第7章 变频器及应用
变频器基础知识题库带答案
变频器原理及应用开课系部：机电工程系课程名称：《变频器原理及应用》1．变频器是将固定频率的交流电变换为频率连续可调的交流电的装置。
2．变频器的主电路不论是交-直-交变频还是交-交变频形式，都是采用电力电子器5.（错）交-交变频器的最大输出频率和市网电压频率一样，为50Hz。
6．交-直-交变频器它是先将工频交流电通过整流器变成直流电，再经过逆变器将直流电变成频率和电压可调的交流电。
因此该变频器也称为间接变频器。
7．交-直-交变频器根据直流环节储能方式的不同，又分为电压型和（电流型）。
A． B．单相型 C．三相型 D．有环流型8．（：对）电压型变频器多用于不要求正反转或快速加减速的通用变频器中。
9．（对）电流型勃起适用于频繁可逆运转的变频器和大容量的变频器中。
10．根据调压方式的不同，交-直-交变频器又分为PAM和PWM。
11．下列选项中，（）属于变频器按控制方式分类。
A．U/f B．SF C．VC D．通用变频器12．下列选项中，（）属于按用途分类。
A．通用变频器 B．专用变频器 C．VC13．变频器主要应用在哪些方面？答案：节能、自动化系统、提高工艺水平和产品质量14．什么叫变频器？答案：变频器是将固定频率的交流电变换为频率连续可调的交流电的装置。
15．简述电力电子器件的发展。
答案：SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT、IPM16．变频器的问世，使电气传动领域发生了一场技术革命，即交流调速取代直流调速。
17．通用变频器的发展方向是什么？答案：低成本的简易型通用变频器；高性能的多功能通用变频器18．PD是指(电力二极管 )。
19．SCR是指(可控硅)。
20．GTO是指(门极关断晶闸管)。
21．IGBT是指(绝缘栅双极型晶体管 )。
22．IPM是指(智能功率模块)。
23．电力二极管的伏安特性是什么？答案：电力二极管的阳极和阴极间的电压和流过管子的电流之间的关系24．电力二极管引出两个极，分别称为阳极A和阴极K。
变频器产品基础知识
变频器产品基础知识简介变频器是一种用于改变电源的频率、改变驱动电机的转速的电子设备。
它广泛应用于工业生产中，能够有效地控制电机的运行效率和输出功率。
本文将介绍变频器的基本知识，包括原理、应用和常见问题。
原理变频器根据输入电压的频率和幅度，通过将电源的直流电转换成交流电，并通过改变电源的频率来控制电机的速度。
其基本原理包括以下几个方面：逆变原理变频器首先将交流电输入，然后通过整流和滤波电路将其转换为直流电。
接下来，通过逆变器将直流电再次转换为交流电，并控制其频率和幅度。
逆变器采用高频开关电路，通过调整开关管的导通和关断时间，控制输出交流电的频率和幅度。
控制电路变频器的控制电路主要包括输入电路、控制电路和输出电路。
输入电路用于接收外部电源输入，控制电路根据输入信号和设定参数控制输出电路的开关管，进而控制输出电压的频率和幅度。
反馈回路变频器通常设置反馈回路，用于监测电机转速和电流，并将其反馈给控制电路。
通过对反馈信号的处理和比较，控制电路可以动态地调整输出电源的频率和幅度，以实现对电机速度的精确控制。
应用变频器广泛应用于各个领域的电机控制中，常见的应用包括以下几个方面：工业生产在工业生产中，变频器可以用于控制各种类型的电机，如水泵、风机、压缩机等。
通过对电机速度的控制，可以实现节能和提高生产效率的目的。
建筑物自动化在建筑物自动化中，变频器可用于控制电梯、升降机、通风系统等。
通过对电机转速的调节，可以实现舒适性和节能的平衡。
新能源领域在新能源领域，变频器可以用于控制风力发电机组和太阳能发电系统的输出电压和频率。
通过优化电机的运行状态，可以提高能源利用率和系统的稳定性。
常见问题以下是一些关于变频器的常见问题和解答：变频器发热问题如何解决？变频器发热主要是由于电路损耗引起的，可以通过以下几种方法来解决： - 改善散热条件，例如增加散热片、风扇等散热设备。
- 降低负载率，减少电流流过的功率，以降低热量产生率。
7章同步电动机变压变频调速系统
Te
p s s
s xd
sin
p
2 sLeabharlann dq2 s xd xq
sin 2
（7-5）
式（7.5）凸极同步电动机的电磁转矩由两部分组成，第1部分由转子磁动 势产生，是同步电动机的主转矩；第2部分由于磁路不对称产生，称作磁 阻反应转矩。按式（7.5）可绘出凸极同步电动机的转矩角特性，如图7-2 所示。由于磁阻反应，转矩正比于sin2 ，使其最大转矩位置前移。
根据永磁同步电动机气隙磁场分布，永磁同步电动机可分为： （1）正弦波永磁同步电动机—磁极采用永磁材料，输入三相正弦波电流 时，气隙磁场为正弦分布，称作正弦波永磁同步电动机，或简称永磁同步电 动机，缩写为PMSM。 （2）梯形波永磁同步电动机—气隙磁场呈梯形波分布，性能更接近于直 流电动机。梯形波永磁同步电动机构成的自控变频同步电动机又称作无刷直 流电动机，缩写为BLDM。 7.2.2 同步电动机的转矩角特性
7.3.1转速开环恒压频比控制的小容量同步电动机群调速系统 图7-7所示是转速开环恒压频比控制的小容量同步电动机群调速系统, 是一种最简 单的他控变频调速系统, 多用于纺织、化纤等工业小容量多电动机传动系统中。 多台永磁或磁阻同步电动机群并联接在公共的变频器上, 由统一的频率给定信号f* 同时调节各台电动机的转速。图中的变频器采用电压型PWM变频器。 PWM变频器中, 带定子压降补偿的恒压频比控制保 证了同步电动机气隙磁通恒定, 缓慢地调节频率给定f*, 可以同时逐渐改变各台电动机的转速。这种开环调速 系统存在一个明显的缺点, 就是转子振荡和失步问题 并未解决, 因此各台同步电动机的负载不能太大，否 则会造成负载大的同步电动机失步，进而使整个调速 系统崩溃。 图 7-7 多台同步电动机恒压频比控制的调速系统结构图
第7章电力电子技术的应用习题答案
第7章 电力电子技术的应用 习题第1部分：简答题1. 关于感应电动机的变频调速，回答下列问题：1）什么是变频调速？2）变频时是否需要调压,如何调压?并简述理由。
3）什么是直接变频电路？什么是间接变频电路？4）什么是VSI 变频器，什么是CSI 变频器？说明CSI 变频器的主要应用场合。
5）什么是能耗制动？结合图7－1(a)，说明能耗制动的工作过程。
6）什么是再生制动？结合图7－1(b)，说明再生制动对变频器前端变换器的要求，并简述再生制动的工作过程。
7）图7－1(b)中变频器前端能4象限工作的变换器可采用哪些具体的电路结构？8）简述CSI 变频器是如何实现再生制动的？9）为什么方波-VSI 变频器的前端必须采用可控整流电路？为什么该变频器的功率因数与电机转速有关？10）与PWM-方波变频器及CSI 变频器相比较，分析为什么PWM-VSI 变频器应用最为广泛？图7－1答：1）通过改变施加在定子上的交流电压的频率F 改变交流电机转速方式称为变频调速。
2）变频同时需要调压，以保证气隙磁通恒定。
即a E const f=，近似为s V const f =所以变频时，电压也要同比变化，保持二者的比值为常数。
逆变器采用SPWM控制时即可变频又可调压。
3）直接变频电路是把电网频率的交流电直接变成可调频率的交流电的变流电路，又称交交变频器。
间接变频电路是先把交流变换成直流，再把直流逆变成可变频率交流的变流电路。
4）VSI变频器是电压源型逆变器，直流侧一般并联大电容，使直流电源具有电压源的特点；CSI变频器是晶电流源型逆变器，直流侧一般串联大电感，使直流电源具有电流源的特点。
CSI主要应用于极高功率水平的场合。
5）接入制动电阻来消耗回馈电能的（电磁）制动方式称为能耗制动。
工作过程如图7-1(a)所示，电动状态下制动回路的开关断开，制动状态下制动回路的开关闭合，接入制动电阻，消耗回馈到电容上的电能。
6）对变频器而言，将电机制动时产生的电能回馈到电网的制动方式称为再生制动。
SV-iS7 说明书
iii
环境温度 湿度 储存温度 安装场所 海拔高度、振动 大气压力
环境
CT 负载: - 10 ~ 50℃ (无冰冻) VT 负载: -10 ~ 40℃(无冰冻) 注意: 50℃ 使用 VT 负载时, 使用低于 80% 的负载 90% RH 或更低 (无凝露) - 20 ~ 65 ℃ 无腐蚀性气体、可燃性气体、油雾或灰尘 最大海拔 1,000m 以下，振动 5.9m/sec2 (0.6G)以 下 70 ~ 106 kPa
7-1 7-1 7-9 7-10 7-10 7-11 7-13 7-15
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7.1.8 7.1.9 7.1.10 7.1.11 7.1.12 7.1.13 7.1.14 7.1.15 7.1.16 7.1.17 7.1.18 7.1.19 7.1.20 7.1.21 7.1.22 上电立即运行: Power-on Run 故障复位再启动: RST Restart 设定加/减速时间和曲线 加/减速曲线设定 加/减速停止指令 V/F 电压控制 转矩补偿 电机输出电压调整 启动模式选择 停止模式选择 直流制动后停止 频率限制 选择第二电机运行模式 多功能输入端子控制 通过外部 I/O 选件卡数字输入和输出控制
---------------------------------------------------------------------------------
5-1 5-1 5-.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.1.6 6.1.7 6.1.8 6.1.9
键盘的使用
键盘的使用 标准键盘外观和说明 (图表型键盘) 菜单构成 模式切换 参数组切换 代码(功能项目)切换 参数设置 运行状态监控 故障状态监控 参数初始化
变频技术概述
7
电力电子器件是电力电子技术的物质基础和技术关键，也是变频技术技术 发展的“龙头”。
可以说，电力电子技术起步于晶闸管，普及于GTR，提高于IGBT。新型 电力电子器件的涌现与发展，促进了电力电子电路的结构、控制方式、装置 性能的提高。本章从应用的角度出发，对电力电子器件的种类、性能及应用 等加以介绍。
5）浪涌电流ITSM
（3） 晶闸管的门极定额
1）门极触发电流IGT：是在室温下，通态电压直流6V时使晶闸管由断态转入 通态所必需的最小门极电流。
2）门极触发电压UGT：是产生门极触发电流所必需的最小门极电压。
（4）动态参数
1）断态临界电压上升率du/dt：是在额定结温和门极开路的情况下，不使从断 态到通态转换的最大电压上升率。如果du/dt过大，会使充电电流足够大，使晶闸 管误导通，此时应采取措施，使其在临界值内。
（4）维持电流IH
（5）门极关断电流IGM 它是GTO从通态转为断态所需的门极反向瞬时峰值电流的最小值。
（6）开通时间ton 开通时间是指延迟时间td 和上升时间tr 之和，即
（7）关断时间toff 关断时间一般指储存时间ts 和下降时间tf 之和，即
（8）断态不重复峰值电压URSM
ton =td+tr toff=ts+tf
（2）电压与电流上升率的限制
限制电压变化率的措施有：
1）装设有整流变压器的变流装置 2）对于没有整流变压器而直接由电网供电的装置，可在交流电源输入端串接
《变频器应用技术》PPT课件
2021/2/25
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《康沃CVF-G-5.5kW变频器》开关电源电路原理
在有过流状况发生但R36上电压降在1V以下时，内部电流信号处理电路输 入信号，控制6脚输出信号的占空比，实施限流控制。而当过流严重使R36上 电压上升为1V以上时，内部电流信号处理电路使U1停振，以实施过流保护。 当听到开关电源发出“打嗝”声，处于时振时停状态下，说明负载电路有严 重过流情况发生，处于过流停振保护的临界点上。“打嗝”现象，实质上是 电路本身实施的保护动作。
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C . 变频器输出频率的几种控制方法
① 操作面板控制 ②电压控制 0-5V(0-10V、0-15V) ③电流控制 4-20mA(0-20mA) ④通讯控制 通过通讯接口 ⑤脉冲控制
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线日 图立
变 频 器 接
2021/2/25
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当用水量Q0上升 → XF下降→XE=X0-XF>0，经PID调 节，XG上升→f上升→供水量Qi上升→XF上升，直至 XE=XD-XF=0，水压回升到设定值恒压供水，此时，XG、 f 、Qi 保持不变。
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当用水量Q0下降→XF上升→XE=XD-XF<0，经 PID调节，XG下降→f下降→供水量Qi下降 →XF下降，直至XE=X0-XF=0，水压回升到设 定值恒压供水，此时，XG，f ，Qi 保持不变。 可见，供水系统在任何情况下，经过恒压供
线性方式 S型方式(反) 半S型方式(反)
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(10) 停止方式 (11) 自整定
高频第7章混频电路
5.阻抗匹配
（1）阻抗匹配
射频口与中频口的匹配可以使与各端口相接的 滤波器正常工作。
（2）每个端口对其他端口的信号力求短路，减小 端口之间的干扰。
7.2 有源混频器电路
晶体三极管混频器
+ vR-F
+
V B B 晶体管的偏置电压 uL-
则可能形成的寄 pfLO qfm fIF 生通道干扰为： pfLO qfm fIF
凡是能满足上式的串台信号都可能形成干扰 在这类干扰中主要有：中频干扰，镜频干扰
① 中频干扰
当 p=0 , q=1时， fm fIF
即表明当一种接近中频的干扰信号一旦进入混频 器，可以直接通过混频器进入中频放大电路，并被 放大、解调后在输出端形成干扰。 抑制中频干扰的方法：
（2）寄生通道干扰 当混频器的输入信号中有干扰信号 f m 时，本振信
号会与干扰信号产生中频
fp,qpfLOqfmfIF
其中 p, q=0,1,2,3….
主通道：射频信号与本振信号产生中频的通道。 寄生通道：干扰信号与本振信号产生中频的通道。
如果选频器所选择的正常中频信号为: fIFfLOfRF
vRF
非线性 器件
带通滤
波器
vIF
vLO
本机振
荡器
混频器的一般结构框图
2 混频器工作原理 混频器是频谱的线性搬移电路，是一个三端口网络。
uc (t)
uc
混频器 uI
t
uL
uc的频谱
uL (t)
t
Fc-F fc fc+F
f uL的频谱
uI (t) t
uI的频谱
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三相交交变频器的基本结构
3.电压源型和电流源型逆变器
在交-直-交变压变频器中，按照中间直流环 节直流电源性质的不同，逆变器可以分成 电压源型和电流源型两类，两种类型的实 际区别在于直流环节采用怎样的滤波器。 下图绘出了电压源型和电流源型逆变器的 示意图。
图7-3 交-交（直接）变压变频器
常用的交-交变压变频器输出的每一相都是 一个由正、反两组晶闸管可控整流装置反 并联的可逆线路。 也就是说，每一相都相当于一套直流可逆 调速系统的反并联可逆线路。
交-交变压变频器的基本电路结构
图7-4
交-交变压变频器每一相的可逆线路
三相交交变频电路
三相交交变频电路可以由3个单相交交变频 电路组成，其基本结构如下图所示。
两种类型逆变器结构
图7-5 电压源型和电流源型逆变器示意图
4.变频器的基本工作原理
图7-6 变频器的基本结构框图
图7-7 主电路原理图
7.2 变频器的控制盘及外围电路
ABB电气传动系统有限公司生产的ACS510-01系列变频器
变频器的控制盘
控制盘是变频器的人机交互界面，它主要用来显 示变频器的运行数据和工作状态、设置变频器运 行参数及实现变频器的本地控制。 控制盘可分为两部分：上半部分为显示部分，下 半部分为键盘部分。
图7-8 ACS510-01系列变频器控制盘
图7-9 变频器的外围电路
第7章 变频器及应用
7.1 变频器概述
基本功能：恒压恒频CVCF（Constant Voltage Constant Frequency）的交流电 →变压变频VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）的交流电。
从整体结构上看，电力电子变压变频器可 分为交-直-交和交-交两大类。
图7-2 交-直-交PWM变压变频器
2. 交-交变压变频器
交-交变压变频器的基本结构如下图所示，它只有
一个变换环节，把恒压恒频（CVCF）的交流电 源直接变换成VVVF输出，因此又称直接式变压
变频器。 有时为了突出其变频功，也称作周波变换器
（Cycloconveter）。
交-交变压变频器的基本结构
1.交-直-交变压变频器
交-直-交变压变频器先将工频交流电源通过 整流器变换成直流，再通过逆变器变换成 可控频率和电压的交流，如下图所示。
恒压恒频
(CVCF)
中间直流环节
变压变频 (VVVF)
AC 50Hz~
整流
DC
逆变
AC
图7-1 交-直-交（间接）变压变频器
由于这类变压变频器在恒频交流电源和变 频交流输出之间有一个“中间直流环节”， 所以又称间接式的变压变频器。 具体的整流和逆变电路种类很多，当前应 用最广的是由二极管组成不控整流器和由 功率开关器件（P-MOSFET，IGBT等）组 成的脉宽调制（PWM）逆变器，简称 PWM变压变频器，如下图所示。