定義:變頻電源是將市電中的交流電經過AC→DC→AC變換, 輸出為純凈的正弦波,輸出頻率和電壓 一定范圍內可調。它有別于用于電機調速用的變頻調速控制器,也有別于普通交流穩壓電源。理想的交流電源的特點是頻率穩定、電壓穩定、內阻等于零、電壓波形為純正弦波(無失真)。變頻電源十分接近于理想交流電源,因此,先進發達國家越來越多地將變頻電源用作標準供電電源,以便為用電器提供最優良的供電環境,便于客觀考核用電器的技術性能。 變頻電源主要有二大種類:線性放大型和SPWM開關型。
一、發展歷史
變頻電源是在國內一般的稱呼,更準確的說,應該叫交流電力頻率轉換器,即Ac power Frequency Converter,一般用縮寫AFC來稱呼。變頻電源的整個發展史基本是隨著電子器件的發展而發展的。80年代前后,電子式變頻電源多以日本的小型儀器電源為主,該類儀器電源多采用晶體放大的方式制作,80年代后通過臺灣傳入中國大陸。該時期的電源特點為:功率小,精度好,效率低。80年代,中國大陸走上了改革開放的道路,在此階段,中國大陸的進出口設備逐漸加大,尤其以微波爐及空調為代表性的電器出口份額增加,因此需求大功率變頻電源進行測試。對于該部分市場應用的需求,原有的產品功率已不能滿足,所以,電源廠家尋求新的技術來擴大電源的功率。
根據當時的技術條件及電子器件,主要向兩條路發展,一方面是保持晶體式的方式不變,采用多機并聯的方式進行擴容;另一種方式是采用功率晶體模組。晶體式多級串聯的方式,需要解決環流問題,而且效率低,在工業生產過程中,消耗太大;功率晶體模組變頻方式反應慢,功率有限,工作電壓低,耐壓在600V左右,輸出采用PAM濾波方式(為單方波加低次濾波),輸出波形失真較大。這兩種方式制作的電源產品功率依舊不能滿足日益增長的需求,所以大功率的負載需要變頻測試時,多采用電機后拖動發電機的方式(M+G)來滿足。電機后拖動發電機的方式(M+G)在使用過程中,存在磨損,以及效率轉換問題。后來參考美國技術,采用SCR來做逆變器,該方式制作的電源,功率大,能滿足客戶使用,比較好的用于取代電機后拖動發電機的方式(M+G),但是該系列的產品有一個較大的缺點,機器在轉換的過程中,噪音非常大,達到70dB<1m隨著半導體技術的發展,在80年代末,富士生產出了第一代的IGBT,該電子器件的特性集成了GTR及MOSFET的優點,開關速度快,通流能力強,故很快就被應用到逆變領域。隨著實力強大的三菱、西門康、英飛凌等廠家在IGBT領域的加入,使得IGBT的發展速度日新月異,更新換代的速度加快,IGBT的開關速度及通流能力得到進一步的加強,這樣,就使得大功率的變頻電源的制作得以實現。
二、變頻電源與變頻器的區別
變頻電源是由整個電路構成交流一直流一交流一濾波的變頻裝置,得到了廣泛應用。變頻電源不僅能 模擬輸出不同國家的電網指標,而且也為出口電器廠商在設計開發、生產、檢測等應用中提供純凈可靠的、低諧波失真的、高穩定的電壓和頻率的正弦波電源輸出。變頻電源是非常接近于理想的交流電源,可以輸出任何國家的電網電壓和頻率。變頻器是由交流一直流一交流(調制波)等電路構成的,變頻器的標準名稱應為變頻調速器。其輸出電壓的波形為脈沖方波,且諧波成分多,電壓和頻率同時按比例變化,不可分別調整,不符合交流電源的要求。
售后
變頻電源:廠家自己研發生產,對電源非常熟悉,一旦出現問題,會在電源現場以最短的時間解決問題。
變頻器:因變頻器多是從其他專門生產變頻器的廠家購買,一旦出現問題,電源廠家會把變頻器拆下寄回變頻器廠家(部分在國外),維修周期長,而且變頻器廠家不會負責變頻器與變壓器和LC低通濾波電路的匹配。即使現場維修也很難保證徹底解決問題。
可靠性
變頻電源:電源整體統籌設計,經過多年的技術積累,保證電源穩定可靠運行。
變頻器:通過變頻器組裝的岸電電源生產較為簡單,因其主要部分“變頻器”為購買,所以很難保證變頻器與其他元件的參數相匹配。
安全性
變頻電源:啟動過程中頻率恒定。岸電電源可以提供純凈可靠、低諧波失真、高穩定的電壓和頻率的正弦波電力輸出,非常接近于理想的交流電源。
變頻器:變頻器的設計專門針對電動機變頻啟動,啟動時電壓、頻率同步上升,用其改裝的電源,可能會對用電設備造成影響,尤其是變頻器、可控整流、通信設備等。
三相不平衡
變頻電源:逆變部分采用星型方式,每相可獨立帶載,適應三相完全不平衡負載。不平衡度可達3%以內。
變頻器:變頻器采用△逆變,雖然輸出通過變壓器轉變成Y型輸出,但對三相不平衡負載適應性較差,可能會使電動機中逆扭矩增加,使電動機溫度上升,效率下降,能耗增加,發生震動,輸出虧耗。
三、最新技術
當今國際上先進的變頻電源是采用IGBT逆變輸出技術,用先進微處理器控制設計而成的高性能精密電源,它具有過流、短路、過壓、欠壓、過載等保護及報警故障顯示功能,確保用電設備及變頻電源安全。具有負載適應性強,輸出波形品質好,良好的人機界面,操作簡單,體積小,重量輕等特點。正弦波輸出,可調輸出電壓及頻率的變頻電源為用電設備提供了所需要的交流電。
1、提供世界各國標準電源、穩定純凈正弦波,模擬測試各種電器產品
2、16位微控制器(模擬)控制,輸出電壓、頻率智能(模擬)控制,操作靈活方便
3、高頻PWM設計,以IGBT做功率推動,體積小,噪音低
4、獨特的瞬時值控制方式,可預先設定標稱電壓-10%~-30%及+10%~+25%,控制精度高,波形品質好,可適應各種負載
5、效率高達85%以上,適用負載廣,負載功率因數±0.5~1.0均可
6、暫態反應快速,對100%的加載或去載,穩壓反應時間在2ms以內
7、過載能力強,瞬間電源能承受額定電流300%
8、具過高電流、超載、超溫等多重保護及告警
9、電壓(V)、電流(A)、頻率(HZ)、功率(W)、功率因數(PF)全部問LED數碼管顯示,簡單易讀,高解析度
10、輸出電壓0~150V/0~300V兩檔可調
11、輸出頻率45HZ~65HZ、50HZ、60HZ、2F、4F、400HZ
12、低失真干擾,輸入/輸出完全隔離,安全可靠
13、適用范圍廣,可廣泛用于需變頻變壓場所
14、單相500VA~500KVA,三相3KVA~1600KVA,可承接特殊規格定制
四、應用領域
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。
1、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。
2、采用變頻電源穩壓器調速,一是根據要求調速用,二是節能。它主要基于下面幾個因素:
1)變頻調速系統自身損耗小,工作效率高。
2)電機總是保持在低轉差率運行狀態,減小轉子損耗。
3)可實現軟啟、制動功能,減小啟動電流沖擊。
在采用變頻電源調速時,需從工藝要求、節約效益、投資回收期等各方面考慮。如果僅從工藝要求、節約效益考慮,下面幾種情況選用變頻調速較有利:
F根據工藝要求,生產線或單臺設備需要按程序或按要求調整電機速度的。如:包裝機傳送系統,根據不同品種的產品,需要改變系統傳送速度,使用變頻調速可使調速控制系統結構簡單,控制準確,并易于實現程序控制。
F用變頻調速代替機械變速。如:機床,不僅可以省去復雜的齒輪變速箱,還能提高精度、滿足程序控制要求。
F用變頻調速代替用閘門或擋板調整流量適于風機、水泵、壓縮機等。例如:鍋爐上水泵、鼓風機、引風機實行了變頻調速控制,不僅省去了伺服放大器、電動操作器、電動執行器和給水閥門(或擋風板),而且使得整個鍋爐鍋爐控制系統得到了快速的動態響應、高的控制精度和穩定性。
20世紀70年代后,大規模集成電路和計算機控制技術的發展,以及現代控制理論的應用,使得交流電力拖動系統逐步具備了寬的調速范圍、高的穩速范圍、高的穩速精度、快的動態響應以及在四象限作可逆運行等良好的技術性能,在調速性能方面可以與直流電力拖動媲美。在交流調速技術中,變頻調速具有絕對優勢,并且它的調速性能與可靠性不斷完善,價格不斷降低,特別是變頻調速節電效果明顯,而且易于實現過程自動化,深受工業行業的青睞。
1. 交流變頻調速的優異特性
1) 調速時平滑性好,效率高。低速時,特性靜關率較高,相對穩定性好。
2) 調速范圍較大,精度高。
3) 起動電流低,對系統及電網無沖擊,節電效果明顯。
4) 變頻電源體積小,便于安裝、調試、維修簡便。
5) 易于實現過程自動化。
6) 必須有專用的變頻電源|穩壓器,造價較高。
7) 在恒轉矩調速時,低速段電動機的過載能力大為降低。
2. 與其它調速方法的比較
交流電動機的調速方法有三種:變極調速、改變轉差率調速和變頻調速。其中,變頻調速最具優勢。這里僅就交流變頻調速系統與直流調速系統做一比較。
交流拖動本身存在可以挖掘的節電潛力。在交流調速系統中,選用電機時往往留有一定余量,電機又不總是在最大負荷情況下運行;如果利用變頻電源調速技術,輕載時,通過對電機轉速進行控制,就能達到節電的目的。工業上大量使用風機、水泵、壓縮機等,其用電量約占工業用電量的50%;如果采用變頻電源調速技術,既可大大提高其效率,又可減少10%的電能消耗。、
(來源:百科 責任編輯:西安美藍)
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