四象限變頻器技術(shù)介紹

摘要：四象限變頻器一方面可以實現(xiàn)能量的雙向流動，另一方面在大功率運行的時候，對電網(wǎng)的污染小。本文簡單介紹了四象限變頻器的工作原理及控制方法，并從實際應(yīng)用的角度，給出四象限變頻器各個部分的構(gòu)成及作用。

關(guān)鍵詞：能量回饋 電流諧波  四象限變頻器

1、  引言

　　在上個世紀(jì)80年代末，交流變頻調(diào)速逐漸登上了工業(yè)傳動調(diào)速方式的歷史舞臺。變頻調(diào)速在調(diào)速范圍、調(diào)速精度、控制靈活、工作效率、使用方便等方面都有很大的優(yōu)點，這使變頻調(diào)速成為最有發(fā)展前途的一種交流調(diào)速方式。

　　普通的變頻器大都采用二極管整流橋?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)化成直流，然后采用IGBT逆變技術(shù)將直流轉(zhuǎn)化成電壓頻率皆可調(diào)整的交流電動機(jī)。這種變頻器只能工作在電動狀態(tài)，所以稱之為兩象限變頻器。由于兩象限變頻器采用二極管整流橋，無法實現(xiàn)能量的雙向流動，所以沒有辦法將電機(jī)回饋系統(tǒng)的能量送回電網(wǎng)。在一些電動機(jī)要回饋能量的應(yīng)用中，比如電梯，提升，離心機(jī)系統(tǒng)，只能在兩象限變頻器上增加電阻制動單元。將電動機(jī)回饋的能量消耗掉。另外，在一些大功率的應(yīng)用中，二極管整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波污染。

　　IGBT功率模塊可以實現(xiàn)能量的雙向流動，如果采用IGBT做整流橋，用高速度、高運算能力的DSP產(chǎn)生PWM控制脈沖。一方面可以調(diào)整輸入的功率因數(shù)，消除對電網(wǎng)的諧波污染，讓變頻器真正成為“綠色產(chǎn)品”。另一方面可以將電動機(jī)回饋產(chǎn)生的能量反送到電網(wǎng)，達(dá)到徹底的節(jié)能效果。

　　吉納電機(jī)自2001年開始進(jìn)行四象限變頻器開發(fā)和研制工作。到目前已經(jīng)形成380V、660V兩個系列功率等級的成熟的產(chǎn)品和技術(shù)，并廣泛應(yīng)用于煤礦和油田領(lǐng)域。

2、  四象限變頻器的工作原理

　　四象限變頻器的電路原理圖如圖1所示。

2.1工作原理

　　當(dāng)電機(jī)工作在電動狀態(tài)的時候，整流控制單元的DSP產(chǎn)生6路高頻的PWM脈沖控制整流側(cè)的6個IGBT的開通和關(guān)斷。IGBT的開通和關(guān)斷與輸入電抗器共同作用產(chǎn)生了與輸入電壓相位一致的正弦電流波形，這樣就消除了二極管整流橋產(chǎn)生的6K