變頻電源系統原理(圖)
理想的交流電源的特點是頻率穩定、電壓穩定、內阻等於零、電壓波形為純正弦波（無失真）。變頻電源十分接近於理想交流電源，因此，先進已開發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，便於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PWM開關型HY系列程控變頻電源，以微處理器為核心，以MPWM方式製作,用主動元件IGBT模組設計，採用了數字分頻、D/A轉換、瞬時值反饋、正弦脈寬調製等技術, 使單機容量可達100kVA, 以隔離變壓器輸出來增加整機穩定性, 具有負載適應性強、輸出波形品質好、操作簡便、體積小、重量輕等特點，具有短路、過流、過載、過熱等保護功能，以保證電源可靠運行。
變頻電源原理變頻電源可帶負載種類及容量選擇方法
變頻電源可以帶載各種阻抗特性的負載，包括電感類、電阻類、整流類常見負載，需引起重視的是負載類型不同，所需變頻電源的功率容量有很大不同。
①.負載性質的種類：
變頻電源原理③.電源容量選擇方法
·阻性： 電源容量 = 1.1×負載功率
·感性：電源容量 =負載啟動電流/負載額定電流×負載功率
·整流：電源容量 = 負載電流波峰係數/1.5×負載功率
·混合型：請按照不同負載所占比例適當選取
註：對於冰櫃、空調之類的感性負載，應按照啟動功率來選擇電源容量。
(啟動功率一般為額定功率的5-7倍)
三相交流電源 IGBT PWM 系統結構，一般常見結構
①.分離式(獨立式)三相交流電源，無電源變壓器結構，輸入未隔離，輸出隔離
結構圖:
變頻電源原理特點：
·三個獨立輸出變壓器，三組變流器，IGBT使用數量高達 12 個.
·三組變流器亦可共用一組整流器.
·三相由完整的單相集成連結而成，可單相使用(使用任意一相) 或三相使用.
適用於三相平衡及不平衡(100%不平衡)負載，可依需求製作於一機箱或三機箱
結構不一樣，成本不一樣，性能當然不一樣!!
②.低成本三相交流電源，無電源變壓器結構，輸入未隔離，輸出隔離
結構圖:
變頻電源原理特點：
·一個輸出變壓器三組繞組，一組變流器，IGBT使用數量僅 6 個
·僅能供三相負載使用(無法各相單獨取用)，不適合三相不平衡負載
·此結構僅能製作於一機箱
③.獨立式三相交流電源，無輸出變壓器結構，輸入隔離，輸出未隔離
變頻電源原理結構圖:特點：
·一個電源變壓器，三組逆變器，IGBT使用數量 12 個
·
適用於三相平衡及不平衡(100%不平衡)負載，僅能製作於一機箱
變頻電源基本原變頻電源做為交流諧振耐壓試驗系統的核心部分,要求調壓、調頻獨立進行,輸出電壓0～400 V,頻率30～300 Hz,且穩定度高,還要求在現場環境下有較強的抗干擾能力。
在調頻調壓控制技術發展的早期多採用PAM方式,因此, 變頻電源逆變器輸出的交流電壓波形只能是方波,改變方波有效值,只能通過改變方波的幅值,即中間直流電壓幅值來完成。隨著全控型快速開關器件GTR、IGBT、MOSFET等的出現,才逐漸發展為PWM方式。由於調節PWM波的占空比即可調節電壓幅值,所以逆變環節可同時完成調壓和調頻任務,整流器無需控制,設備結構更簡單,控制更方便。輸出電壓由方波改進為PWM波,降低了輸出電壓的低次諧波含量。
SPWM是以正弦波作為基準波（調製波）,用一列等幅的三角波（載波）與基準正弦波相比較產生PWM波的控制方式。當基準正弦波高於三角波時,使相應的開關器件導通;當基準正弦波低於三角波時,使相應的開關器件截止。由此,逆變器的輸出電壓波形為脈衝列,其特點是：半個周期中各脈衝等距等幅不等寬,總是中間寬,兩邊窄,各脈衝面積與該區間正弦波下的面積成比例。這種脈衝波經過低通濾波後可得到與調製波同頻率的正弦波,正弦波幅值和頻率由調製波的幅值和頻率決定。這就是變頻電源調頻調壓的原理。
三相交流電壓經過三相橋式不控整流電路整流成脈動直流電壓,經過中間濾波電容的儲能和濾波成為平滑直流電壓。逆變環節由4塊IGBT構成全橋逆變器,反並聯二極體完成IGBT關斷時的續流工作,R、C、D構成RCD阻止放電型吸收緩衝迴路。逆變部分採用SPWM控制方式,將直流電壓逆變為電壓和頻率可調的SPWM脈衝波。電感L和電容C3組成低通濾波器LC,濾出高頻載波成分。為了限制電容器充電電流,在整流橋的輸出端與儲能電容之間串入一個限流電阻R1,只在接入電源的最初短時間內將限流電阻R1串入,當電容器兩端電壓升至一定值後,閉合接觸器JC2將電阻R1切除。
低通濾波器LC輸出設計是否合適,直接影響 變頻電源輸出電壓波形的失真度,因此濾波器的設計原則是考慮最高輸出頻率,只要最高輸出頻率下正弦波的失真度得到滿足,則低頻輸出時由於載波比增加,正弦波失真度可自然滿足。
由於電源容量很大,IGBT關斷和開通電流都很大,主電路引線電感Lp的存在,將在IGBT功率迴路中引起浪涌電壓,其能量與Vpeak/2 Lp I2成比例,較高的浪涌電壓將增加功率器件的開關損耗,並危及器件的安全。因此在大功率套用時必須採取措施減少主迴路的配線電感,並用緩衝吸收電路來降低電壓尖峰值
