正如我们所在之前讨论过,可变频率驱动器(VFD)的主要部件是一个整流器(也被称为转换器),该交流电压转换为直流电压,直流总线(也被称为DC链路),该过滤器和存储该直流电源和逆变器,其将直流电力转换回AC功率与所需的频率和电压。
虽然基本的硬件是在所有的VFD是相同的,该驱动器的逆变器部分可以是几种设计之一,这取决于应用的要求。两种最常见的类型的逆变器是电流源逆变器(CSI)和电压源逆变器(VFI)。正如它们的名字所暗示的,电流源逆变器被馈送具有恒定电流,而电压源逆变器与恒定电压馈电。因此,CSI驱动器的输出是可调整的,三相交流当前的,而VSI驱动产生三相交流电压具有可调节的幅度和频率。
拓扑结构的差异
CSI驱动器和驱动器VSI之间的主要差异在于它们的能量存储方法。CSI驱动器使用电感储能的,也就是说,它们使用的电感器在它们的DC链路来存储DC能量和调节在转换器和逆变器之间的电流纹波。相反,VSI驱动器使用电容性存储,并在它们的直流母线电容器,其中两个存储和平滑的直流电压逆变器。在存储方法的这种差异对驱动器的性能产生显着影响,我们稍后会讨论。

电流源逆变器(顶部)和电压源逆变器(底部)的原理图。
图片来源:安大略省电力公司
功率开关器件中使用的类型是两种类型的驱动器之间的另一个区别。现代CSI驱动器通常使用栅极可关断晶闸管(的GTO)或对称的栅极换流晶闸管(SGCTs),其是被接通和关断半导体开关,产生的脉冲宽度与调节频率调制的(PWM)输出。VSI驱动器通常使用绝缘栅双极晶体管(IGBT),其产生具有调节的频率和电压的PWM电压输出。
性能差异
一个CSI驱动器的输出电流中含有高次谐波,这需要该CSI驱动器包括在输入和输出侧的过滤器。由于附加的组件,CSI驱动器通常的非集成的,这意味着所述变压器(在高马力应用所需)和谐波滤波器是从驱动器分离。VSI驱动器,以更少的元件,通常是供给综合设计中,具有更小的足迹,非集成的,CSI设计。使用更少的组件也给VSI驱动器在许多情况下,故障(MTBF)率达到较好的平均时间。
VSI驱动器通常比CSI的设计更有效。这是因为在VSI驱动器使用的IGBT开关器件本身就比在CSI版本中使用的GTO或SGCT设备更有效。这两种类型的驱动器,CSI和VSI,能够从负载到线路返回再生能量的,但CSI驱动器也能够向供给返回能量。为了VSI驱动器要做到这一点,他们需要额外的转换器。
与CSI驱动器,负载(马达)的参数是控制系统的一个组成部分,因此电机必须匹配到驱动器,这就排除用于控制多个电机使用一个驱动器。
用于CSI驱动器的主要应用是那些需要扭矩控制(这是通过控制电流来实现)。他们通常也比VSI设计更高的功率额定值。VSI驱动器,在另一方面,是非常适合于高动态应用,随着电动机速度或转矩的快速变化,这要归功于IGBT器件的快速的切换时间。
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