電壓型與電流型變頻器的性能比較
發(fā)布日期:
2018-09-18

  變頻器制動單元供應商提醒您:電流型與電壓型變頻器,兩者都屬于交-直-交變頻器,由整流器和逆變器兩部分組成。


  由于負載一般都是感性的,它電源之間必有無功功率傳送,因此在中間的直流環(huán)節(jié)中,需要有緩沖無功功率的元件。


  如果采用大電容器來緩沖無功功率,則構(gòu)成電壓源型變頻器;如采用大電抗器來緩沖無功功率,則構(gòu)成電流源型變頻器。


  電壓型變頻器和電流型變頻器的區(qū)別僅在于中間直流環(huán)節(jié)濾波器的形式不同,但是這樣一來,卻造成兩類變頻器在性能上相當大的差異,主要表現(xiàn)列表比較如下:

  1、儲能元件:電壓型變頻器——電容器;電流型——電抗器。


  2、輸出波形的特點:電壓形電壓波形為矩形波電流波形近似正弦波;電流型變頻器則為電流波形為矩形波電壓波形為近似正弦波


  3、回路構(gòu)成上的特點,電壓型有反饋二極管直流電源并聯(lián)大容量電容(低阻抗電壓源);電流型無反饋二極管直流電源串聯(lián)大電感(高阻抗電流源)電動機四象限運轉(zhuǎn)容易。


  4、特性上的特點,電壓型為負載短路時產(chǎn)生過電流,開環(huán)電動機也可能穩(wěn)定運轉(zhuǎn);電流型為負載短路時能抑制過電流,電動機運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定需要反饋控制。


  電流型逆變器采用自然換流的晶閘管作為功率開關(guān),其直流側(cè)電感比較昂貴,而且應用于雙饋調(diào)速中,在過同步速時需要換流電路,在低轉(zhuǎn)差頻率的條件下性能也比較差。


  變頻器的結(jié)構(gòu)特征


  1. 電流型變頻器變頻器的直流環(huán)節(jié)采用了電感元件而得名,其優(yōu)點是具有四象限運行能力,能很方便地實現(xiàn)電機的制動功能。缺點是需要對逆變橋進行強迫換流,裝置結(jié)構(gòu)復雜,調(diào)整較為困難。另外,由于電網(wǎng)側(cè)采用可控硅移相整流,故輸入電流諧波較大,容量大時對電網(wǎng)會有一定的影響。


  2. 電壓型變頻器由于在變頻器的直流環(huán)節(jié)采用了電容元件而得名,其特點是不能進行四象限運行,當負載電動機需要制動時,需要另行安裝制動電路。功率較大時,輸出還需要增設(shè)正弦波濾波器。


  3. 高電流型變頻器它采用GTO,SCR或IGCT元件串聯(lián)的辦法實現(xiàn)直接的高壓變頻,目前電壓可達10KV。由于直流環(huán)節(jié)使用了電感元件,其對電流不夠敏感,因此不容易發(fā)生過流故障,逆變器工作也很可靠,保護性能良好。其輸入側(cè)采用可控硅相控整流,輸入電流諧波較大。變頻裝置容量大時要考慮對電網(wǎng)的污染和對通信電子設(shè)備的干擾問題。均壓和緩沖電路,技術(shù)復雜,成本高。由于器件較多,裝置體積大,調(diào)整和維修都比較困難。逆變橋采用強迫換流,發(fā)熱量也比較大,需要解決器件的散熱問題。其優(yōu)點在于具有四象限運行能力,可以制動。需要特別說明的是,該類變頻器由于較低的輸入功率因數(shù)和較高的輸入輸出諧波,故需要在其輸入輸出側(cè)安裝高壓自愈電容。


  4. 高電壓型變頻器電路結(jié)構(gòu)采用IGBT直接串聯(lián)技術(shù),也叫直接器件串聯(lián)型高壓變頻器。其在直流環(huán)節(jié)使用高壓電容進行濾波和儲能,輸出電壓可達6KV,其優(yōu)點是可以采用較低耐壓的功率器件,串聯(lián)橋臂上的所有IGBT作用相同,能夠?qū)崿F(xiàn)互為備用,或者進行冗余設(shè)計。缺點是電平數(shù)較低,僅為兩電平,輸出電壓dV/dt也較大,需要采用特種電動機或整加高壓正弦波濾波器,其成本會增加許多。它不具有四象限運行功能,制動時需另行安裝制動單元。這種變頻器同樣需要解決器件的均壓問題,一般需特殊設(shè)計驅(qū)動電路和緩沖電路。對于IGBT驅(qū)動電路的延時也有極其苛刻的要求。一旦IGBT的開通、關(guān)閉的時間不一致,或者上升、下降沿的斜率相差太懸殊,均會造成功率器件的損壞。


  高壓變頻器的種類繁多,其分類方法也多種多樣。按著中間環(huán)節(jié)有無直流部分,可分為交交變頻器和交直交變頻器;按著直流部分的性質(zhì),可分為電流型和電壓型變頻器。


  電流型變頻器


  由于在變頻器的直流環(huán)節(jié)采用了電感元件而得名,其優(yōu)點是具有四象限運行能力,能很方便地實現(xiàn)電機的制動功能。缺點是需要對逆變橋進行強迫換流,裝置結(jié)構(gòu)復雜,調(diào)整較為困難。另外,由于電網(wǎng)側(cè)采用可控硅移相整流,故輸入電流諧波較大,容量大時對電網(wǎng)會有一定的影響


  電壓型變頻器


  由于在變頻器的直流環(huán)節(jié)采用了電容元件而得名,其特點是不能進行四象限運行,當負載電動機需要制動時,需要另行安裝制動電路。功率較大時,輸出還需要增設(shè)正弦波濾波器。


  1、電壓型與電流型有什么不同?

  變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流回路的濾波是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路濾波是電感。


  2、為什么變頻器的電壓與電流成比例的改變?

  異步電動機的轉(zhuǎn)矩是電機的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的,在額定頻率下,如果電壓一定而只降低頻率,那么磁通就過大,磁回路飽和,嚴重時將燒毀電機。因此,頻率與電壓要成比例地改變,即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓,使電動機的磁通保持一定,避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種控制方式多用于風機、泵類節(jié)能型變頻器。


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