变频器原理及控制方式
变频器的工作原理与控制方式
变频器的工作原理与控制方式变频器（Variable Frequency Drive，缩写为VFD），又称为交流调速器（AC Drive），是一种用于调节交流电机转速的电子装置。
它通过改变输入电压的频率和幅值来控制电机的转速。
变频器工作原理主要涉及开关技术、PWM调制技术、电机驱动理论等方面内容，下面将详细介绍。
一、变频器的工作原理1.开关技术变频器利用开关电子器件（如晶体管、IGBT等）来实现对输入电源的开关控制。
通过不断开关电路，形成等效于几十千赫兹至几千千赫兹的高频方波，从而形成理想的正弦波输出。
2.PWM调制技术PWM（Pulse Width Modulation）调制技术是指通过改变开关装置的导通时间和关断时间，以一定占空比形式控制开关管工作的方式。
在变频器中，PWM技术可以实现加减压、变频和控制电机的转速。
3.电机驱动理论变频器通过改变输入电压的频率和幅值来调节电机的转速。
在工作过程中，通过改变开关器件导通时间和关断时间，将输入电压的频率调节到所需的频率范围，实现对电机转速的精准控制。
二、变频器的控制方式1.V/f控制方式V/f控制方式（Voltage/frequency ratio control）是一种常用的变频器控制方式。
它通过传感器检测电机当前的转速，并根据转速信号和预设的转速曲线进行比较，计算所需输出频率，并根据预设的V/f比值进行控制，实现对电机速度的调节。
2.向量控制方式向量控制方式（Vector Control）又称矢量控制方式，是一种高性能的变频器控制方式。
它通过传感器检测电机当前的转速、转矩和位置等信息，并根据这些信息进行精确计算和控制，实现对电机速度、转矩和位置等的准确控制。
3.矢量控制方式矢量控制方式（Direct Torque Control，缩写为DTC）是一种高性能的变频器控制方式。
它通过传感器检测电机当前的转速、转矩等信息，并根据转速、转矩的变化率进行预测和计算，在每个采样周期内调节电机的转速和转矩，实现对电机的精确控制。
变频器基本原理和作用
变频器基本原理和作用变频器（Inverter）是一种电力电子器件，其基本原理是将直流电能转换为可调频的交流电能。
它主要由直流输入电源、逆变桥、滤波电路、控制器和交流输出端组成。
变频器广泛应用于工业、航空、军事、交通等领域，并发挥了重要的作用。
下面将详细介绍变频器的基本原理和作用。
变频器的基本原理如下：1.直流输入电源：变频器的输入端接收来自交流电源的交流电压，并使用整流电路将其转换为直流电压。
通常使用整流电路+电容滤波器的方式进行直流电压平滑处理。
2.逆变桥：逆变桥是变频器的核心组件，它将平滑的直流电压转换为可调频的交流电压。
逆变桥由四个可控开关组成，通常是IGBT（绝缘栅双极型晶体管）或MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）。
3.滤波电路：逆变桥输出的交流电压含有较高频率的谐波成分，为了减小谐波影响，需要使用LC滤波器进行滤波。
LC滤波器通过选择合适的电感和电容来过滤谐波成分，使交流输出电压更接近正弦波。
4.控制器：变频器的控制器是变频器的大脑，它通过对逆变桥的开关控制来实现对输出电压频率和幅值的调整。
控制器通常由微处理器、运算放大器等芯片组成，利用脉宽调制（PWM）技术来控制逆变桥开关的导通和断开，从而控制输出电压的频率和幅值。
5.交流输出端：变频器的交流输出端将可调频的交流电能提供给负载。
根据应用需求，可以将交流输出端连接到电动机、电炉、照明设备等不同的负载上，实现对其速度、温度、亮度等参数的精确控制。
变频器主要有以下作用：1.节能降耗：传统的电动机驱动系统通常采用带有固定转速的交流电源，而变频器可以根据实际负载需求，调整电机的转速和输出功率，降低电机的无功损耗和机械能量的损耗，从而实现能量的经济利用。
2.频率调节：变频器可以调节电机的输出频率，从而实现对驱动设备的控制。
例如，变频器常用于电梯、空调、水泵等场合，可以根据需求调整其运行频率，提高设备的工作效率和使用寿命。
3.调速控制：传统的电动机驱动系统通常只能实现定速运行，而变频器可以通过调整输出频率，实现对电机的精确调速控制。
变频器工作原理及应用
变频器工作原理及应用一、变频器的定义变频器是一种电子器件，用于控制交流电动机电能的变频调速设备，通过改变电机的输入电压、频率实现电机的调速并控制其运行。
在工业生产中，变频器被广泛应用于各种设备的调速控制和能效优化。
二、变频器的工作原理变频器主要由整流器、滤波器、逆变器和控制系统组成。
其工作原理如下：1.整流器当市电供电时，整流器将交流电转换为直流电并存储在电容器中，以备逆变器的使用。
2.滤波器滤波器用于净化整流器输出的直流电，消除电压的脉动以保证电压平稳。
3.逆变器逆变器是变频器的核心部件，将直流电转换为有可调频率和电压的交流电，控制电机的转速。
4.控制系统控制系统通过监测电机的运行状态、用户的输入信号以及内部参数，调整逆变器输出的频率和电压，实现对电机的精准控制。
三、变频器的应用1.电梯行业变频器在电梯控制系统中起到了关键作用，通过调整电梯电机的转速，实现快速运行、平稳停靠，提升了乘坐舒适度和安全性。
2.工业生产在各种生产设备中广泛使用变频器，通过调节设备的运行速度，实现生产过程的自动化控制，节约能源并提高生产效率。
3.空调系统变频器在空调系统中用于调节压缩机的转速，根据室内温度实时调整冷凝器的工作状态，提供舒适的室内环境并节约能源。
4.风力发电在风力发电系统中，变频器将风机输出的不稳定交流电转换为稳定的电网接入电能，提高了发电效率并实现了大规模清洁能源供应。
结语变频器作为一种重要的电气设备，其工作原理和应用领域非常广泛。
随着科技的发展和产业的进步，变频器在能效优化、设备控制等方面的应用将会越来越重要，为工业生产和生活带来更多便利和效益。
简述变频器的工作原理适用场合与参数调节
简述变频器的工作原理适用场合与参数调节
变频器是一种能够改变交流电动机转速的电气设备,其主要工作原理是利用PWM(脉宽调制)技术控制电动机的输入电压,从而改变电动机的转速。
变频器的工作原理是通过改变电源的电压或频率,来改变电动机的转速。
当变频器向电动机提供PWM信号时,电动机接收到的信号会发生改变,从而改变其转速。
变频器还可以根据需要调节电动机的输出功率,从而实现对电动机的控制。
变频器适用场合广泛,可以应用于各种需要调节电动机转速的行业。
例如,变频器可以被用于工业生产中,如输送带、造纸厂、自动化生产线等,还可以被用于商业领域中,如办公室、商场、酒店等。
变频器的参数调节也是其重要的应用之一。
通过调整变频器的参数,可以实现对电动机的转速、输出功率、电压等参数的调节,从而满足不同的应用需求。
例如,如果想让电动机的转速更快,可以增加变频
器的输出电压;如果想要实现更快的响应速度,可以减小变频器的周期。
除了调节电动机的参数外,变频器还可以根据需要对其进行控制。
变频控制原理
变频控制原理1. 引言变频控制是一种通过改变电机的供电频率来控制电机运行速度的技术。
它在工业自动化、能源节约和电机控制等领域有着广泛的应用。
本文将详细介绍与变频控制原理相关的基本原理，包括变频器的工作原理、电机的特性和调速方法等。
2. 变频器的工作原理变频器是实现变频控制的关键设备，它通过改变输入电源的频率和电压来控制电机的转速。
变频器由整流器、滤波器、逆变器和控制电路等组成。
整流器将交流电源转换为直流电源，滤波器用于平滑输出电压。
逆变器将直流电源转换为可调的交流电源，其输出频率和电压可以根据控制信号进行调节。
控制电路用于接收来自外部的控制信号，并将其转化为逆变器的控制信号。
变频器的工作原理可以简单地描述为：变频器接收来自外部的控制信号，经过控制电路的处理后，将其转化为逆变器的控制信号。
逆变器将直流电源转换为可调的交流电源，输出给电机。
通过改变逆变器的输出频率和电压，可以实现对电机转速的精确控制。
3. 电机的特性在理解变频控制原理之前，有必要了解电机的特性。
电机的运行速度与输入电压和负载有关。
通常情况下，电机的转速与输入电压成正比，并且在额定负载下，它们之间存在一个线性的关系。
电机的转矩与输入电压的平方成正比，并且在额定负载下，它们之间存在一个线性的关系。
当负载增加时，电机的转矩也会增加，但转速会下降。
这是因为在负载增加的情况下，电机需要提供更多的转矩来克服负载的阻力。
电机的效率与输出功率和输入功率之间的比值有关。
电机的效率越高，输出功率越大，输入功率越小。
在实际应用中，为了提高电机的效率和节约能源，需要对电机的转速进行精确控制。
4. 变频控制原理变频控制原理是基于电机的特性进行设计的。
通过改变电机的供电频率和电压，可以精确控制电机的转速和转矩。
变频器通过改变逆变器的输出频率和电压来实现对电机的控制。
在变频控制中，可以根据需要选择不同的调速方法。
常用的调速方法有电压调制方式、频率调制方式和矢量控制方式。
变频器的原理及应用技术
变频器的原理及应用技术1. 变频器的原理变频器，又称为交流调速装置，是一种将电力频率和电压进行变换，从而实现交流电机调速的电气设备。
变频器通过改变电机的供电频率和电压，实现对电机的转速控制。
其工作原理主要包括以下几个方面：1.整流：变频器首先将输入的交流电源信号转换为直流电压信号，这一步骤由整流回路完成。
整流回路由整流桥和滤波电容组成，通过将交流电压转换为直流电压，并平滑输出。
2.逆变：直流电源经过整流后，进入逆变回路，通过将直流电压逆变为交流电压，实现对电机的供电频率和电压的调整。
逆变回路由逆变桥和滤波电感组成，通过高频开关器件控制逆变桥，将直流电压转换为可变频率和电压的交流电压。
3.控制：逆变回路控制模块通过控制逆变桥的开关频率和相位，改变输出交流电压的频率和电压大小，从而实现对电机的转速调整。
控制模块通常采用现代的数字控制器，可以根据需求精确地控制变频器的输出。
2. 变频器的应用技术变频器作为调速控制设备，广泛应用于各种工业领域。
以下是变频器在工业应用中的一些常见技术和特点：1.节能降耗：传统的电阻调速和机械调速方式存在能源消耗大和能效低的问题。
而变频器通过调整电机的转速，避免了在启动和停止过程中产生的能量损耗，实现了节能降耗的效果。
2.精确控制：通过数字控制技术，变频器能够精确控制电机的转速和运行状态，满足精密机械设备对转速和位置的精确要求。
例如，在纺织、印刷等行业中，变频器可以实现对纺织机、印刷机等设备的精确控制，提高生产效率和产品质量。
3.多功能操作：现代变频器具有丰富的功能和操作模式。
通过数字界面，操作人员可以设定和调整变频器的参数，实现各种工作模式的切换和调整，提高设备的灵活性和可靠性。
4.电机保护：变频器可以对电机进行多方面的保护。
例如，通过监测电机的电压、电流、温度等参数，及时发现故障和异常情况，保护电机不受损坏。
此外，变频器还可以通过限制电机的最大转矩和电流，保护设备免受过载和短路等危险。
变频器的原理和作用
变频器的原理和作用变频器，又称为逆变器，是一种能够改变电源频率的电力变换设备。
它将直流电能转换成交流电能，并且能够通过控制输出频率来实现对电机的调速和控制。
变频器的原理和作用是其能够实现直流电能到交流电能的转换，并且通过控制输出频率来实现对电机的调速和控制。
下面将详细介绍变频器的工作原理和主要作用。
一、变频器的工作原理变频器的工作原理是基于电力电子技术和控制技术的应用实现的。
其基本原理是通过将输入的直流电能转换成高频电能，再将高频电能变换为所需的输出电能。
以下是变频器工作的基本原理：1.整流：变频器的输入端接受交流电源的输入，并利用整流电路将交流电转换为直流电，这一过程称为整流。
变频器通常采用三相全波整流电路，将交流电转换为直流电并提供给后续的部分。
2.滤波：在整流后，通过滤波电路将直流电中的脉动和噪声去除，得到平滑的直流电信号。
滤波电路通常采用电容器进行滤波，以确保输出的直流电信号稳定。
3.逆变：在滤波后的直流电通过逆变器进行逆变处理，将直流电转换为交流电。
逆变器是变频器的核心部分，其通过PWM技术（脉宽调制技术）将直流电转换为可以控制输出频率和电压的交流电。
4.滤波：逆变后的交流电通过滤波电路进行再次滤波，去除逆变过程中产生的高频成分，使得输出的交流电信号更加平稳。
通常，滤波电路采用电感和电容进行滤波。
5.输出控制：经过整流、滤波、逆变和滤波后，变频器的输出电能已经完成了频率和电压的转换，可以通过控制变频器的控制电路来实现对输出频率和电压的调整。
6.驱动负载：最后，变频器的输出电能驱动所需的负载，通常是电动机。
变频器通过输出交流电能来驱动电动机，实现对电动机的调速和控制。
以上是变频器的基本工作原理，通过将输入的直流电能转换为输出的交流电能，变频器能够实现对电机的调速和控制。
二、变频器的主要作用1.调速控制：变频器最主要的作用就是实现对电机的调速和控制。
通过控制变频器输出的频率，可以实现对电机的转速进行精准控制。
变频器工作原理和常用的控制方式
变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向，而作为变频调速系统的核心—变频器的性能也越来越成为调速性能优劣的决定因素，除了变频器本身制造工艺的“先天”条件外，对变频器采用什么样的控制方式也是非常重要的。
本文从工业实际出发，综述了近年来各种变频器控制方式的特点，并展望了今后的发展方向。
1、变频器简介1.1 变频器的基本结构变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。
对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。
1.2 变频器的分类变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。
2、变频器中常用的控制方式2.1 非智能控制方式在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。
(1) V/f控制V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。
V/f控制变频器结构非常简单，但是这种变频器采用开环控制方式，不能达到较高的控制性能，而且，在低频时，必须进行转矩补偿，以改变低频转矩特性。
(2) 转差频率控制转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在V/f控制的基础上，按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，就可以使电动机具有对应的输出转矩。
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机电江苏大区变频器基础培训变频器原理及控制方式
张根军
2011.11
内容大纲
7.V/F 控制模式下的参数调试
6.变频器的接线
5.变频器的控制模式
4.变频器原理
3.电机转速转矩图
2.异步电机与同步电机的特性
1.
异步电机的基本参数
异步电机的基本参数
•额定功率•额定电流•额定电压•额定转速•极数
•引出端子基本接法•频率范围
异步电机与同步电机
异步电机同步电机
电机铭牌
IM与SPM/IPM的差异
同步马达是一种交流马达，转子旋转速度与所提供交流电的频率相同。
交流马达的原理是由交流电在马达的定子处产生旋转磁场，因此使马达转子旋转。
在同步电动机的转子有电磁铁或永久磁铁，使用永久磁铁的称为永磁同步马达。
同步马达的定子所产生的磁场吸引转子磁场的异极，由于定子所产生的磁场是以若干速度旋转，因此转子会随着定子磁场的旋转速度，以相同的速度旋转。
同步马达的特点是转速固定，不受电源电压的影响。
只要马达的负载低于其最大转矩，转速也不会受负载的影响。
SPM
(Surface Permanent Magnet)
IPM
(Interior Permanent Magnet)
电机速度，电流与转矩图
额定转矩与功率与转速的关系式
电机的额定转矩并不是电机当前输出的转矩，它是电机在额定转速下能连续长期工作的转矩。
电机产生的转矩不是恒定的，当负载很小时，即使电机的容量很大，电机产生的转矩一样很小，并且正比于负载大小。
电机产生的转矩随负载转矩的变化而变化，电机的速度同样也是随负载的波动而波动。
电机特性曲线
市电控制与变频控制的对比
市电直接控制：起动转矩也大，起动电流大，对电网有冲击，且电机无法调速。
由变频器控制控制：从低频率起动，使电机的起动电流小，同时，起动转矩也相应减小，电机可无极调速。
(1) 起动电流Is = 600 to 700 [%]
(2) 起动转矩Ts = 150 to 250 [%]
(3) 最大转矩Tm = 200 to 300 [%]
(4) 额定负载下的滑差S = 3 to 5 [%]
市电直接控制
06-12电流限制06-12电流限制
06-12电流限制
06-12电流限制外部模拟端子03-0~02
d7 正向扭力限制
d10 正/负向扭力限制
d9 回生扭力限制外部模拟端子03-0~02
d8 反向扭力限制
d10 正/负向扭力限制
d9 回生扭力限制外部模拟端子03-0~02d7 正向扭力限制d10 正/负向扭力限制
外部模拟端子03-0~02d8 反向扭力限制d10 正/负向扭力限制第1象限
第4象限第3象限第2象限正转电动扭力限制
07-32反转回生扭力限制07-3507-34反转电动扭力限制07-33
正转回生扭力限制
正转电动机模式
反转发电机模式反转电动机模式正转发电机模式
正转反转速度
速度
正向转矩负向转矩电机的四象限运行
电机的四象限运行
异步电动机的调速方法l调压调速——控制加于电动机定子绕组的电压；l串级调速——控制附加在转子回路的电势；
l变频调速——控制定子的供电电压与频率；
l异步电动机矢量变换控制系统；
l无换向器电机调速系统；
l电磁转差离合器调速系统等。
异步电机变频器调速n=(1-s)(60f/p)
n---转子转速(r/min)
s---转差率(%)
f---供电电源频率(Hz)
p---电机极对数
异步电动机的工作原理
由上式可知，异步电动机的调速方法分为三种：l 改变转差率S ——调节定子电压、转子电阻、转子电压、定转子供电频率等。
l 改变极对数
l 改变频率)1(60s p
f n −=
什么是变频器？
•变频器是利用电力半导体器件(IGBT)的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
(把电压和频率固定不变的交流电整流成直流电，然后再PWM脉宽调制成电压或频率可变的交流电输出给电机的装置)
变频器的分类
变频调速系统的分类
1.交－直－交变频调速——带直流环节的间接变频调速
2.交－交变频调速——不带直流环节的直接变频调速
(a)
(b)
图1-1 两种类型的变频器
(a) 交－交变频器；(b) 交—直－交变频器
变频器基本原理
•交—交变频器没有明显的中间滤波环节，电网交流电被直接变成可调频调压的交流电，又称为直接变频器。
而交—直—交变频器先把电网交流电转换为直流电，经过中间滤波环节之后，再经过逆变才转换为变频变压的交流电，故称为间接变频器。
从图1-1(a)、(b)的对比中可以看出，交—直—交变频器有一个明显的中间滤波环节，按照这个中间滤波环节是电容性或是电感性可以将交—直—交变频器划分为电压（源）型或电流（源）型交—直—交变频器。
•目前通用变频器产品最常用的是交—直—交电压型电路形式，其结构如图1-2所示。
该电路首先用二极管整流器接入电网，将交流电变成直流电，整流之后采用电容滤波，获得平直的直流电压，再由逆变器将直流能量逆变成可以调频调压的新交流电。
硬件架构
图1-2 交-直-交PWM变压变频器变压变频(VVVF)
中间直流环节
恒压恒频
(CVCF)
AC AC
调压调频
变频器系统框架
整流电路
充电电阻的功能
变频器系统框图
PWM基本原理
PWM波形
电机的接法
输出线
•交流马达驱动器和马达之间配线很长时，由于线间分布电容产生较大的高频电流，可能造成交流马达驱动器过电流跳机。
另外，漏电流增加时，电流值的精度会相对的变差。
因此，对≤3.7kW交流马达驱动器至马达的配线长度应约小于20m。
更大容量约小于50m为好；如配线很长时，则要连接输出侧交流电抗器。
•若一台变频器连接超过一台马达，配线长度应该是所有配线至马达的长度总和。
屏蔽双绞线
变频器接地方式
þ多台的变频器被安装在一起时，所有变频器必须直接连接到共同接地端。
几个基本概念
•控制方式
ØVF控制
Ø矢量控制
Ø转矩控制
在AC马达中，转子由定子绕组感应来的电流产生磁束场。
定子电流含两个成份，一个影响磁束场，另一个影响马达输出转矩。
要使用AC马达在需要速度与转矩控制的场合，必须能够把影响转矩的电流成份分离控制，而磁束向量控制法就是能够分离这两个成份独立控制。
(具有大小与方向的物理量，即所谓的「向量」。
)
为什么变频器的电压与电流成比例的改变•异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定转矩下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。
因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。
当负载转矩变化，电机速度也跟随变化
当输出到电机上的电压变化，负载转矩没变
时，，电机速度也跟随变化
何为V/F曲线
电机在用变频器调速时的转矩特性
电压/频率比恒定
通过调整V/F 曲线
使转矩提升，就
是通过提高输出
电压以弥补由于
电机线路电阻及
漏磁产生的电压
降。
为何要调整V/F 曲
线
电机转矩—恒定的电压频率比
电机转速负载转矩电机输出转矩变转矩
负载。