变频电源范文精选

摘要：介绍了SPWM稳频稳压逆变电源的设计方案，重点分析了其测量系统，该电源设备通过取样电机实际响应电压Vpwm，解决了SPWM脉宽调制式变频器与电机的匹配问题。 关键词：逆变器；负载匹配；稳频稳压；测量系统

引言

近年来，变频器与变频电机组成的拖动系统在生产中发挥着重要的作用。然而在使用中经常发现变频器与变频电机不能很好地匹配，这个问题严重困扰着变频器及变频电机的生产厂家。因此有必要研发SPWM稳频稳压电源，使电源频率可调范围为0～500Hz，电压可调范围为0～420V（基波）。且能显示电机实际响应的SPWM波的电压(Vpwm)、电流、频率和功率等。这样，变频器的生产厂家就可以该电源为标准，测量出与之配套的变频电机真实使用的电压值、电流值、频率值，来调校变频器的矢量控制参数或v/f控制参数。而电机生产厂家也可根据该标准电源来调整电机的参数，使其与变频器匹配。

图1

1 工作原理及测量系统分析

如图1所示，SPWM稳频稳压电源主电路与市面上成熟的SPWM逆变电源类似。当交流电机和一个脉宽调制变频器一起被用于变频调速时，设计Vpwm是为了测量交流电机有效电压。这种类型的变频器首先从交流源产生一个直流电压E，被称为直流链电压。然后利用电力电子变换技术，采用脉宽调制来变换直流链电压，可以得到一个三相电源系统，例如：通过IGBT在数ms内将直流电压开关数百次，来创建频率可调的三相电压。然而输出电压并不是正弦波，而是一个恒幅值的高频斩波波形，如图2所示。这种电压被送给电机，由于电机是一个大的感性负载，主要对电源电压低频部分作出响应，故电流波形仅具有少量的高频成分，近似为一个正弦波。对于系统设计者和使用者，能够测量出电机实际接收到的电压Vpwm，检查电机的矢量参数或v/f是否超出范围是非常重要的。如果长时间超出电机的标称v/f值（例如，电机在高频、低速下运转），电机将会发热，甚至损坏，而产生严重后果。然而需要注意的是，用电压表测量该斩波波形的电压是有效值Vrms，而电机响应的实际有效电压Vpwm与图2的脉宽调制波的有效值Vrms之间存在非常大的误差。例如某系统，当Vpwm=144V时，Vrms=192V，误差率为（192－144）/144=33.3％

采样经检测系统将数据送给控制系统。控制系统通过计算基频的整个周期的绝对平均电压的有效值即均方根值检测出VPWM。

例如，当载波比N=ωc/ωs取3的奇整倍数时，线电压uab的傅立叶级数表达式为

摘要：作者设计并制作了能把直流电源转换成可变频交变电源的装置，本文作了详细介绍。

关键词：高中；电学实验；转换器；直流电；变频交流电

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148(2007)10(S)-0060-2

人教版高中物理第二册交变电流一章第三节研究电感和电容对交变电流的影响，为了通过对比实验来分析电感和电容对交变电流的阻碍作用，需要这样的电源：能输出直流和不同频率的交变电流，而且它们的有效值相等。但在中学物理实验室中没有这样的电源，因此只能简单比较电感和电容对直流和交变电流的影响的不同，不能比较电感和电容对不同频率的交变电流的影响。笔者设计制作了一个有效值一定的可变频交变电源――能把直流电源转换成可变频交变电源(以下简称“转换器”)，在研究电感和电容对交变电流的影响时实验效果很好。现将该转换器的工作原理、制作过程和应用效果介绍如下，供大家参考。

1转换器的工作原理

我们知道直流电动机工作时是通过电刷由换向器把直流电引导到固定在转轴上的线圈上，使线圈在磁场力的作用下转动。实际上线圈中通过的电流的方向在不断改变，实为交变电流。根据同样的原理，可适当改进换向器就可以把直流电源转换为交流电源。

1．1转换器的基本结构和工作原理

如图1所示，把两个相互交错并彼此绝缘的金属圆筒固定在同一转轴上，使四个电刷与两金属圆筒相应部分接触，这样就组成了转换器。转换器的电刷A、B接线柱接直流电源UAB，如图2所示。当转换器绕轴转动时，电刷a、b接线柱间将输出矩形波交变电压Uab，如图3所示。可见，转换器的电刷A、B间输入的直流电压UAB和转换器电刷a、b间输出的矩形波交变电压Uab的最大值相等。根据交变电流有效值的定义易知：转换器输出的交变电压的有效值和输入的直流电源电压相等。

摘要：在交流电机的制造过程中，对产品的试验测试是必不可少的关键工艺环节，变频电源是交流电机试验最为重要的试验设备。随着产品的发展，特别是各类变频电机开发应用，对试验用变频电源提出了新的要求，本文对交流电机试验用变频电源做了综述，并着重介绍电力电子装置电机试验变频电源。

关键字：；电机试验；变频电源

一、变频电源在电机试验中的应用

交流电机产品试验中，提供符合规定的试验电源和满足试验工艺要求的加载是两个重要方面。对试验电源而言，首先其电源品质必须满足电机产品有关标准规定的指标，包括正弦度与对称度，典型指标包括：THDV不大于2.5%，HVF小于1.5%，负序分量小于正序分量的0.5%，零序分量影响消除（即也小于正序分量的0.5%），频率稳定性及频率偏差满足国家相关试验电源标准中对电源品质的要求；其次，要求试验电源能够在较广的范围内分别对电压和频率进行调节，即能定频调压，又能定压调频；此外，还要求试验电源能够方便的启动试品、对试验拖动电机进行调速运行、对运行试品进行快速制动、具备异步电机叠频试验及调节功率因数功能等等。交流电机试验的直接负载方式，特别对中大型电机，为考虑节约电力和加载调节方便，一般采用成对电机的对轴联接运行实现，被试机做为电动机运行，对轴联接的陪试机做发电机运行，使能量在电源设备处或电网供电处回馈循环，即使被试电机加上负载，此时陪试电机端依靠变频电源提供差频电源或可进行转矩控制而实现陪试电机的发电机方式运行。异步电机的叠频试验要求电源具备两差频电源或调制相应波形电源，并能较好的吸收和馈出拍频能量。大型交流同步电机可以采用零功率因数法进行试验，要求试验电源可与其进行无功吸收而满足试验要求，因此变频试验电源应能超前或滞后运行且具备一定容量。

变频电源在电机试验中担负多重角色，特别对电机产品型式试验而言是不可替代的工艺设备。

二、传统的机组变频电源

传统的变频电源由D-F电机组组成，最初的变频电源一般由直流电机+同步电机组成，借助于直流电机调速而改变机组转速，实现机组同步电机（做发电机）的频率可调，直流电机的供电电源同样需要由D-F直流发电机组提供，同时调节同步发电机励磁，可实现机组电压调节。也就是说传统的变频电源需要两套D-F电机组组合方能提供，即四电机组变频电源。为满足电机对拖负载试验要求，还需提供一路标准试验电源。在四电机组变频电源基础上，将一套机组改为同步+同步+直流电机组，而形成的五电机组，即可提供一路调频调压试验电源，还可提供一路频率固定、电压可调的试验电源，同时也解决了叠频试验电源。

D-F电机组与电力电子调速传动装置组合，派生出另一类机组变频电源。此类电源按转动种类分为直流传动变频电源和交流传动变频电源。直流传动变频电源由一套可控硅直流调速装置、一套直流+同步D-F机组及各电机配套励磁装置组成，调节直流机转速即可调节机组同步发电机输出电源频率，调节同步发电机励磁可调节器输出电源电压；交流传动变频电源则将上述传动装置改为交流变频器，将机组改为交流+同步D-F机组。此类电源可由一套传动装置及两套机组组合使用，亦可由调速装置分别传动两套机组，形成两套变频电源，基本满足50/60Hz等电机的型式试验。

【摘 要】：本文介绍以SG3525芯片为逆变电源控制系统，设计无工频变压器SPWM调制方式正弦波输出电源，以期实现逆变电源稳定输出。

【关键词】：无工频变压器；电路；电源

中图分类号： TM4 文献标识码： A

一、正弦波逆变器的设计要求和主电路形式及参数

1.1逆变电源的设计要求和目标

1）输出电压：输出为单相220VAC（有效值），频率为50Hz±1Hz。

2）输出功率：4KW，允许过载20%，既Pomax=4800W。

3）输出电流：允许失真度为3倍，既在电压峰值时的电流峰值允许最大为有效值的3倍。最大有效值为Pomax/Voe=4800W/220V≈16.5A。

1.1交直流一体化电源系统的直流充电模块

直流充电模块主要包括蓄电池组、绝缘监测、单元集中监控、单元直流馈电、单元充电模块、交流配电单元等共同组成。由于受到了开关器件性能的影响,因此每个开关电源模块只有几千瓦的最大输出功率,然而在实践中直流系统供电需要几百千瓦。为此,必须要选择并联多个高频开关电源模块的方式确保充电机完成大功率的输出,隔离变压器由于高频化因此具有更小的质量和体积,这样对模块化的实现非常有利。除此之外,选择软开关技术可以使开关损耗得以大幅度减少,并且使变换效率得以提升。在直流系统中绝缘监测可以对正负母线对地的绝缘情况进行时刻监视,如果正母线接地就有可能会导致出现保护的误动作,如果系统在负母线接地的时候出现一点接地的现象,就会导致断路器拒动[1]。

1.2交直流一体化电源系统的通信电源模块

在常规变电站中通信电源往往都是独立设置,从而将稳定可靠的电源提供给运动装置和融信设备。然而这种方式具有较高的设备投资、较大的占用空间等不足,而且其具有与站内直流系统相类似的一些功能,无法使智能变电站网络化、经济化以及简约化的要求得到满足。根据我国电网公司的最新规定,一些变电站必须要选择使用交直流一体化电源系统,不再单独配置通信电源,也就是经过DC/DC变换之后由直流系统向通信设备供电。在直流充电模块中选择冗余技术、均流技术、软开关技术、模块化小型化等高频开关电源技术在通信电源DC/DC变换器中同样适用。

1.3交直流一体化电源系统的UPS电源模块

在站用变压器发生供电故障之后,UPS可以将可靠的电能提供给交换机、五防闭锁机以及后台监控机等重要的负荷。在具体的运行过程中UPS存在着2路输入电源,其在正常的时候经整流、逆变将由交流输入的电能提供给负载。如果中断交流输入,那么在经过逆变后,将由直流输入的电能提供给负载。在UPS中的逆变部分和整流部分仍然对高频开关电源技术进行了应用。除此之外,UPS的非常重要的发展方向就是冗余技术和模块化[2]。

2交直流一体化电源系统均流技术和N+1冗余技术

UPS电源、通信电源和直流充电电源都选择了冗余供电方式并联N+1模块化,N+1冗余技术由于高频开关电源的模块化、小型化和高频化而得到了较快的发展。N+1冗余主要指的是选择N个电源模块并联供电从而使全部负荷的电能需要得到充分的满足,而要想使供电可靠性得以进一步提升,就需要再将一个电源模块并联进来,这样剩下的N个模块在其中的一个模块发生故障之后人仍然可以使供电的要求得到满足。相对于采用单台电源供电的方式而言,采用这种方式具有更高的可靠性。同时,选择热插拨方式能够在系统中随时将故障电源模块退出,这样就确保维护检修工作的方便性[3]。常用的高频并联电源模块均流技术为:以输出阻抗的大小为根据选择均流技术,采用这种方法具有较低的均流准确性,主从均流技术一般需要将一个主模块人为的确定下来,然后与其他的从模块之间开展通信。而民主均流技术并联运行的各个电源模块中并非是人为事先设定主模块,而是以哪个模块具有最大的输出电流为根据来确定,如果某模块而具有最大的输出电流那么其就属于主模块,而从模块就是剩余的模块,采用这种自动设定主模块的方法就可以确保冗余设计的实现。

1交直流一体化电源系统在智能变电站中的应用

1.1交直流一体化电源系统的直流充电模块

直流充电模块主要包括蓄电池组、绝缘监测、单元集中监控、单元直流馈电、单元充电模块、交流配电单元等共同组成。由于受到了开关器件性能的影响，因此每个开关电源模块只有几千瓦的最大输出功率，然而在实践中直流系统供电需要几百千瓦。为此，必须要选择并联多个高频开关电源模块的方式确保充电机完成大功率的输出，隔离变压器由于高频化因此具有更小的质量和体积，这样对模块化的实现非常有利。除此之外，选择软开关技术可以使开关损耗得以大幅度减少，并且使变换效率得以提升。在直流系统中绝缘监测可以对正负母线对地的绝缘情况进行时刻监视，如果正母线接地就有可能会导致出现保护的误动作，如果系统在负母线接地的时候出现一点接地的现象，就会导致断路器拒动[1]。

1.2交直流一体化电源系统的通信电源模块

在常规变电站中通信电源往往都是独立设置，从而将稳定可靠的电源提供给运动装置和融信设备。然而这种方式具有较高的设备投资、较大的占用空间等不足，而且其具有与站内直流系统相类似的一些功能，无法使智能变电站网络化、经济化以及简约化的要求得到满足。根据我国电网公司的最新规定，一些变电站必须要选择使用交直流一体化电源系统，不再单独配置通信电源，也就是经过DC/DC变换之后由直流系统向通信设备供电。在直流充电模块中选择冗余技术、均流技术、软开关技术、模块化小型化等高频开关电源技术在通信电源DC/DC变换器中同样适用。

1.3交直流一体化电源系统的UPS电源模块

在站用变压器发生供电故障之后，UPS可以将可靠的电能提供给交换机、五防闭锁机以及后台监控机等重要的负荷。在具体的运行过程中UPS存在着2路输入电源，其在正常的时候经整流、逆变将由交流输入的电能提供给负载。如果中断交流输入，那么在经过逆变后，将由直流输入的电能提供给负载。在UPS中的逆变部分和整流部分仍然对高频开关电源技术进行了应用。除此之外，UPS的非常重要的发展方向就是冗余技术和模块化[2]。

2交直流一体化电源系统均流技术和N+1冗余技术

摘 要：本文对某种国外设计的用于水泵的电机在工频电源供电时不能够自启动的问题，进行了分析探讨，并提出相应的改进方法。综合分析电机的特性后得到相应措施，分析出电机不能够自起动的主要原因是由于高次谐波磁场产生的附加转矩。因此，我们可以通过增大定子和转子之间的气隙达到削弱电磁场产生的附加转矩的影响，从而使变频电机实现自启动功能。

关键词：变频电机 自起动 附加转矩 气隙

中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0111-02

当前部分的电机都是采用装有蓄电池的控制器进行供电，这种电机的控制方式有转矩转速变化范围比较宽，工作点较多，蓄电池的控制器变频变压采用全闭环控制等一系列优点。不过大部分的变频电机都不需要考虑电机的起动性能；供电方式也只是采用工频（220 V、50 Hz）的三相电源。但是有某种国外设计的电机在工频电源供电时，不能够以正常转速进行起动。这种弊端给测试电机的空载、噪声、振动、扭矩等性能带来了极大的困难。在本中，我们通过增大定子和转子之间的气隙，从而达到削弱电磁场产生的附加转矩的影响，从而使变频电机实现自启动功能。

1 原因分析及测试过程回顾

1.1 起动不良对电机其他性能的影响

为分析起动不良对电机其他性能的影响，我们首先要确定电机启动时的负载特性。我们对比一台能够正常启动的电机和一台不能正常启动的电机，采用变频器来供电，设定三相电压、频率，测试三个工作点的负载特性如下表1所示。

由表1看出它们的负载特性比较相当，在此之后我们进行温度、噪声、振动环境下的测试，在这种条件下不能正常启动的电机并无异常。实验结果表明，不能正常启动的电机别的性能均正常，只有启动特性受到影响。所以说不能正常启动是电机存在的主要问题。

摘?要 变频电源校准电流、功率、功率因素等参数时，需要用到电源负载使变频电源带载输出。实验室中一般使用负载箱或负载柜，其体积和重量都较大难以携带到用户现场使用。所以制作一个使用简单、稳定、体积小、重量轻的便携式大功率交流阻抗电源负载到用户现场校准变频电源能提高工作效率。本文研究便携式电源负载的制作和其功率元器件的选择。

关键词 变频电源；校准；电源负载；便携

中图分类号 V242 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)071-0114-01

变频电源作为常用的试验辅助设备，广泛应用在各个行业中。科研实验室、电子电器产品生产企业的研发和生产都需要优质电源条件。因此近年越来越多用户对变频电源提出校准测试的要求，对于变频电源的校准过程中，如对电流、功率、以及部分新型设备有功率因素示值等参数的校准需要使用到各种阻抗电源负载。本文根据实际工作中经验对变频电源校准用便携式电源负载制作和使用的一些研究。

1 电源负载作用和特点

电源负载主要作用是为了使变频电源带载输出，而变频电源的各个主要计量参数能显示不同的示值与标准表显示的实际值进行校准（图1）。因此一个稳定的电源负载直接影响读数的稳定度，也间接影响校准的不确定度。值得注意的是，电源负载的调节范围也需要根据变频电源的带载能力相适应。而变频电源是可以带各种阻抗特性的负载，如常见的感性负载、阻性负载等。因此校准时，应该对各种负载的情况下进行试验。

图1

2 便携式试验电源负载的设计和分析

摘要：分析了各种负载（包括纯阻性负载，感性负载，容性负载，非线性负载）下，大功率变频电源的输出特性。实验结果表明该变频电源在各种不同性质的负载下输出电压及频率都很稳定。

关键词：变频器；输出特性；波形分析

引言

众所周知，我们所使用的市电频率是50Hz，但是，在实际生活中，有时需要的电源频率不是50Hz，这就需要变频电源。对一个电源来说，用户期望它在各种性质的负载下，都能输出稳定的电压，变频电源也不例外。因此，有必要研究变频电源在各种性质的负载（纯阻性，感性，容性，非线性）下的输出特性。

1实验方案

本实验的接线框图如图1所示。

50Hz的三相电网电压经变频器整流逆变后，输出频率可变（用户可自行调节输出频率）的正弦波，经LC滤波后，再经过升压变压器（作用是升压和隔离）加到三相负载上。三相负载可以是纯阻性，感性，容性和非线性。

本实验期望得到的结果是，当变频器的输出电压和输出频率设定为固定值时，此变频电源装置能在各种性质的负载下，输出稳定的电压和频率。

【摘要】本文介绍了变频器高性能电源设计，应用控制芯片AN8026设计变频器电源电路，并通过设计软件Altium Designer Summer 09绘制PCB，制作调试样机，最后实验验证AN8026控制集成电路设计的软开关电源能够提高变频器电源效率，增加供电可靠性，进而提高了变频器的整体性能。

【关键词】变频器；AN8026

1.前言

变频器在能源节约、电力环保方面意义重大，电动机驱动是电能消耗大户，约消耗全国65%发电量，近三十多年来变频调速已在钢铁、冶金、石油、化工、电力等工作中得到广泛运用，其他家用电器例如变频冰箱，变频洗衣机、变频微波炉等也已相继出现[1]，因此设计可靠高性能的变频器电源尤为重要。本文设计的电源采用开关电源控制集成电路AN8026，AN8026为松下公司开发的反激式单端输出开关驱动控制器，其内部采用RC充放电控制的RS触发器作为驱动信号源，其输出脉冲可直接驱动MOSFET开关管，而不必外设灌流电路[2]。

变频技术目前得到了广泛的应用，而变频器的可靠稳定运行决定了变频器性能指标，作为基础硬件，变频器电源的高效可靠运行至关重要[3]。如图1所示为变频器的拓扑结构，主要由整流单元、预充电电路、制动单元和逆变单元组成，从图中可知，变频器电源为驱动电路和控制电路提供直流电源，驱动电路则为逆变单元提供驱动能力强响应速度快的驱动脉冲，因而设计高效可靠变频器电源硬件显得尤为重要。

2.电源软开关技术及电路原理

AN8026为松下公司开发的反激式单端输出RCC型准谐振软开关驱动控制器，封装为SIP 9脚封装，各个脚号的定义如表1所示，内部框图如图2所示，其特点如下[4]：

·供电电压为下限8.6V到上限34V；