖1 通用變頻器原理圖

圖2 噪聲特性

　　IPM是智能化的IGBT，把IGBT功率元件的電路與驅動電路和保護電路集成在一個芯片上的模塊，過去成千個元件組成的各種電路而現(xiàn)在是一個芯片，可靠性就大為增加，其失效率把幾千個元件失效率變?yōu)?個，把可靠性提高到原分立元件的幾千倍，同時減少了大量焊點，系統(tǒng)的可靠性就更高了。因此JP6C-T9型MTBF可達到高可靠、長壽命的要求，變頻器外形尺寸小。{{分頁}}

二、 先進的控制技術、矢量控制

　　1.轉速與轉矩特性  

　　采用不同控制方式，轉速與轉矩特性是不一樣的，如采取U/f控制其特性如圖3所示。它的調速范圍較窄，在低速時運行轉差率較大，特性較軟。采用矢量控制，其特性如圖4所示。使用無速度傳感器矢量控制變頻器驅動通用電動機時，也能保證在整個頻率范圍內實現(xiàn)精確的轉矩控制，在1Hz時，也有150%以上的高起動轉矩，可在3：1的轉速范圍內(16~50Hz)以100%轉矩連續(xù)運行，轉速調整率為