变频电源原理简介

变频电源是将市电中的交流电经过AC-DC-AC变换， 输出为纯净的正弦波，输出频率和电压 一定范围内可调。它有别于用于电机调速用的变频调速控制器，也有别于普通交流稳压电源。理想的交流电源的特点是频率稳定、电压稳定、内阻等于零、电压波形为纯正弦波（无失真）。变频电源十分接近于理想交流电源，因此，先进发达国家越来越多地将变频电源用作标准供电电源，以便为用电器提供最优良的供电环境，便于客观考核用电器的技术性能。

变频电源系统原理(图)

变频电源主要有二大种类：线性放大型和PWM开关型HY系列程控变频电源，以微处理器为核心，以MPWM方式制作,用主动元件IGBT模块设计，采用了数字分频、D/A转换、瞬时值反馈、正弦脉宽调制等技术, 使单机容量可达100kVA, 以隔离变压器输出来增加整机稳定性, 具有负载适应性强、输出波形品质好、操作简便、体积小、重量轻等特点，具有短路、过流、过载、过热等保护功能，以保证电源可靠运行。

变频电源可带负载种类及容量选择方法

变频电源可以带载各种阻抗特性的负载，包括电感类、电阻类、整流类常见负载，需引起重视的是负载类型不同，所需变频电源的功率容量有很大不同。

①.负载性质的种类：

③.电源容量选择方法

·阻性： 电源容量 = 1.1×负载功率

·感性：电源容量 =负载启动电流/负载额定电流×负载功率

·整流：电源容量 = 负载电流波峰系数/1.5×负载功率

·混合型：请按照不同负载所占比例适当选取

注：对于冰箱、空调之类的感性负载，应按照启动功率来选择电源容量。

(启动功率一般为额定功率的5-7倍)

三相交流电源 IGBT PWM 系统结构，一般常见结构

①.分离式(独立式)三相交流电源，无电源变压器结构，输入未隔离，输出隔离

结构图:

特点：

·三个独立输出变压器，三组变流器，IGBT使用数量高达 12 个.

·三组变流器亦可共用一组整流器.

·三相由完整的单相集成连结而成，可单相使用(使用任意一相) 或三相使用.

适用于三相平衡及不平衡(100%不平衡)负载，可依需求制作于一机箱或三机箱

结构不一样，成本不一样，性能当然不一样!!

②.低成本三相交流电源，无电源变压器结构，输入未隔离，输出隔离

结构图:

特点：

·一个输出变压器三组绕组，一组变流器，IGBT使用数量仅 6 个

·仅能供三相负载使用(无法各相单独取用)，不适合三相不平衡负载

·此结构仅能制作于一机箱

③.独立式三相交流电源，无输出变压器结构，输入隔离，输出未隔离

结构图:特点：

·一个电源变压器，三组逆变器，IGBT使用数量 12 个

·

适用于三相平衡及不平衡(100%不平衡)负载，仅能制作于一机箱

变频电源基本原变频电源做为交流谐振耐压试验系统的核心部分,要求调压、调频独立进行,输出电压0～400 V,频率30～300 Hz,且稳定度高,还要求在现场环境下有较强的抗干扰能力。

在调频调压控制技术发展的早期多采用PAM方式,因此,变频电源逆变器输出的交流电压波形只能是方波,改变方波有效值,只能通过改变方波的幅值,即中间直流电压幅值来完成。随着全控型快速开关器件GTR、IGBT、MOSFET等的出现,才逐渐发展为PWM方式。由于调节PWM波的占空比即可调节电压幅值,所以逆变环节可同时完成调压和调频任务,整流器无需控制,设备结构更简单,控制更方便。输出电压由方波改进为PWM波,降低了输出电压的低次谐波含量。

SPWM是以正弦波作为基准波（调制波）,用一列等幅的三角波（载波）与基准正弦波相比较产生PWM波的控制方式。当基准正弦波高于三角波时,使相应的开关器件导通;当基准正弦波低于三角波时,使相应的开关器件截止。由此,逆变器的输出电压波形为脉冲列,其特点是：半个周期中各脉冲等距等幅不等宽,总是中间宽,两边窄,各脉冲面积与该区间正弦波下的面积成比例。这种脉冲波经过低通滤波后可得到与调制波同频率的正弦波,正弦波幅值和频率由调制波的幅值和频率决定。这就是变频电源调频调压的原理。

三相交流电压经过三相桥式不控整流电路整流成脉动直流电压,经过中间滤波电容的储能和滤波成为平滑直流电压。逆变环节由4块IGBT构成全桥逆变器,反并联二极管完成IGBT关断时的续流工作,R、C、D构成RCD阻止放电型吸收缓冲回路。逆变部分采用SPWM控制方式,将直流电压逆变为电压和频率可调的SPWM脉冲波。电感L和电容C3组成低通滤波器LC,滤出高频载波成分。为了限制电容器充电电流,在整流桥的输出端与储能电容之间串入一个限流电阻R1,只在接入电源的最初短时间内将限流电阻R1串入,当电容器两端电压升至一定值后,闭合接触器JC2将电阻R1切除。

低通滤波器LC输出设计是否合适,直接影响变频电源输出电压波形的失真度,因此滤波器的设计原则是考虑最高输出频率,只要最高输出频率下正弦波的失真度得到满足,则低频输出时由于载波比增加,正弦波失真度可自然满足。

由于电源容量很大,IGBT关断和开通电流都很大,主电路引线电感Lp的存在,将在IGBT功率回路中引起浪涌电压,其能量与Vpeak/2 Lp I2成比例,较高的浪涌电压将增加功率器件的开关损耗,并危及器件的安全。因此在大功率应用时必须采取措施减少主回路的配线电感,并用缓冲吸收电路来降低电压尖峰值2100433B

变频电源分为标准型变频电源和晶体管变频电源。

变频电源因为其特性越来越多的在人们的生活中得到普及。无论是数显变频电源,60HZ变频电源，400HZ中频电源，还是单相变频电源、三相变频电源、程控变频电源都已经在家电制造业、电机电子制造业、电脑设备IT产业和实验室方面都得到了广泛的应用。消费者在选购数显变频电源时首先要明确了解其负载性质，从而根据其负载性质的不同选择不同的电源容量。

因为变频电源对一般负载类型没有特殊要求，所以在额定条件下电源可以长时间运行。但是考虑到供电网络中的各种不定因素，选择电源容量时，应当留有空余，建议在选择容量时，按以下方法进行选择：

1. 阻性： 电源容量=1.1×负载功率

2. 感性： 电源容量=负载启动电流/负载额定电流×负载功率

3. 整流： 电源容量=负载电流波峰系数/1.5×负载功率

4. 混合型：请按照不同负载所占比例综合选取

对于冰箱、空调之类的感性负载，应当按照启动功率来选择变频电源容量。（启动功率一般为额定功率的5—7倍）

谐振变频电源是串联谐振装置必不可少的组成部分，串联谐振利用高压试验回路发生串联谐振后所具备的特点，制造出的变频串联谐振装置，广泛用于电力、冶金、石油、化工等行业，适用于大容量、高电压的电容性设备（电缆、发电机、母线、变压器）的交流耐压试验。详细参考：GB 50150-2016电气装置安装工程电气设备交接试验标准。   

变频电源作为串联谐振耐压试验系统的核心部分,调压、调频独立进行,输出电压0～400 V,频率30～300 Hz,输出纯正的PWM波信号，稳定度高,现场环境下有较强的抗干扰能力。

15KVA变频电源参数

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