工作時(shí)狀態(tài) 和普通晶體管一樣,GTR也是一種放大器件,具有三種基本的工作狀態(tài):
⑴放大狀態(tài) 起基本工作特點(diǎn)是集電極電流Ic的大小隨基極電流Ib而變 Ic=βIb 式中β------GTR的電流放大倍數(shù)。
GTR處于放大狀態(tài)時(shí),其耗散功率Pc較大。設(shè)Uc=200V,Rc=10Ω,β=50,Ib=200mA(0.2A)計(jì)算如下:Ic= βIb=50*0.2A=10A Uce=Uc-IcRc=(200-10*10)V=100V Pc=UceIc=100*10W=1000W=1KW ⑵飽和狀態(tài) Ib增大時(shí),Ic隨之而增大的狀態(tài)要受到歐姆定律的制約。當(dāng)βIb>Uc/Rc 時(shí),Ic=βIb的關(guān)系便不能再維持了,這時(shí),GTR開始進(jìn)入“飽和"狀態(tài)。而當(dāng)Ic的大小幾乎完全由歐姆定律決定,即 Ics≈Uc/Rc 時(shí),GTR便處于深度飽和狀態(tài)(Ics 為飽和電流)。這時(shí),GTR的飽和壓降Uces約 為1-5V。
GTR處于飽和狀態(tài)時(shí)的功耗是很小的。上例中,設(shè)Uces=2V,則 Ics=Uc/Rc=200/10A=20A Pc=UcesIcs=2*20W=40W
可見,與放大狀態(tài)相比,相差甚遠(yuǎn)。
⑶截止?fàn)顟B(tài) 即關(guān)斷狀態(tài)。這是基極電流Ib≤0的結(jié)果。
在截止?fàn)顟B(tài),GTR只有很微弱的漏電流流過(guò),因此,其功耗是微不足道的。
GTR在逆變電路中是用來(lái)作為開關(guān)器件的,工作過(guò)程中,總是在飽和狀態(tài)間進(jìn)行交替。所以,逆變用的GTR的額定功耗通常是很小的。而如上述,如果GTR處于放大狀態(tài),其功耗將增大達(dá)百倍以上。所以,逆變電路中的GTR是不允許在放大狀態(tài)下小作停留的。
主要參數(shù)
⑴在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)
①擊穿電壓Uceo和Ucex:能使集電極C和發(fā)射極E之間擊穿的小電壓。基極B開路是用Uceo表示,B、E間接入反向偏壓時(shí)用Ucex 表示。在大多數(shù)情況下,這兩個(gè)數(shù)據(jù)是相等的。
②漏電流Iceo 和 Icex:截止?fàn)顟B(tài)下,從C極流向E極的電流。B極開路時(shí)為 Iceo,B、E間反偏時(shí)為 Icex。
⑵在飽和狀態(tài)時(shí)
① 集電極電流Icm:GTR飽和導(dǎo)通是的允許電流。
② 飽和壓降Uces:當(dāng)GTR飽和導(dǎo)通時(shí),C、E間的電壓降。
⑶在開關(guān)過(guò)程中
① 開通時(shí)間Ton:從B極通入正向信號(hào)電流時(shí)起,到集電極電流上升到0.9 Ics 所需要的時(shí)間。
② 關(guān)斷時(shí)間Toff:從基極電流撤消時(shí)起,至Ic下降至0.1 Ics 所需的時(shí)間
開通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間將直接影響到SPWM調(diào)制是的載波頻率。通常,使用GTR做逆變管時(shí)的載波頻率底于2KHz。
絕緣柵雙極晶體管(IGBT) IGBT是MOSFET和GTR相結(jié)合的產(chǎn)物,是柵極為絕緣柵結(jié)構(gòu)(MOS結(jié)構(gòu))的晶體管,它的三個(gè)極分別是集電極C、發(fā)射極E和柵極G。
工作特點(diǎn)是,控制部分與場(chǎng)效應(yīng)晶體管相同,控制信號(hào)為電壓信號(hào)Uge,輸入阻抗很高,柵極電流I≈0,故驅(qū)動(dòng)功率很小。而起主電路部分則與GTR相同,工作電流為集電極電流I。
至今,IGBT的擊穿電壓也已做到1200V,集電極飽和電流已超過(guò)1500A,由IGBT作為逆變器件的變頻器容量已達(dá)到250KVA以上。
此外,其工作頻率可達(dá)20KHZ。由IGBT作為逆變器件的變頻器的載波頻率一般都在10KHZ以上,故電動(dòng)機(jī)的電源波形比較平滑,基本無(wú)電磁噪聲。
在變頻器工作時(shí),流過(guò)變頻器的電流是很大的, 變頻器產(chǎn)生的熱量也是非常大的,不能忽視其發(fā)熱所產(chǎn)生的影響
通常,變頻器安裝在控制柜中。我們要了解一臺(tái)變頻器的發(fā)熱量大概是多少. 可以用以下公式估算: 發(fā)熱量的近似值= 變頻器容量(KW)×55 [W]
在這里, 如果變頻器容量是以恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為準(zhǔn)的 (過(guò)流能力150% * 60s)
如果變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器, 并且也在柜子里面, 這時(shí)發(fā)熱量會(huì)更大一些。 電抗器安裝在變頻器側(cè)面或測(cè)上方比較好。
這時(shí)可以用估算: 變頻器容量(KW)×60 [W]
因?yàn)楦髯冾l器廠家的硬件都差不多, 所以上式可以針對(duì)各品牌的產(chǎn)品.
注意: 如果有制動(dòng)電阻的話,因?yàn)橹苿?dòng)電阻的散熱量很大, 因此安裝位置和變頻器隔離開, 如裝在柜子上面或旁邊等。
不論是PAM,還是PWM,其輸出電壓和電流的波形都是非正玄波,具有許多高次諧波成分。為了使輸出電流的波形接近與正玄波,又提出了正玄波脈寬調(diào)制的方式。下次接著講SPWM 各位朋友大家好,今天我要為大家講的是:正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)
1、QPWM的概念 在進(jìn)行脈寬調(diào)制時(shí),使脈沖系列的占空比按正弦規(guī)律來(lái)安排。當(dāng)正弦值為值時(shí),脈沖的寬度也,而脈沖間的間隔則小,反之,當(dāng)正弦值較小時(shí),脈沖的寬度也小,而脈沖間的間隔則較大,這樣的電壓脈沖系列可以使負(fù)載電流中的高次諧波成分大為減小,稱為正弦波脈寬調(diào)制。
SPWM脈沖系列中,各脈沖的寬度以及相互間的間隔寬度是由正弦波(基準(zhǔn)波或調(diào)制波)和等腰三角波(載波)的交點(diǎn)來(lái)決定的。具體方法如后所述。
2、單極性SPWM法 (1)調(diào)制波和載波:曲線①是正弦調(diào)制波,其周期決定于需要的調(diào)頻比kf,振幅值決定于ku,曲線②是采用等腰三角波的載波,其周期決定于載波頻率,振幅不變,等于ku=1時(shí)正弦調(diào)制波的振幅值,每半周期內(nèi)所有三角波的極性均相同(即單極性)。 調(diào)制波和載波的交點(diǎn),決定了SPWM脈沖系列的寬度和脈沖音的間隔寬度,每半周期內(nèi)的脈沖系列也是單極性的。 (2)單極性調(diào)制的工作特點(diǎn):每半個(gè)周期內(nèi),逆變橋同一橋臂的兩個(gè)逆變器件中,只有一個(gè)器件按脈沖系列的規(guī)律時(shí)通時(shí)通時(shí)斷地工作,另一個(gè)完全截止;而在另半個(gè)周期內(nèi),兩個(gè)器件的工況正好相反,流經(jīng)負(fù)載ZL的便是正、負(fù)交替的交變電流。
3、雙極性SPWM法
(1)調(diào)制波和載波:調(diào)制波仍為正弦波,其周期決定于kf,振幅決定于ku,中曲線①,載波為雙極性的等腰三角波,其周期決定于載波頻率,振幅不變,與ku=1時(shí)正弦波的振幅值相等。
調(diào)制波與載波的交點(diǎn)決定了逆變橋輸出相電壓的脈沖系列,此脈沖系列也是雙極性的,但是,由相電壓合成為線電壓(uab=ua-ub;ubc=ub-uc;uca=uc-ua)時(shí),所得到的線電壓脈沖系列卻是單極性的。
(2)雙極性調(diào)制的工作特點(diǎn):逆變橋在工作時(shí),同一橋臂的兩個(gè)逆變器件總是按相電壓脈沖系列的規(guī)律交替地導(dǎo)通和關(guān)斷,毫不停息,而流過(guò)負(fù)載ZL的是按線電壓規(guī)律變化的交變電流。
4、實(shí)施SPWM的基本要求
(1)必須實(shí)時(shí)地計(jì)算調(diào)制波(正弦波)和載波(三角波)的所有交點(diǎn)的時(shí)間坐標(biāo),根據(jù)計(jì)算結(jié)果,有序地向逆變橋中各逆變器件發(fā)出“通”和“斷”的動(dòng)作指令。
(2)調(diào)節(jié)頻率時(shí),一方面,調(diào)制波與載波的周期要同時(shí)改變(改變的規(guī)律本文不作介紹);另一方面,調(diào)制波的振幅要隨頻率而變,而載波的振幅則不變,所以,每次調(diào)節(jié)后,所膠點(diǎn)的時(shí)間坐標(biāo)都 必須重新計(jì)算。 要滿足上述要求,只有在計(jì)算機(jī)技術(shù)取得長(zhǎng)足進(jìn)步的20世紀(jì)80年代才有可能,同時(shí),又由于大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展,迄今,已經(jīng)有能夠產(chǎn)生滿足要求的SPWM波形的專用集成電路了。 西門子420變頻器PID調(diào)試:總結(jié)在變頻器page5-13.14詳細(xì)講解在說(shuō)明書page10-84.85..86.87.88.89.90.91.92.93.94