1、四象限變頻器的工作原理
1.1變頻器的工作原理
見圖1，三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成，其作用是整流工頻的外部電源，給逆變電路和控製電路提供所需要的直流電源。
直zhi流liu中zhong間jian電dian路lu的de作zuo用yong是shi對dui整zheng流liu電dian路lu的de輸shu出chu波bo形xing進jin行xing平ping滑hua處chu理li，以yi保bao證zheng逆ni變bian電dian路lu和he控kong製zhi電dian源yuan能neng夠gou得de到dao質zhi量liang較jiao高gao的de直zhi流liu電dian源yuan。逆ni變bian電dian路lu的de作zuo用yong是shi在zai控kong製zhi電dian路lu的de控kong製zhi下xia，將jiang電dian源yuan電dian路lu輸shu出chu的de直zhi流liu電dian源yuan轉zhuan換huan為wei頻pin率lv和he電dian壓ya都dou任ren意yi可ke調tiao的de交jiao流liu電dian源yuan，其qi輸shu出chu是shi變bian頻pin器qi的de輸shu出chu，用yong來lai實shi現xian對dui異yi步bu電dian動dong機ji的de調tiao速su控kong製zhi。
變頻器控製電路包括主控製電路、信號檢測電路、門極（基極）驅動電路、外(wai)部(bu)接(jie)口(kou)電(dian)路(lu)及(ji)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)等(deng)部(bu)分(fen)。控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)將(jiang)檢(jian)測(ce)電(dian)路(lu)得(de)到(dao)的(de)各(ge)種(zhong)信(xin)號(hao)送(song)至(zhi)運(yun)算(suan)電(dian)路(lu)，使(shi)運(yun)算(suan)電(dian)路(lu)能(neng)夠(gou)根(gen)據(ju)要(yao)求(qiu)為(wei)變(bian)頻(pin)器(qi)主(zhu)電(dian)路(lu)提(ti)供(gong)門(men)極(ji)l基極3驅動信號，並對變頻器及異步電動機提供必要的保護。
1.2四象限變頻器的工作原理
將整流電路由全波整流橋改為由IPM（智能功率模塊）構成的可控整流橋。當電機處於電動狀態時，四象限變頻器的控製與2象xiang限xian變bian頻pin器qi的de工gong作zuo完wan全quan一yi樣yang。當dang電dian動dong機ji處chu於yu發fa電dian狀zhuang態tai時shi，四si象xiang限xian變bian頻pin器qi中zhong原yuan逆ni變bian電dian路lu將jiang作zuo為wei整zheng流liu電dian路lu工gong作zuo，而er原yuan整zheng流liu電dian路lu則ze作zuo為wei逆ni變bian電dian路lu工gong作zuo，相xiang當dang於yu變bian頻pin器qi向xiang電dian網wang同tong饋kui能neng量liang。
1.3能量回饋原理
四象限變頻器輸入的交流電都是三相的，電網電壓可用電壓向量來表示，它既有幅值又有角度。角度概念為：“沒有對電網電壓進行任何控製，故可將它視為0°，並以其為參考對其他相關量進行度量”。在圖2中，電網電壓為1條水平線（角度為0°），電網電壓向量按照電網頻率旋轉，亦即其每秒鍾旋轉50或60個360°，具體取決於當地的電網頻率。用l條固定的線來表示輸入電壓向量很方便，並在需要時可按比例從數學的角度嚴格表示其幅值。
在圖2中，逆變電壓為三相電壓，在相位上超前電網電壓（約20°），其幅值比輸入電壓大。
zaisixiangxianbianpinqixitongzhong，dianwangdianyayunibianqishuchudianyajianchuanyoushurudiankangqi。qiliangduandianyaweidianwangdianyaxiangliangyunibianqishuchudianyaxiangliangdecha，tuzhongtayongl條垂直線來表示，恰好與輸入電壓向量成90°。
電抗器中的電流滯後於其兩端電壓90°，說明電抗器中的電流方向與電網電壓的方向相同。由於輸入電壓和電抗器中的電流之間的夾角是0°（兩者同相），故係統的功率因數為1。
四(si)象(xiang)限(xian)變(bian)頻(pin)器(qi)能(neng)夠(gou)控(kong)製(zhi)其(qi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)在(zai)圓(yuan)形(xing)的(de)任(ren)何(he)一(yi)點(dian)，表(biao)示(shi)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)可(ke)被(bei)控(kong)製(zhi)為(wei)任(ren)意(yi)需(xu)要(yao)的(de)大(da)小(xiao)和(he)方(fang)向(xiang)，故(gu)係(xi)統(tong)可(ke)在(zai)任(ren)何(he)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)下(xia)工(gong)作(zuo)。同(tong)樣(yang)，係(xi)統(tong)可(ke)控(kong)製(zhi)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)反(fan)相(xiang)使(shi)係(xi)統(tong)工(gong)作(zuo)在(zai)再(zai)生(sheng)狀(zhuang)態(tai)，或(huo)控(kong)製(zhi)其(qi)與(yu)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)成(cheng)90°使係統僅提供無功電流。由此可見，四象限變頻器可通過自動控製其輸出電壓的大小和方向同時實現上麵2種功能，從而實現能量的傳輸，也可得到相應的無功電流以獲得所期望的功率因數。
在正常運行時，四象限變頻器通過內置PID控製器動態調整輸入電流使直流母線電壓穩定在預設值上，用戶可自行設定其無功電流的數值。在交直流之間進行雙向能量傳輸、功率因數達到l的應用中，將無功電流的參考值設為0。
2、應用實例
晉城煤礦趙莊2號井東膠大巷下運帶式輸送機采用液力偶合器裝置時，在啟動、運行、zhidongzhongdouchuxiandianjishikongzhuangtai，qiechuxianshiguxujinjitingcheshi，diandongjitingzhiyunzhuanhou，jiaodaikaozishenzhonglishishusongjijixukuaisuyunxing，zaochengshigukuodahejitouduiliaodeng。suinengtongguozhidongzhajinxingzhidong，danduijixiezhuangzhidechongjijimosunfeichangda，qiehuiyinzhidongliguodabukebimiandisunshangjiaodaijietouhejixieshebei，yingxiangzhengtiaojiaodaideshouming。
該機的基本參數：帶式輸送機長度1023 m；帶寬1 000 mm；帶速3.15m/s；運量750t/h；傾角-5°、-8°、- 10°，0°；提升高度-120 m；減速器型號M3RSF70 (SEW)；驅動滾筒直徑∮1000mm；變頻電動機三相660 V/200 kW 2台（1台備用）；拉緊形式液壓拉緊；配置輸入電抗器箱(250 kW)，2台；防爆型四象限變頻調速裝置(250 kW)，2台。
3、2種方式的比較
3.1啟動過程
采(cai)用(yong)液(ye)力(li)偶(ou)合(he)器(qi)啟(qi)動(dong)裝(zhuang)置(zhi)時(shi)，由(you)於(yu)帶(dai)式(shi)輸(shu)送(song)機(ji)依(yi)靠(kao)物(wu)料(liao)重(zhong)力(li)自(zi)行(xing)運(yun)行(xing)，係(xi)統(tong)處(chu)於(yu)失(shi)控(kong)狀(zhuang)態(tai)。而(er)采(cai)用(yong)四(si)象(xiang)限(xian)變(bian)頻(pin)器(qi)時(shi)，帶(dai)式(shi)輸(shu)送(song)機(ji)完(wan)全(quan)在(zai)變(bian)頻(pin)器(qi)控(kong)製(zhi)的(de)頻(pin)率(lv)及(ji)速(su)度(du)下(xia)運(yun)行(xing)。因(yin)變(bian)頻(pin)器(qi)采(cai)用(yong)了(le)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)，故(gu)具(ju)有(you)較(jiao)大(da)啟(qi)動(dong)力(li)矩(ju)（0.5 Hz時即可達到2倍的額定力矩），可保證重載啟動要求。
3.2運行過程
在四象限變頻器運行過程中，並非電機超過l520 r/min時才為發電狀態，其運行中隨時都可能產生短時或長時負功，電機達到l520 r/min時(shi)係(xi)統(tong)處(chu)於(yu)超(chao)速(su)狀(zhuang)態(tai)。采(cai)用(yong)液(ye)力(li)偶(ou)合(he)器(qi)起(qi)動(dong)裝(zhuang)置(zhi)時(shi)負(fu)功(gong)通(tong)過(guo)機(ji)械(xie)裝(zhuang)置(zhi)或(huo)由(you)電(dian)機(ji)發(fa)熱(re)來(lai)消(xiao)耗(hao)，采(cai)用(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)則(ze)隨(sui)時(shi)將(jiang)產(chan)生(sheng)的(de)負(fu)功(gong)回(hui)饋(kui)到(dao)電(dian)網(wang)中(zhong)。通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)運(yun)行(xing)頻(pin)率(lv)，係(xi)統(tong)不(bu)會(hui)超(chao)速(su)，更(geng)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)。
3.3製動過程
液(ye)力(li)偶(ou)合(he)器(qi)起(qi)動(dong)裝(zhuang)置(zhi)無(wu)論(lun)在(zai)正(zheng)功(gong)還(hai)是(shi)在(zai)負(fu)功(gong)下(xia)，均(jun)不(bu)能(neng)控(kong)製(zhi)電(dian)機(ji)速(su)度(du)，完(wan)全(quan)靠(kao)機(ji)械(xie)裝(zhuang)置(zhi)或(huo)電(dian)機(ji)發(fa)熱(re)使(shi)係(xi)統(tong)停(ting)機(ji)，故(gu)製(zhi)動(dong)過(guo)程(cheng)是(shi)不(bu)可(ke)控(kong)的(de)。
3.4負功
四象限變頻器隨時監測負功的產生，將負功回饋電網，同時可以實現係統運行中正功到負功及負功到正功過程的平穩控製。
4、應用效果
解決了帶式輸送機運輸過程中的負功問題，能量回饋電網。解決了帶式輸送機運行過程中的速度失控問題，實現了其運行全過程的起、製(zhi)動(dong)和(he)速(su)度(du)控(kong)製(zhi)，保(bao)證(zheng)了(le)設(she)備(bei)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)。解(jie)決(jue)了(le)機(ji)械(xie)係(xi)統(tong)及(ji)電(dian)氣(qi)係(xi)統(tong)的(de)衝(chong)擊(ji)問(wen)題(ti)，延(yan)長(chang)了(le)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。無(wu)級(ji)調(tiao)速(su)特(te)性(xing)使(shi)帶(dai)式(shi)輸(shu)送(song)機(ji)起(qi)動(dong)及(ji)停(ting)止(zhi)過(guo)程(cheng)非(fei)常(chang)平(ping)穩(wen)，減(jian)少(shao)了(le)膠(jiao)帶(dai)打(da)滑(hua)、跑偏、灑料等現象，保障了生產正常進行，降低了工人勞動強度。
