變頻電源原理簡介

變頻電源是將市電中的交流電經過AC-DC-AC變換， 輸出為純凈的正弦波，輸出頻率和電壓 一定范圍內可調。它有別于用于電機調速用的變頻調速控制器，也有別于普通交流穩(wěn)壓電源。理想的交流電源的特點是頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、內阻等于零、電壓波形為純正弦波（無失真）。變頻電源十分接近于理想交流電源，因此，先進發(fā)達國家越來越多地將變頻電源用作標準供電電源，以便為用電器提供最優(yōu)良的供電環(huán)境，便于客觀考核用電器的技術性能。

變頻電源系統(tǒng)原理(圖)

變頻電源主要有二大種類：線性放大型和PWM開關型HY系列程控變頻電源，以微處理器為核心，以MPWM方式制作,用主動元件IGBT模塊設計，采用了數(shù)字分頻、D/A轉換、瞬時值反饋、正弦脈寬調制等技術, 使單機容量可達100kVA, 以隔離變壓器輸出來增加整機穩(wěn)定性, 具有負載適應性強、輸出波形品質好、操作簡便、體積小、重量輕等特點，具有短路、過流、過載、過熱等保護功能，以保證電源可靠運行。

變頻電源可帶負載種類及容量選擇方法

變頻電源可以帶載各種阻抗特性的負載，包括電感類、電阻類、整流類常見負載，需引起重視的是負載類型不同，所需變頻電源的功率容量有很大不同。

①.負載性質的種類：

③.電源容量選擇方法

·阻性： 電源容量 = 1.1×負載功率

·感性：電源容量 =負載啟動電流/負載額定電流×負載功率

·整流：電源容量 = 負載電流波峰系數(shù)/1.5×負載功率

·混合型：請按照不同負載所占比例適當選取

注：對于冰箱、空調之類的感性負載，應按照啟動功率來選擇電源容量。

(啟動功率一般為額定功率的5-7倍)

三相交流電源 IGBT PWM 系統(tǒng)結構，一般常見結構

①.分離式(獨立式)三相交流電源，無電源變壓器結構，輸入未隔離，輸出隔離

結構圖:

特點：

·三個獨立輸出變壓器，三組變流器，IGBT使用數(shù)量高達 12 個.

·三組變流器亦可共用一組整流器.

·三相由完整的單相集成連結而成，可單相使用(使用任意一相) 或三相使用.

適用于三相平衡及不平衡(100%不平衡)負載，可依需求制作于一機箱或三機箱

結構不一樣，成本不一樣，性能當然不一樣!!

②.低成本三相交流電源，無電源變壓器結構，輸入未隔離，輸出隔離

結構圖:

特點：

·一個輸出變壓器三組繞組，一組變流器，IGBT使用數(shù)量僅 6 個

·僅能供三相負載使用(無法各相單獨取用)，不適合三相不平衡負載

·此結構僅能制作于一機箱

③.獨立式三相交流電源，無輸出變壓器結構，輸入隔離，輸出未隔離

結構圖:特點：

·一個電源變壓器，三組逆變器，IGBT使用數(shù)量 12 個

·

適用于三相平衡及不平衡(100%不平衡)負載，僅能制作于一機箱

變頻電源基本原變頻電源做為交流諧振耐壓試驗系統(tǒng)的核心部分,要求調壓、調頻獨立進行,輸出電壓0～400 V,頻率30～300 Hz,且穩(wěn)定度高,還要求在現(xiàn)場環(huán)境下有較強的抗干擾能力。

在調頻調壓控制技術發(fā)展的早期多采用PAM方式,因此,變頻電源逆變器輸出的交流電壓波形只能是方波,改變方波有效值,只能通過改變方波的幅值,即中間直流電壓幅值來完成。隨著全控型快速開關器件GTR、IGBT、MOSFET等的出現(xiàn),才逐漸發(fā)展為PWM方式。由于調節(jié)PWM波的占空比即可調節(jié)電壓幅值,所以逆變環(huán)節(jié)可同時完成調壓和調頻任務,整流器無需控制,設備結構更簡單,控制更方便。輸出電壓由方波改進為PWM波,降低了輸出電壓的低次諧波含量。

SPWM是以正弦波作為基準波（調制波）,用一列等幅的三角波（載波）與基準正弦波相比較產生PWM波的控制方式。當基準正弦波高于三角波時,使相應的開關器件導通;當基準正弦波低于三角波時,使相應的開關器件截止。由此,逆變器的輸出電壓波形為脈沖列,其特點是：半個周期中各脈沖等距等幅不等寬,總是中間寬,兩邊窄,各脈沖面積與該區(qū)間正弦波下的面積成比例。這種脈沖波經過低通濾波后可得到與調制波同頻率的正弦波,正弦波幅值和頻率由調制波的幅值和頻率決定。這就是變頻電源調頻調壓的原理。

三相交流電壓經過三相橋式不控整流電路整流成脈動直流電壓,經過中間濾波電容的儲能和濾波成為平滑直流電壓。逆變環(huán)節(jié)由4塊IGBT構成全橋逆變器,反并聯(lián)二極管完成IGBT關斷時的續(xù)流工作,R、C、D構成RCD阻止放電型吸收緩沖回路。逆變部分采用SPWM控制方式,將直流電壓逆變?yōu)殡妷汉皖l率可調的SPWM脈沖波。電感L和電容C3組成低通濾波器LC,濾出高頻載波成分。為了限制電容器充電電流,在整流橋的輸出端與儲能電容之間串入一個限流電阻R1,只在接入電源的最初短時間內將限流電阻R1串入,當電容器兩端電壓升至一定值后,閉合接觸器JC2將電阻R1切除。

低通濾波器LC輸出設計是否合適,直接影響變頻電源輸出電壓波形的失真度,因此濾波器的設計原則是考慮最高輸出頻率,只要最高輸出頻率下正弦波的失真度得到滿足,則低頻輸出時由于載波比增加,正弦波失真度可自然滿足。

由于電源容量很大,IGBT關斷和開通電流都很大,主電路引線電感Lp的存在,將在IGBT功率回路中引起浪涌電壓,其能量與Vpeak/2 Lp I2成比例,較高的浪涌電壓將增加功率器件的開關損耗,并危及器件的安全。因此在大功率應用時必須采取措施減少主回路的配線電感,并用緩沖吸收電路來降低電壓尖峰值2100433B

變頻電源分為標準型變頻電源和晶體管變頻電源。

變頻電源因為其特性越來越多的在人們的生活中得到普及。無論是數(shù)顯變頻電源,60HZ變頻電源，400HZ中頻電源，還是單相變頻電源、三相變頻電源、程控變頻電源都已經在家電制造業(yè)、電機電子制造業(yè)、電腦設備IT產業(yè)和實驗室方面都得到了廣泛的應用。消費者在選購數(shù)顯變頻電源時首先要明確了解其負載性質，從而根據(jù)其負載性質的不同選擇不同的電源容量。

因為變頻電源對一般負載類型沒有特殊要求，所以在額定條件下電源可以長時間運行。但是考慮到供電網絡中的各種不定因素，選擇電源容量時，應當留有空余，建議在選擇容量時，按以下方法進行選擇：

1. 阻性： 電源容量=1.1×負載功率

2. 感性： 電源容量=負載啟動電流/負載額定電流×負載功率

3. 整流： 電源容量=負載電流波峰系數(shù)/1.5×負載功率

4. 混合型：請按照不同負載所占比例綜合選取

對于冰箱、空調之類的感性負載，應當按照啟動功率來選擇變頻電源容量。（啟動功率一般為額定功率的5—7倍）

諧振變頻電源是串聯(lián)諧振裝置必不可少的組成部分，串聯(lián)諧振利用高壓試驗回路發(fā)生串聯(lián)諧振后所具備的特點，制造出的變頻串聯(lián)諧振裝置，廣泛用于電力、冶金、石油、化工等行業(yè)，適用于大容量、高電壓的電容性設備（電纜、發(fā)電機、母線、變壓器）的交流耐壓試驗。詳細參考：GB 50150-2016電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準。? ?

變頻電源作為串聯(lián)諧振耐壓試驗系統(tǒng)的核心部分,調壓、調頻獨立進行,輸出電壓0～400 V,頻率30～300 Hz,輸出純正的PWM波信號，穩(wěn)定度高,現(xiàn)場環(huán)境下有較強的抗干擾能力。

15KVA變頻電源參數(shù)

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