变频器的控制单元和功率单元

静止无功功率发生器控制单元设计

I

摘要

我国电力工业蒸蒸日上，电力需求也猛增，伴随着经济的发展，高压输电网络日趋成型，但同时对电网的无功功率要求越来越高。无功补偿能提高电网功率因数，提高电能质量，保证电网安全运行。静止无功发生器应运而生。由于其重要性，静止无功发生器收到越来越多的关注和研究。本次设计对静止无功发生器的控制单元进行了研究和实验分析。

本课题主要包括以下内容：

（1）简单介绍了课题的来源和意义，无功补偿设备的发展和静止无功发生器的研究现状。系统分析了静止无功发生器的基本结构和工作原理。

（2）经过对瞬时无功理论研究之后，分析了两种无功电流的检测方法： p、q检测方法和ip、iq检测方法。

（3）介绍了无功发生器的控制方法，PWM变流器的控制方式有直接和间接两种。对电压外环电流内环双环控制进行了研究。对两种控制方法的控制原理进行了说明

（4）对电路的软硬件进行了整体的设计，包括模块程序流程和参数选择。

关键词：静止无功发生器，逆变器，无功补偿

I

ABSTRACT

Abstract

With the continuous development of China's power industry, the rapid gro

静止无功功率发生器控制单元设计

I

摘要

我国电力工业蒸蒸日上，电力需求也猛增，伴随着经济的发展，高压输电网络日趋成型，但同时对电网的无功功率要求越来越高。无功补偿能提高电网功率因数，提高电能质量，保证电网安全运行。静止无功发生器应运而生。由于其重要性，静止无功发生器收到越来越多的关注和研究。本次设计对静止无功发生器的控制单元进行了研究和实验分析。

本课题主要包括以下内容：

（1）简单介绍了课题的来源和意义，无功补偿设备的发展和静止无功发生器的研究现状。系统分析了静止无功发生器的基本结构和工作原理。

（2）经过对瞬时无功理论研究之后，分析了两种无功电流的检测方法： p、q检测方法和ip、iq检测方法。

（3）介绍了无功发生器的控制方法，PWM变流器的控制方式有直接和间接两种。对电压外环电流内环双环控制进行了研究。对两种控制方法的控制原理进行了说明

（4）对电路的软硬件进行了整体的设计，包括模块程序流程和参数选择。

关键词：静止无功发生器，逆变器，无功补偿

I

ABSTRACT

Abstract

With the continuous development of China's power industry, the rapid gro

功率单元基本原理及常见故障分析

第一部分 功率单元基础知识及基本原理

一、功率单元基础知识 1．什么是功率单元

功率单元是使用功率电力电子器件进行整流、滤波、逆变的高压变频器部件。 功率单元是构成高压变频器主回路的主要部分。 2．我公司功率单元的型号定义

PC ×××

罗马数字： IGBT的额定电流值 功率单元（英文Power Cell的简写 ） 例如：PC100表示配置IGBT 额定电流为100A的功率单元。 3. 功率单元上主要电力电子器件简介

1）整流桥

其作用是整流（将交流变成直流）。我公司使用的整流桥内部封装形式有以下两种，图1所示的封装内部有6只整流二极管，用在功率单元的三相输入端；图2所示的封装内部有2只整流二极管，用在功率单元的三相输入端以及旁通回路中。

图1 封装6只整流二极管的整流桥模块

图2 封装2只整流二极管的整流桥模块

目前我公司使用的整流桥品牌有： Semikron 、Eupec； 使用的整流桥电压等级有：1400V、1800V； 例如：SKD62/18、SKKD260/14。 2）可控硅

可控硅使用

功率单元基本原理及常见故障分析

第一部分 功率单元基础知识及基本原理

一、功率单元基础知识 1．什么是功率单元

功率单元是使用功率电力电子器件进行整流、滤波、逆变的高压变频器部件。 功率单元是构成高压变频器主回路的主要部分。 2．我公司功率单元的型号定义

PC ×××

罗马数字： IGBT的额定电流值 功率单元（英文Power Cell的简写 ） 例如：PC100表示配置IGBT 额定电流为100A的功率单元。 3. 功率单元上主要电力电子器件简介

1）整流桥

其作用是整流（将交流变成直流）。我公司使用的整流桥内部封装形式有以下两种，图1所示的封装内部有6只整流二极管，用在功率单元的三相输入端；图2所示的封装内部有2只整流二极管，用在功率单元的三相输入端以及旁通回路中。

图1 封装6只整流二极管的整流桥模块

图2 封装2只整流二极管的整流桥模块

目前我公司使用的整流桥品牌有： Semikron 、Eupec； 使用的整流桥电压等级有：1400V、1800V； 例如：SKD62/18、SKKD260/14。 2）可控硅

可控硅使用

北京天拓四方科技有限公司是西门子工业自动化和驱动集团核心分销商（一级代理商）及系统集成商

变频器是如何改变频率和电压控制电机的？

如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。

工频电源：由电网提供的动力电源（商用电源） 起动电流：当电机开始运转时，变频器的输出电流

变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动 电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。

通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。

通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。

1.当变频器调速到大于50Hz频率时，电机的输出转矩将降低 通常的电机是按50Hz电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此

上海民恩电气厂家直销变频器配套专用制动单元

2）适配变频器功率：30KW3）制动单元品牌：上海民恩4）额定电流：15A5）峰值电流：50A6）最小阻值：20Ω

上海民恩电气厂家直销变频器配套专用制动单元

7）斩波电压：DC630VDC660VDC690VDC730VDC760V8）外形及安装尺寸：见表格9）制动方式：能耗式10）包装：纸箱包装

1）设计加工周期：3个工作日（常规型号现货）

12）售后服务：国家三包1年，免费提供技术咨询，技术指导,安装指导

13）产品咨询：请联系上海民恩客服

富士变频器配套专用制动单元产品概述

当传动应用中需要电机快速或精确的减速时，为了获得所需的制动转矩，并避免在减速过程中产生过高的泵升电压影响设备的安全运行，应当使用CDBR

上海民恩电气厂家直销变频器配套专用制动单元

系列制动单元。CDBR系列制动单元是采用德国技术生产制造的低成本能耗式制动单元，配合适当的制动电阻后可以将调速电机在减速过程中所产生的再生电能加以吸收消耗在电阻上，同时获得良好的制动效果。CDBR是将电机在调速过程中所产生的再生电能直接消耗在制动电阻上，所需的设备简单，成本较低。所有的CDBR产品，均来自高度可靠的设计和精良的制造技术，CDBR的每一件产品都能发

湖南工程学院应用技术学院

毕业设计（论文）任务书

PLC和变频器实现电机的变频调速和远程

设计（论文）题目： 用

控制

姓名 王松涛 专业 自动化 班级 0481 学号 200413110103

指导老师 赵葵银 职称 教授 教研室主任 赵葵银 李晓秀 一、基本任务及要求：

随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流调速取代直流调速已成为现代电气传动的主要发展方向之一。电机由变频器来控制，变频器带有PROFIBUS-DP通讯接口，通过PROFIBUS网络由主站对变频器进行远程控制，可在触摸屏上生成组态画

面实现远程控制，也可通过工业以太网在上位机PC实现远程控制。

具体要求有：

1. 采用西门子的可编程控制器、触摸屏及有关的应用软件，实现对电动机调节控制。 2

湖南工程学院应用技术学院

毕业设计（论文）任务书

PLC和变频器实现电机的变频调速和远程

设计（论文）题目： 用

控制

姓名 王松涛 专业 自动化 班级 0481 学号 200413110103

指导老师 赵葵银 职称 教授 教研室主任 赵葵银 李晓秀 一、基本任务及要求：

随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流调速取代直流调速已成为现代电气传动的主要发展方向之一。电机由变频器来控制，变频器带有PROFIBUS-DP通讯接口，通过PROFIBUS网络由主站对变频器进行远程控制，可在触摸屏上生成组态画

面实现远程控制，也可通过工业以太网在上位机PC实现远程控制。

具体要求有：

1. 采用西门子的可编程控制器、触摸屏及有关的应用软件，实现对电动机调节控制。 2

湖南工程学院应用技术学院

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PLC和变频器实现电机的变频调速和远程

设计（论文）题目： 用

控制

姓名 王松涛 专业 自动化 班级 0481 学号 200413110103

指导老师 赵葵银 职称 教授 教研室主任 赵葵银 李晓秀 一、基本任务及要求：

随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流调速取代直流调速已成为现代电气传动的主要发展方向之一。电机由变频器来控制，变频器带有PROFIBUS-DP通讯接口，通过PROFIBUS网络由主站对变频器进行远程控制，可在触摸屏上生成组态画

面实现远程控制，也可通过工业以太网在上位机PC实现远程控制。

具体要求有：

1. 采用西门子的可编程控制器、触摸屏及有关的应用软件，实现对电动机调节控制。 2

湖南工程学院应用技术学院

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PLC和变频器实现电机的变频调速和远程

设计（论文）题目： 用

控制

姓名 王松涛 专业 自动化 班级 0481 学号 200413110103

指导老师 赵葵银 职称 教授 教研室主任 赵葵银 李晓秀 一、基本任务及要求：

随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流调速取代直流调速已成为现代电气传动的主要发展方向之一。电机由变频器来控制，变频器带有PROFIBUS-DP通讯接口，通过PROFIBUS网络由主站对变频器进行远程控制，可在触摸屏上生成组态画

面实现远程控制，也可通过工业以太网在上位机PC实现远程控制。

具体要求有：

1. 采用西门子的可编程控制器、触摸屏及有关的应用软件，实现对电动机调节控制。 2