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(shí)現能量的雙向流動(dòng)，另一方面在大功率運行的時(shí)候，對電網(wǎng)的污染小。本文簡(jiǎn)單介紹了四象限變頻器的工作原理及控制方法，并從實(shí)際應用的角度，給出四象限變頻器各個(gè)部分的構成及作用。

關(guān)鍵詞：能量回饋 電流諧波  四象限變頻器

1、  引言

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

　　普通的變頻器大都采用二極管整流橋將交流電轉化成直流，然后采用IGBT逆變技術(shù)將直流轉化成電壓頻率皆可調整的交流電動(dòng)機。這種變頻器只能工作在電動(dòng)狀態(tài)，所以稱(chēng)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(wú)法實(shí)現能量的雙向流動(dòng)，所以沒(méi)有辦法將電機回饋系統的能量送回電網(wǎng)。在一些電動(dòng)機要回饋能量的應用中，比如電梯，提升，離心機系統，只能在兩象限變頻器上增加電阻制動(dòng)單元。將電動(dòng)機回饋的能量消耗掉。另外，在一些大功率的應用中，二極管整流橋對電網(wǎng)產(chǎn)生嚴重的諧波污染。

　　IGBT功率模塊可以實(shí)現能量的雙向流動(dòng)，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。一方面可以調整輸入的功率因數，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(dòng)機回饋產(chǎn)生的能量反送到電網(wǎng)，達到徹底的節能效果。

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

　　當電機工作在電動(dòng)狀態(tài)的時(shí)候，整流控制單元的DSP產(chǎn)生6路高頻的PWM脈沖控制整流側的6個(gè)IGBT的開(kāi)通和關(guān)斷。IGBT的開(kāi)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