四象限變頻器

1電機四象限工作

　　第一象限，電動機正轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)，能量從變頻器到電動機，電動機的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩都為正。
　　第二象限，電動機反轉(zhuǎn)回饋或減速制動運轉(zhuǎn)，電動機呈發(fā)電機模式，能量從電動機到變頻器，轉(zhuǎn)速為負，轉(zhuǎn)矩為正。
　　第三象限，電動機反轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)，能量從變頻器到電動機，電動機的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩都為負。
　　第四象限，電動機正轉(zhuǎn)回回饋或減速制動運轉(zhuǎn)，電動機呈發(fā)電機模式，能量從電動機到變頻器，轉(zhuǎn)速為正，轉(zhuǎn)矩為負。

2四象限變頻器基本工作原理

　　普通的變頻器大都采用二極管整流橋?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)化成直流電，然后采用IGBT逆變技術(shù)將直流轉(zhuǎn)化成電壓頻率皆可調(diào)整的交流電。這種變頻器只能工作在電動正轉(zhuǎn)和電機反轉(zhuǎn)兩種狀態(tài)，且轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩始終是一個方向，即：只能控制電機工作在兩個象限，因此，稱為兩象限變頻器或二象限變頻器。當制動時，電機產(chǎn)生制動能量流向變頻器，但變頻器的輸入端二極管是單向的，不能將制動能量回饋至電網(wǎng)。為了限值多余的電能將抬高直流母線電壓，這種變頻器往往會設(shè)置制動回路，制動回路的作用就是將這些能量消耗掉，達到抑制直流母線電壓升高的目的。即：兩象限變頻器的能量總是由電網(wǎng)流向電機。

　　如果變頻器能夠滿足電動機的電動狀態(tài)，也能從電動狀態(tài)進入發(fā)電狀態(tài)運行，就稱為四象限變頻器。

 
圖示：四象限變頻器基本電路原理圖

　　1. 當電機工作在電動狀態(tài)的時候，整流控制單元的DSP產(chǎn)生6路高頻的PWM脈沖控制整流側(cè)的6個IGBT的開通和關(guān)斷。IGBT的開通和關(guān)斷與輸入電抗器共同作用產(chǎn)生了與輸入電壓相位一致的正弦電流波形，這樣就消除了二極管　整流橋產(chǎn)生的6K±1諧波。功率因數(shù)高達99%，消除了對電網(wǎng)的諧波污染。此時能量從電網(wǎng)經(jīng)由整流回路和逆變回路流向電機，變頻器工作在第一、第三象限。
　　2. 當電動機工作在發(fā)電狀態(tài)的時候，電機產(chǎn)生的能量通過逆變側(cè)的二極管回饋到直流母線，當直流母線電壓超過一定的值，整流側(cè)能量回饋控制部分啟動，將直流逆變成交流，通過控制逆變電壓相位和幅值將能量回饋到電網(wǎng)，達到節(jié)能的效果。此時能量由電機通過逆變側(cè)、整流側(cè)流向電網(wǎng)，變頻器工作在二、四象限。