逆變器件的介紹:上次我們向大家介紹了普通晶閘管(SCR)和門極關(guān)斷晶閘管(GTO),重要是讓大家了解變頻器中逆變器件是如何工作的,它們起到什么作用!接下來我們講:大功率晶體管(GTR)-大功率晶體管,也叫雙極結(jié)型晶體管(BJT)。
1、 變頻器用的GTR一般都是(復(fù)合管)模塊,其內(nèi)部有三個(gè)極分別是集電極C、發(fā)射極E和基極B。根據(jù)變頻器的工作特點(diǎn),在晶體管旁還并聯(lián)了一個(gè)反向連接的續(xù)流二極管。又根據(jù)逆變橋的特點(diǎn),常做成雙管模塊,甚至可以做成6管模塊。
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,因此,其功耗是微不足道的。
GTR在逆變電路中是用來作為開關(guān)器件的,工作過程中,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。
怎樣才能降低控制柜內(nèi)的發(fā)熱量呢?
當(dāng)變頻器安裝在控制機(jī)柜中時(shí),要考慮變頻器發(fā)熱值的問題。
根據(jù)機(jī)柜內(nèi)產(chǎn)生熱量值的增加,要適當(dāng)?shù)卦黾訖C(jī)柜的尺寸。因此,要使控制機(jī)柜的尺寸盡量減小,就必須要使機(jī)柜中產(chǎn)生的熱量值盡可能地減少。
如果在變頻器安裝時(shí),把變頻器的散熱器部分放到控制機(jī)柜的外面,將會(huì)使變頻器有70%的發(fā)熱量釋放到控制機(jī)柜的外面。由于大容量變頻器有很大的發(fā)熱量,所以對(duì)大容量變頻器更加有效。
還可以用隔離板把本體和散熱器隔開, 使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好。注意:變頻器散熱設(shè)計(jì)中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的,橫著放散熱會(huì)變差的!
冷卻風(fēng)扇
一般功率稍微大一點(diǎn)的變頻器, 都帶有冷卻風(fēng)扇。同時(shí),也建議在控制柜上出風(fēng)口安裝冷卻風(fēng)扇。進(jìn)風(fēng)口要加濾網(wǎng)以防止灰塵進(jìn)入控制柜。 注意控制柜和變頻器上的風(fēng)扇都是要的,不能誰替代誰。
其他關(guān)于散熱的問題
在海拔高于1000m的地方,因?yàn)榭諝饷芏冉档?,因此?yīng)加大柜子的冷卻風(fēng)量以改善冷卻效果。理論上變頻器也應(yīng)考慮降容,1000m每-5%。但由于實(shí)際上因?yàn)樵O(shè)計(jì)上變頻器的負(fù)載能力和散熱能力一般比實(shí)際使用的要大, 所以也要看具體應(yīng)用。 比方說在1500m的地方,但是周期性負(fù)載,如電梯,就不必要降容。
2。 開關(guān)頻率:變頻器的發(fā)熱主要來自于IGBT, IGBT的發(fā)熱有集中在開和關(guān)的瞬間。 因此開關(guān)頻率高時(shí)自然變頻器的發(fā)熱量就變大了。 有的廠家宣稱降低開關(guān)頻率可以擴(kuò)容, 就是這個(gè)道理。