【电源小知识】变频电源的基本原理以及主电路的拓扑结构
【电源小知识】变频电源的基本原理以及主电路的拓扑结构
变频电源的基本原理
经过AC→DC→AC 变换的逆变电源称为变频电源。变频电源主要是将现有交流电网电源变换成所需频率的稳定而纯净的正弦波电源。理想的交流电源的特点是频率稳定、电压稳定、内阻低、电压波形为单一正弦波（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。 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。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。
变频电源主电路的拓扑结构：
变频器的网侧变流器对低压小容量的装置常采用6 脉冲变流器，而对中压大容量的装置采用多重化12 脉冲以上的变流器。 负载侧变流器对低压小容量装置常采用两电平的桥式逆变器，而对中压大容量的装置采用多电平逆变器。对于四象限运行的转动，为实现变频器再生能量向电网回馈和节省能量，网侧变流器应为可逆变流器，同时出现了功率可双向流动的双 PWM变频器，对网侧变流器加以适当控制可使输入电流接近正弦波，减少对电网的公害脉宽调制变压变频器的控制方法可以采用正弦波脉宽调制控制、消除指定次数谐波的PWM控制、电流跟踪控制、电压空间矢量控制（磁链跟踪控制）。
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