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變頻電源非常接近理想交流電源,具有頻率穩定、電壓穩定、內阻等于零、電壓波形為純正弦波(無失真)的突出特點。故眾多發達國家將變頻電源用作標準供電電源,為用電器提供最優良的供電環境。自改革開放以來,變頻電源主要從日本和臺灣引入大陸,并迅速進入各個領域,成為一個新興發展的領域,并對中國工業電氣化發展產生重要的影響。下面我們來對變頻電源工作原理做詳細的介紹。
 
一、變頻電源工作原理
變頻電源的整個電路由交流→直流→交流→濾波(即AC→DC→AC→濾波)等部分構成,具體步驟是首先把220v的交流電用整流橋變成直流電,然后再用逆變橋把直流電變成交流電,在逆變過程中逆變出的交流電的頻率是可以控制的,因此它輸出的電壓和電流波形均為純正的正弦波,非常接近理想的交流供電電源。可以輸出世界任何國家的電網電壓和頻率。有別于變頻器。
變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。可分為交——交變頻器,交——直——交變頻器。交——交變頻器可直接把交流電變成頻率和電壓都可變的交流電;交——直——交變頻器則是先把交流電經整流器先整流成直流電,再經過逆變器把這個直流電流變成頻率和電壓都可變的交流電。
 
二、變頻電源分類原理
變頻電源主要有二大種類:電晶體放大型和PWM開關型。DP系列變頻電源,以微處理器為核心,以PWM方式制作,正弦脈寬調制等技術,使單機容量可達1000KVA,以隔離變壓器輸出來增加整機穩定性,具有負載適應性強、輸出波形品質好、操作波形好、操作簡便、體積小、重量輕等特點,具有短路、過流、過壓、過熱等保護功能,以保證電源可靠運行。
 
三、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:
線性負載 非線性負載阻性負載 或 功率因數已校正負載 感性負載 容性負載 帶有電解電容的整流濾波型負載
 
2、不同負載的主要特性:
負載類型 電壓與電流相差 沖擊電流 電流失真 功率因數 有功功率 無功 功率線性阻性負載及功率因數已校正負載 無 中等 無 cosφ= 1 100% 無非線性帶有電解電容的整流濾波型負載 有 高 高 cosφ≈0.7 約70% 約30%線性感性負載(電機、空調) 有 高 無 cosφ≈0.8 約80% 20%線性容性負載 有 高 有 cosφ<1 有 有
 
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/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)
 
四、三相交流電源 IGBTPWM系統結構原理,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:
三個獨立輸出變壓器,三組變流器,IGBT使用數量高達 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:
一個輸出變壓器三組繞組,一組變流器,IGBT使用數量僅 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:
一個電源變壓器,三組逆變器,IGBT使用數量 12 個
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,僅能制作于一機箱。
 
4.變頻電源應用目的及領域
 
由于世界各國電網指標不統一,出口電器廠商需要電源模擬不同國家的電網狀況,為工程師在設計開發、生產線測試及品保的產品檢測、壽命、過高壓/低壓模擬測試等應用中提供純凈可靠的、低諧波失真、高穩定的頻率和穩壓率的正弦波電力輸出;進口原裝電器、設備的用戶也需要對我國電網進行變壓、變頻以保證進口電器、設備的正常運轉;滿足航空電子及軍事設備高頻的需求。
 
主要用于制造或出口貿易商對出口電器產品的用電檢測、調試及用于精密儀器的供電電源。廣泛適用于家電制造業、電機、電子制造業、IT產業、電腦設備、實驗室等。
家電業制造商如:空調設備、咖啡機、洗衣機、榨汁機、微波爐、收錄音機、冰箱、DVD、洗塵器、電動剃須刀等產品的測試電源。
電機、電子業制造商如:交換式電源供應器、變壓器、電子安定器、AC風扇、不斷電系統、充電器、繼電器、壓縮機、馬達、被動元件等產品的測試電源。
IT產業及電腦設備制造商如:傳真機、影印機、碎紙機、印表機、掃描器、燒錄機、伺服器、顯示器等產品的測試電源。
實驗室及測試單位如:交流電源測試、產品壽命及安全測試、電磁相容測試、OQC(FQC)測試、產品測試及研發、研究單位最佳交流電源。
航空/軍事單位如:機場地面設施、船舶、航天、軍事研究所等的測試電源。
鐵路、高速公路:25Hz、靜頻信號電源。
 
備注:以上變頻電源工作原理內容由常州市卡宴電子科技有限公司(www.nbyiyin.com)技術人員撰寫,如有其他問題歡迎向本公司來電咨詢,如需轉載和引用請標明本文地址。

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