变频器与拖动基础和原理资料
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。
变频器工作原理
变频器工作原理概述：变频器是一种电力调节设备，用于控制交流电动机的转速和扭矩。
它通过改变电源电压和频率来实现对机电的控制，从而实现对机械设备的精确控制。
本文将详细介绍变频器的工作原理及其应用。
一、工作原理：变频器主要由整流器、滤波器、逆变器和控制电路等组成。
其工作原理可以分为以下几个步骤：1. 电源输入：变频器通过接入交流电源，将交流电转换为直流电。
整流器模块将交流电源的电压波形进行整流，将其转换为直流电压。
2. 滤波器：滤波器模块用于平滑整流后的直流电压，去除电压中的纹波和杂波，以保证后续逆变器模块的稳定工作。
3. 逆变器：逆变器模块是变频器的核心部份，它将直流电转换为交流电，并控制交流电的频率和电压。
逆变器采用先进的PWM（脉冲宽度调制）技术，通过调整开关管的导通时间来控制输出电压的幅值和频率。
4. 控制电路：控制电路模块接收用户的输入信号，通过对逆变器模块的控制，实现对机电的转速和扭矩的精确控制。
控制电路还可以根据需要进行保护、故障检测和故障处理等功能。
二、应用领域：变频器具有广泛的应用领域，常见的应用场景包括：1. 工业生产：变频器广泛应用于工业生产中的各种设备，如风机、水泵、压缩机、输送机等。
通过控制机电的转速和扭矩，实现对生产过程的精确控制，提高生产效率和质量。
2. 交通运输：变频器在交通运输领域的应用主要体现在电动车辆和电梯等方面。
通过变频器的控制，可以实现对电动车辆的驱动系统和电梯的运行系统的精确控制，提高能源利用率和运行效率。
3. 建造领域：变频器在建造领域的应用主要体现在空调系统、电梯和自动门等方面。
通过变频器的控制，可以实现对建造设备的精确控制，提高能源利用效率和舒适性。
4. 农业领域：变频器在农业领域的应用主要体现在灌溉系统和养殖设备等方面。
通过变频器的控制，可以实现对灌溉系统和养殖设备的精确控制，提高农业生产效率和资源利用率。
5. 新能源领域：随着新能源的快速发展，变频器在太阳能发电和风能发电等领域的应用越来越广泛。
变频器工作原理图文教程
变频器工作原理图文教程一、什么是变频器变频器是一种用于改变电动机工作频率以调节转速的电子设备，也称为变频调速器或变频调速器。
它通过改变输入电源的频率，控制电动机的转速，从而实现对系统的精确控制。
二、变频器的组成部分1. 整流器整流器负责将交流电源转换为直流电源，提供给逆变器使用。
通常采用整流桥回路设计，能有效地将交流电源变换为平稳的直流电压。
2. 逆变器逆变器将直流电源转换为可变频率的交流电源，控制电动机的速度。
逆变器通过调节输出电压的频率和幅值来实现对电机的精确控制。
3. 控制器控制器是变频器的大脑，负责接收输入的控制信号，对逆变器进行调节，控制电动机的转速和运行状态。
控制器通常采用微处理器作为控制核心，实现对变频器的智能化控制。
三、变频器的工作原理当变频器接收到控制信号后，控制器首先对输入电源进行整流，将交流电源转换为直流电源。
然后逆变器将直流电源转换为可调频率的交流电源，输出给电动机。
通过调节逆变器的频率和幅值，可以实现对电动机的转速和运行状态的精确控制。
四、变频器的应用领域1. 工业制造在工业制造领域，变频器广泛应用于各种需要精确定速控制的设备，如风机、泵、输送带等，提高生产效率和节能降耗。
2. 电梯行业电梯的运行速度和平稳性对乘客的舒适感有着重要影响，变频器能够实现电梯的平稳启停和速度调节，提高电梯的运行效率。
3. 农业灌溉在农业领域，变频器被广泛应用于灌溉系统中，通过控制水泵电机的转速和流量，实现对灌溉系统的精确控制，节约能源和水资源。
五、小结变频器作为一种重要的电机调速设备，具有精准控制、节能环保的优势，在工业生产、电梯运行、农业灌溉等领域发挥重要作用。
通过了解变频器的组成部分和工作原理，可以更好地理解其在各个领域的应用场景和作用，为相关领域的工程师和技术人员提供参考和指导。
变频器技术培训资料
汇报人：日期:CATALOGUE目录•变频器基础概念•变频器技术特性与性能•变频器的应用案例•变频器的安装、调试与维护•变频器的发展趋势与前沿技术•总结与展望01变频器基础概念定义变频器是一种电力调节设备，用于改变交流电机的电源频率和电压，从而实现对电机速度的精确控制。
工作原理变频器通过接收控制信号，调整内部电力电子器件的开关状态，从而改变输出电源的频率和电压。
通过调整电源的频率，可以精确控制电机的转速。
同时，变频器还可以提供过载、过流等保护功能，确保电机的安全运行。
变频器定义与工作原理按电压等级分类可分为V/F控制变频器、矢量控制变频器和直接转矩控制变频器等，各具有不同的控制精度和应用范围。
按控制方式分类按用途分类变频器的分类节能降耗提高生产效率延长设备使用寿命易于实现自动化变频器在工业应用中的重要性02变频器技术特性与性能调速范围宽调速精度高调速平稳030201能量回馈部分变频器支持能量回馈功能，将电动机在制动过程中产生的能量回馈到电网，进一步提高节能效果。
节能效果显著通过调节电动机的运行速度，使其与负载需求相匹配，从而降低电动机的能耗。
高效运行变频器可优化电动机的运行状态，降低其运行电流和铜损，提高运行效率。
短路保护当变频器输出端发生短路时，变频器会迅速切断输出，保护电路免受损坏。
同时，还会发出报警信号，提醒操作人员及时处理故障。
过载能力强变频器通常具有一定的过载能力，能够在短时间内承受超过额定电流的负载，保证电动机正常运行。
过流保护当电动机电流超过设定值时，变频器会自动降低输出频率或切断输出，保护电动机免受损坏。
过热保护变频器内部设有温度传感器，当变频器温度过高时，会自动降低输出频率或切断输出，防止设备过热损坏。
变频器的过载能力及保护特性03变频器的应用案例变频器在风机、泵类负载中的应用节能效果显著运行平稳高精度控制动态响应快简化操作流程变频器在机床主轴控制中的应用故障自诊断网络化控制实现同步控制变频器在自动化生产线中的应用04变频器的安装、调试与维护电源要求安装步骤调试前准备调试步骤日常维护故障排除变频器的日常维护和故障排除05变频器的发展趋势与前沿技术03典型案例分析01高压大容量技术概述02技术挑战与解决方案高压大容量变频器技术1 2 3数字化技术网络化技术智能化技术数字化、网络化与智能化技术模块化设计集成化与模块化的结合集成化设计集成化与模块化设计技术06总结与展望变频器基本原理变频器安装与调试变频器参数设置与优化变频器故障诊断与排除培训内容总结变频器技术应用展望01020304高效节能自动化与智能化行业应用拓展高性能与小型化持续学习实践操作拓展相关知识交流与合作未来学习与发展建议WATCHING。
变频器的基础知识,原理及应用
三、变频器如何改善电机的输出转矩
转矩提升：常规的 V/F 控制，电机定子上的电压降随着电机速度的降低而 相对增加，这就导致电机励磁不足而不能获得足够的旋转力。为了补偿这个 不足， 变频器需要提供一个补偿电压， 来补偿电机速度降低而引起的电压降。 变频器的这个功能叫转矩提升， 通过增加变频器的输出电压(主要在低频时)，
其他关于散热的问题： 在海拔高于 1000m 的地方，因为空气密度降低，因此应加控制柜的冷却风 量以改善冷却效果。理论上变频器也应考虑降容，海拔每升高 1000m，变 频器降容 5%，但是也要看具体的应用，因为变频器设计的负载能力和散热 能力一般比实际使用的要大， 开关频率：变频器的发热主要来自于 IGBT，IGBT 的发热主要集中在“开” 和“关”的瞬间。IGTB 开关频率高时，变频器的发热量就自然变大了。有 的厂家宣称降低开关频率可以扩容就是这个道理。
变频器原理ppt课件文字可编辑
变频器的工作原理
7、变频器的控制回路构成：
电源板（防雷电路、开关电源电路、模块驱动和保护电路、信号采 集电路等） ——控制板（客户命令采集、各种信号处理并进行整机控制 等） —— 接口板 ——键盘板。
变频器
主回路
驱动板
控制板
接口板
键盘
硬件
软件
硬件
软件
控算软制法件
控功软制能件
参检软数测件
故 处软障 理件
? 逆变电路：由六个IGBT和它反向并联的六个续流二极管组成的三相全桥逆变 电路组成。这六个续流二极管的功能有以下三点：a,由于电动机是一种感性 负载，工作时其无功电流返回直流电源需要它们提供通路；b,降速时电动机 处于再生制动状态， 它们为再生电流提供返回直流的通路；c,逆变时它们快 速高频率地交替切换，同一桥臂的两管交替地工作在导通和截止状态，在切 换的过程中，也需要给线路的分布电感提供释放能量的通路。
d) 能进行四象限运行 。
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变频器的工作原理
3、变频器的分类
按变频的原理，变频器分为交－交变频器和交－直－交变频器。
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变频器的工作原理
4、变频器的分类
① 交一交变频器 它是将频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源．其主要优点 是没有中间环节，变换效率高。但其连续可调的频率范围较窄，一般在额定频 率的1／2以下，故主要用于容量较大的低速拖动系统中。
? 中间电路：主要包括缓冲电路、滤波电路、制动电路组成。滤波电路主要是 由无感电容和电解电容、均压电阻等，大功率变频器我们常常要求客户加直 流电抗器，这些都是为了消除直流中的高次谐波、提高功率因素；缓冲电路 作用缓解在上电瞬间对电解电容的冲击；制动电路的作用是在电机减速或停 机时将电机反馈回来的电能消耗掉，从而起到快速减速、保护电机和变频器 的作用。
变频拖动系统及其应用ppt课件
整理版课件
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第4章变频拖动系统及其应用
恒功率负载调速时的主要问题
电动机的容量应满足: PMN≥ TLmax× nLmax ≈6kW
选PMN＝7.5kW 可见，所选电动机的容量比负载实际
所需功率增大了7.5倍。 这是因为，电动机既要满足负载的最
各种薄膜的卷取机械是恒功率负载的典 型例子之一。
其工作特点是：为了保证在卷绕过程中， 被卷物的物理性能不发生变化，随着 “薄膜卷”的卷径不断增大，卷取辊的 转速应逐渐减小，以保持薄膜的线速度 恒定，从而也保持了张力的恒定。
整理版课件
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第4章变频拖动系统及其应用
4.6 恒功率负载的变频调速
整理版课件
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第4章变频拖动系统及其应用
电动机的有效转矩线
有效转矩线的概念
额定工作点 有效工作点 有效转矩线
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第4章变频拖动系统及其应用
2.5 变频调速的有效转矩线
有效转矩线的概念
有效转矩线与工作点
整理版课件
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第4章变频拖动系统及其应用
电动机的有效转矩线
有效转矩线的概念
有效转矩线与工作点 拖动系统的工作点是有由负载的机械特性
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第4章变频拖动系统及其应用
恒功率负载调速时的主要问题
以某卷取机为例: 负载的转速范围为53～318r/min，电动机
的额定转速为960r/min，传动比λ＝3。 其机械特性如图所示。
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第4章变频拖动系统及其应用
恒功率负载调速时的主要问题
最高转速时的负载功率 ∵TL＝TLmin＝10N·m nL＝nLmax＝960 r/min ∴PL＝ TLmin× nLmax/9550 ≈1kW
变频器基础知识
4、参数设置说明
A 环境参数 A1-00语言选择（日、英、法、德） A1-01访问等级 A1-02控制方式（V/F、矢量） A1-03初始化
B1-01（0-4）频率指令输入方法
字操作器 拟量端子 EMOBUS传送（SI-K2）与GEPLC以及其他厂家PLC 择卡（CP-216） MEMOBUS传送
E2-01～E2-10电机动态参数
单击此处可添加副标题
F任选功能参数
F1-01～F1-14 PG F1-01 PG constant F1-02 operation selection at PG open circuit(0-3) 减速停止 1、自由滑行停止 非常停止 3、继续运行 F1-03 operation selection at over speed 减速停止 1、自由滑行停止 非常停止 3、继续运行
PG-B2， PG-X2
速度控制范围
1：40
1：40
1：100
1：100
启动转矩
150%/3HZ
150%/3HZ
150%/1HZ
150%/0г/min
速度控制精度
±2%～±3%
±0.3%
±0.2%
±0.2%
转矩控制
不可
不可
不可
可以
适用用途
同时驱动多台电机，电机参数不知道，不能做Autotuning
变频器基础培训
PART 1
6 、维修与保养
3 、 维修注意事项
2 、变频器主回路及控制回路构成
1 、 一般变频器的基本构成与功能
二、变频器的结构形式
3、 V/F矢量控制调速方式
2、 交流电机弱磁调速的概念
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● 星三角起动，自耦变压器起动以及软
起动器起动都属于这类应用； ● 这种方法不适于调速，因为调速范围
很窄而且效率很低。
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异步电机机械特性与转子电阻的关系
● 最大输出转矩Tm的大小与转子电阻R2的大小 没有关系。 ● 对应Tm的转速与R2的值有关，转子电阻越大， 对应Tm的转速越低。 ● 对绕线转子电机，若在转子绕组中串联电阻， 则能够增大起动转矩，在起动过程中，连续 减小或逐级切除串联的电阻，则能够在起动 过程中增大起动转矩，加速起动过程； ● 对绕线转子电机，若在转子绕组中串联大小 可调的电阻，则能够调节稳定运行的转速； ● 通过改变转子电阻的起动和调速方法仅仅适 用于绕线电机，曾经获得广泛的应用。 ● 存在效率低下，起动装置笨重，电机和起动 装置造价高维护率高且困难等缺点。
整流 滤波 逆变
变压变频
M
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主回路结构
um
整流桥
R S T
预充电
滤波
T1
Inverter
im
D1 R S T D4
D2
D3
T3
T5
C
M 3~
T2 T4 T6
D5
D6
整流桥 整流电压 滤波 平滑直流侧电压 逆变器 产生频率和电压都可变的三相交流电
Torque Speed feedback
主电源
EMC 滤波器
制动
变频器
电机/驱动器 保护
M
控制部分
HMI
应用功能
电机控制
I/O
通讯端口
PLC
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主电路部分
供电网络（定压定频）
变频
整流滤波后
整流完
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3相逆变器
● 3-相PWM输出波形 线电压
电流
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● 改变转子电阻
● 逐渐淘汰
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变极调速
● 对恒定转矩的负载，转速与电机绕组的极数成反比； ● 这种方法在过去的机床行业和风机中获得广泛的应用； ● 为有级调速，能获得的转速数目只有两种或三种； ● 不能连续调速； ● 需要电机定子有多套绕组或绕组有多种接法； ● 电机造价高，效率低； ● 逐渐淘汰
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复习转速的公式
120 f n1 p 120 f n (1 s )n1 (1 s ) p
● 电机和负载的转速与频率，电机的极数和滑差率有 关。
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电网直接启动
速度(tr/min)
电流 (A)
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异步电动机的转速
● 异步电动机的转速可表示为：
n n1 (1 s)
120 f (1 s) p
● 式中S称为滑差率； ● 当电机刚刚开始起动时，n=0，s=1； ● 若电机处于理想空载，n=n1, s=0，转子与定子旋转磁场同步，故n1称为同步转 速； ● 额定负载情况下，s为2—5%，所以异步电机的额定转速nN总是接近同步速， 如2890rpm,1450rpm,975rpm,741rpm等等。 ● 滑差率的大小反映了电机的不同运行状态。
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PWM 控制
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整流器
● 3-相整流桥工作波形 整流电流
整流电压
进线电流
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电网电压
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单相逆变示意
转子电流也产生旋转磁场 该磁场的转速与所产生的旋转磁场转速一样，都 是同步速 在稳态情况下，转子所产生的磁场与定子是相对 静止的 实际上，气隙磁场是定子与转子绕组产生的电流 之和。
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工作原 理
S N
通电线圈产生磁场 B (Tesla). 磁场强度和电流大小成正比 如果线圈通正弦规律变化的电流:
B B
i
Current: i (A) 0
我们将获得
A
T
10 Time: t (s)
3T/2 2T
“正弦变化的磁场"
0
T/2
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旋转磁 场
i
空间对称的三个线圈通时间上对称的三相 交流电流 每个线圈各自产生一个磁场
i
最后的空间磁场是这三个磁场的矢量和
这个磁场是空间旋转的
Courant : (A) Current: ii (A) Courant : i Courant : i (A) (A)
9
异步电机
i
如果我们在线圈中心放一个圆盘 旋转的磁场将会在圆盘中产生 “感生电流" 在磁场中，通过电流的导体将受力 （左手定则）。该力使圆盘旋转，以克服 外加磁场的影响
i
但圆盘旋转的速度与磁场旋转的速度是 不同的
Courant (A) Courant : : i (A) Current: ii (A)
● 逆变器以及脉宽调制（PWM） 脉冲宽度调制 三角载波
参考波
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单相逆变器示意
● 单相PWM逆变器波形 电流
电压
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变频调速
● 转速与频率成正比 ● 能够连续调速
● 操作方便，噪声低
● 调速范围宽，调速精度高 ● 效率高，功率因数高（采取措施）
● 可以控制起动，运行，停止（锁定输出，线性制动或软停止）
● 可靠性高，易于维护 ● 起动电流和运行电流小，过载能力大
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异步电机的等值电路模型
● 要精确地控制电机需要尽量了解电机的定子、转子绕组电阻 R1,R2，定子、转子漏抗X1,X2以及激磁阻抗Rm,Xm等； ● 这些参数需要通过根据铭牌参数如电机额定电压UN，额定电流 IN，额定转速nN，功率因数COSPHi计算得到。
称为:
Temps t (s) Time: t: (s) : :t t (s) (s)
0 0 0
T/2 T/2 T/2 T/2
T T T
3T/2 3T/2 3T/2
2T Temps Temps 2T 2T
“旋转磁场"
Hale Waihona Puke Schneider Electric - M&D MKT - Yu Chenhua - 09/2010
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异步电机机械特性与电源电压的关系
● 输出转矩与电压的平方成正比； ● 起动转矩与电压的平方成正比； ● 随着电压的降低，最大转矩，起动转 矩以及转速都会降低；
● 降低电源电压，可以降低起动电流， 但起动转矩成平方倍地下降；
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异步电机机械特性与电源频率的关系
● 在其它变量满足特定要求的情况下，改变电源频率
可以有效地改变机械特性，而最大转矩基本不变；
● 在负载特性为恒定转矩的情况下，稳定的转速可以 与频率有较好的线性关系。 ● 在频率很低的情况下，机械特性变差。
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定子铁心与绕组
● 定子铁心均布的槽中嵌有三相对称绕组。
铁心
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绕组
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转子铁心和绕组
铸铝转子
绕线转子
● 定子旋转磁场的转速记为n1，又称为同步速:
n1
120 f p
n n1 (1 s) 120 f (1 s) p
● 式中：
● n1的单位为每分钟的转数（rpm）
● f为电源的频率 ● p为绕组磁场的极数