变频器原理
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。
变频器的基本原理
变频器的基本原理
变频器是一种用于改变电源频率的电子设备，它采用电力电子器件来将输入直流电源转换为可调节的交流电源输出。
其基本原理如下：
1. 整流：首先，变频器将输入的交流电源通过整流电路转换为直流电流。
整流电路通常由二极管桥等组成，能够将交流电源的正、负半周分别转换为单一方向的直流电流。
2. 滤波：经过整流后得到的直流电流含有较大的脉动成分，需要通过滤波电路进行平滑。
滤波电路一般由电容器和电感器组成，能够将脉动成分去除，得到较为平稳的直流电源。
3. 逆变：经过滤波后得到的电流是直流电流，需要将其转换成交流电源输出。
逆变电路一般采用晶闸管、IGBT（绝缘栅双
极型晶体管）等器件，通过不断切换电源极性来生成不同频率、幅度的交流电流。
控制逆变电路开关频率和占空比，可以达到变频的目的。
4. 控制系统：变频器还配备了控制系统，用于监测输入输出电压、电流，以及控制逆变电路的开关频率和占空比。
控制系统常使用微处理器或FPGA（现场可编程门阵列）等数字控制芯片，通过接收外部信号或运算逻辑，动态调整变频器的工作状态，以满足不同的需求。
总的来说，变频器通过整流、滤波和逆变等过程将输入直流电源转换为可调节的交流电源输出。
通过控制系统的控制，可以
实现对输出频率和电压的精确调节，从而满足不同设备对电力供应的需求。
变频器的原理及应用
变频器的原理及应用1. 变频器的基本原理变频器是一种能够改变交流电频率的装置，通过将固定频率的交流电转换为可调节频率的交流电供给电动机。
其基本原理如下：•变频器接收来自电源的交流电，并经过整流电路将其转换为直流电。
•直流电经过滤波电路后，进入逆变电路，通过逆变电路将直流电转换为可调节频率的交流电。
•可调节频率的交流电通过输出端与电动机相连，供电动机工作。
变频器的最重要的部分就是逆变电路，逆变电路一般采用晶闸管或者IGBT管，可以将直流电转换为可调节频率的交流电。
2. 变频器的应用领域变频器由于其调节电机转速的能力，被广泛应用于各个领域。
以下是一些常见的应用领域：2.1 工业自动化在工业自动化领域中，变频器常作为电动机的驱动器使用。
通过变频器可以根据需求精确地控制电机的转速，从而实现对生产设备的精准控制。
2.2 HVAC系统变频器在供暖、通风和空调系统中的应用非常广泛。
通过使用变频器可以调节风机或泵的转速，提高系统的能效，减少能耗和噪音。
2.3 污水处理在污水处理领域，变频器常用于控制泵和风机的转速，以满足污水处理的需求。
通过调节泵和风机的转速，可以有效地控制液位和流量。
2.4 输电与配电系统变频器可以用于控制输电线路和配电系统中的电动机。
通过调节电机的转速，可以有效地控制电网的稳定性和电压。
2.5 电动交通工具变频器在电动交通工具中也有广泛的应用。
例如，在电动汽车中，变频器用于控制电动机的速度和转矩，实现对车辆的精确控制。
3. 变频器的优势使用变频器有许多优势，包括但不限于：•节能：通过调节电动机的转速，减少了不必要的能量消耗，提高了能源利用效率。
•精确控制：变频器可以实现对电动机的精确控制，满足不同工况的需求。
•提高设备寿命：通过减少启动冲击和电压波动，可以延长设备的使用寿命。
•减少噪音：变频器可以减少电动机的噪音，提升工作环境的舒适度。
•减少维护成本：通过调节工作负载，可以减少设备的磨损和维护成本。
变频器工作原理
变频器工作原理一、引言变频器是一种电力电子器件，广泛应用于工业生产中的电机调速控制系统中。
本文将详细介绍变频器的工作原理。
二、工作原理1. 交流电源输入变频器通过交流电源供电，通常为三相交流电源。
交流电源经过整流和滤波后，得到稳定的直流电源。
2. 逆变器逆变器是变频器的核心部件，它将直流电源转换为可调频率和可调幅度的交流电源。
逆变器由多个功率开关器件（如IGBT）组成，通过控制这些开关器件的开关状态，可以调节输出电压的频率和幅度。
3. 控制单元控制单元是变频器的大脑，它负责接收用户输入的控制信号，并根据这些信号来控制逆变器的输出。
控制单元通常由一块微处理器芯片组成，它可以根据用户的需求来调整电机的转速。
4. 反馈回路为了实现精确的电机转速控制，变频器通常配备了反馈回路。
反馈回路通过传感器（如编码器）来监测电机的转速，并将实际转速信息反馈给控制单元。
控制单元根据反馈信息来调整逆变器的输出，使电机的实际转速与设定值保持一致。
5. 保护功能变频器还具有多种保护功能，以保证电机和变频器的安全运行。
例如，过电流保护可以防止电机过载；过温保护可以防止电机过热；短路保护可以防止电路短路等。
三、应用领域变频器广泛应用于各个领域的电机调速控制系统中。
以下是一些常见的应用领域：1. 工业生产变频器在工业生产中被广泛应用于各种设备的调速控制，如风机、水泵、压缩机等。
通过调整电机的转速，可以实现对设备的精确控制，提高生产效率。
2. 交通运输变频器在电动车辆和铁路交通中的应用越来越广泛。
通过控制电机的转速，可以实现对车辆的平稳加速和减速，提高能源利用率。
3. 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力发电等领域的应用也越来越重要。
通过控制电机的转速，可以实现对发电设备的最佳工作状态，提高能源利用效率。
四、优势和挑战变频器具有以下优势：1. 节能高效：通过调整电机的转速，可以根据实际需求来调节能量的消耗，提高能源利用效率。
变频器工作原理
变频器工作原理
变频器是一种可以改变电源频率的电气装置。
它通过改变输入电源的频率，从而控制输出电源的频率，以满足不同的应用需求。
变频器的工作原理如下：
1. 输入电源转换：变频器通过整流电路将交流输入电源转换为直流电压。
2. 直流电压转换：变频器使用直流-交流转换器将直流电压转换为调制的中频交流电压。
3. 逆变：经过调制的电压通过逆变器转换为可调节频率和幅值的交流电源。
4. 控制电路：变频器的控制电路根据系统需求对逆变器进行控制，以实现输出频率和幅值的调节。
5. 输出滤波：变频器通过滤波电路对逆变器输出的电压进行滤波，以减小输出波形的谐波成分。
6. 输出：经过滤波的电压通过输出端口提供给外部负载，实现对负载的供电。
总之，变频器通过转换电源频率和幅值，实现对输出电源的控制，适应不同的应用需求。
它被广泛应用于电动机调速、电力系统的稳定控制等领域。
变频器的工作原理
变频器的工作原理一、引言变频器是一种用于控制交流电动机转速的电子设备，广泛应用于工业生产中。
本文将详细介绍变频器的工作原理，包括基本原理、主要组成部分和工作过程。
二、基本原理变频器的基本原理是通过改变输入电源的频率来控制电机的转速。
传统的交流电源提供的电力是固定频率的，例如50Hz或60Hz，而变频器可以将输入电源的频率调节为不同的数值，从而改变电机的转速。
三、主要组成部分1. 整流器：变频器的输入电源通常为交流电，整流器用于将交流电转换为直流电。
整流器通常由整流桥电路组成，将交流电转换为直流电供给后续的逆变器使用。
2. 逆变器：逆变器是变频器的核心部件，它将直流电转换为可调频率的交流电。
逆变器通常由多个功率晶体管或IGBT组成，通过控制这些晶体管的开关状态，可以产生不同频率的交流电。
3. 控制单元：控制单元是变频器的大脑，它负责接收用户的指令，并根据指令控制逆变器的工作。
控制单元通常由微处理器和相关电路组成，可以实现多种功能，如速度控制、转矩控制等。
4. 过载保护装置：变频器通常配备过载保护装置，用于监测电机的负载情况。
当电机负载过大时，过载保护装置会自动切断电源，以保护电机和变频器不受损坏。
四、工作过程变频器的工作过程可以分为以下几个步骤：1. 输入电源经过整流器转换为直流电，并供给逆变器使用。
2. 控制单元接收用户的指令，根据指令控制逆变器的工作。
用户可以通过控制单元设置电机的转速、转矩等参数。
3. 逆变器根据控制单元的指令，控制功率晶体管或IGBT的开关状态，产生可调频率的交流电。
交流电的频率决定了电机的转速。
4. 变频器将调节后的交流电供给电机，电机根据输入的电源频率进行工作。
由于变频器可以调节输入电源的频率，因此可以实现电机的无级调速。
5. 过载保护装置实时监测电机的负载情况，当负载过大时，自动切断电源，保护电机和变频器。
五、应用范围变频器广泛应用于工业生产中，特别是需要对电机转速进行精确控制的领域。
变频器的工作原理
变频器的工作原理一、引言变频器是一种电力电子设备，用于控制交流电机的转速和扭矩。
它通过改变电源电压和频率，实现对电机的精确控制。
本文将详细介绍变频器的工作原理。
二、工作原理1. 电源输入变频器通常由三相交流电源供电。
交流电源经过整流和滤波后，得到稳定的直流电压。
2. 逆变器逆变器是变频器的核心部件，它将直流电压转换为交流电压。
逆变器采用高频开关器件（如IGBT）来控制电流的流动。
通过调整开关器件的开关频率和占空比，逆变器可以产生不同频率和幅值的交流电压。
3. 控制单元控制单元是变频器的智能部分，它接收用户输入的控制信号，并根据设定的参数计算出逆变器的工作状态。
控制单元通常由微处理器和逻辑电路组成，它可以实现多种控制策略，如恒转矩控制、恒功率控制等。
4. 输出滤波器输出滤波器用于滤除逆变器产生的高频噪声，使输出电压更加纯净。
滤波器通常由电感和电容组成，可以有效地消除电磁干扰。
5. 反馈回路为了实现对电机的闭环控制，变频器通常需要接入反馈回路。
反馈回路可以监测电机的转速、电流等参数，并将这些信息反馈给控制单元。
控制单元根据反馈信号对逆变器的输出进行调整，以实现所需的控制效果。
6. 保护功能变频器通常具有多种保护功能，以保证设备和操作人员的安全。
常见的保护功能包括过流保护、过压保护、欠压保护、过载保护等。
当变频器检测到异常情况时，会自动切断电源或调整输出参数，以避免设备损坏。
7. 其他功能除了基本的转速和扭矩控制外，现代变频器还具有许多其他功能。
例如，它们可以实现多台电机的同步控制、运行数据的记录和分析、网络通信等。
三、应用领域变频器广泛应用于工业生产中的各种电机驱动系统。
它们可以用于风机、水泵、压缩机、输送机等各种设备。
变频器的精确控制能力可以提高设备的效率，降低能耗，延长设备寿命。
四、总结变频器是一种用于控制交流电机的电力电子设备。
它通过改变电源电压和频率，实现对电机的精确控制。
变频器由电源输入、逆变器、控制单元、输出滤波器、反馈回路、保护功能等组成。
变频器的工作原理是什么？
变频器的工作原理是什么？
变频器是一种能将电源稳定输出不同频率的电子设备。
它的工作原理可以概括为一种将输入电源转换成直流电源后再通过三层反复变换电压、电流和频率来稳定输出所需电能的过程。
具体来讲，变频器的工作过程分为以下四个步骤：
1. 整流变换：变频器的输入电源为交流电，首先需要通过整流闭环电路将其转换为直流电，以便后续处理。
2. 逆变变换：在这一步骤中，变频器使用晶闸管等器件对直流电进行逆变处理，即通过快速开合晶体管来模拟交流电流信号，从而得到和原电源完全相同的正弦波交流电。
3. 电压和电流的控制：在逆变变换的基础上，变频器对输出电压和频率进行精确控制，以满足不同负载的需求。
具体来说，变频器使用PWM调制技术来对逆变电路的输出波形进行调节，从而实现对输出电压和频率的控制。
4. 滤波：在经过PWM调制调整后，变频器的输出电压和频率已经达到了所需值，但是还存在噪声、谐波和突波等问题。
因此，
变频器需要通过滤波器来去除这些杂散信号，以确保输出电源的质量和稳定性。
综上所述，变频器通过整流变换、逆变变换、电压和电流的控制以及滤波等步骤来实现对原电源的稳定输出，它已经成为现代工业自动化、能源节约和环保的重要组成部分。
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外氣空調箱(MAU, Makeup Air Unit )
MAU的設計皆有備載機台，以便萬一故障時可切 換使用，而不致影響整個系統運作
節能的做法是讓MAU多台運轉，在總送風量不變 下每台MAU的風量可以減少，進而降低風車運轉 頻率
以潔淨室正壓為控制點，經PLC運算，控制 MAU 風車轉速
50
聯華電子 廠務系統變頻器的應用
外氣空調箱(MAU, Makeup Air Unit ) 製程排氣系統(Process Exhaust System) 空調二次冰水泵浦(SCHP, Secondary Chilled
Water Pump) 製程冷卻水系統(PCW, Process Cooling
PWM (PULSE WIDTH
MODULATED TYPE DRIVER)
’ INPUT RECTIFIER CONVERTS AC VOLTAGE TO FIXED VOLTAGE DC ’ DC VOLTAGE IS FILTERED TO REDUCE RIPPLE CAUSED BY RECTIFICATION ’ INVERTER CHANGES FIXED VOLTAGE DC TO ADJUSTABLE AC VOLTAGE AND FREQUENCY WHICH IS FED TO THE MOTOR
S4:ON
S1:ON
S6:ON
S3:ON
S6:ON
S3:ON
S5:ON
S2:ON
S5:ON
S2:ON
S1
S3
S5
123456
U
1週 (360o)
t
V DC
V
V U-V
W
120o
S4
S6
S2
V V-W
VDC
120o
(a)原理電路
V W-U
(b) 輸出波形
41
變頻器的節能原理
輪機機械 相似定律
流量比→
主軸驅動專用變頻 器 專用向量控制 變頻器 高頻波變頻器
關鍵技術
提供運轉的可靠性 ,順停時繼續運 轉 , 異常重試運轉等
匣式單碰著脫機構 利用傳送的系統構成 利用高精度轉矩控制 , 急加減速 與上位計算機的傳送連繫
全自動增強轉矩 ,起重機專用軟體 系統 高加速轉矩 , 廣域定輸出控制 , 高精度定向 與電梯控制器協調靜音話 無振動起動 與電動機的保護協調 轉速穩定化
120
100
80
60
236.25
40
20
0 0
60 Hz
50 58 Hz
100 56 Hz
150
200
Flow Rate(CMH)
54 Hz
Resistance Curve
250 52 Hz
300 50 Hz
46
變頻器的節能原理
半導體廠設備投資之回收期短，因此關於省能源系 統之規劃上，初期投資費用及運轉費用之檢討顯得 非常重要，而易於實施且可期待會有宏大效果之省 能方法有利用變頻器控制風車等方式。依據輪機機 械相似定律，耗電量會隨風量的三次方減少，而風 量與轉速成正比關係。
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變頻器的應用
目標效果 省能量
用途
適用變頻器
風扇,鼓風機,泵,攪拌機, 一般用變頻器 押出機業務用洗滌機
纖維機械
合纖專用變頻器
省維護
鐵鋼程序機 轉輪機 製紙 薄膜加工機
自動化 省力 化 提高性能 (提高產性)
運送機 台車 升降機 工作機械主軸
電梯
提高品質 高速發送程序 印刷機板開孔
系統用向量控制 變頻器 一般用變頻器
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變頻器原理-方塊圖
120 x 電源頻率(Hz) 馬達轉速(rpm) =
馬達極數(P)
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變頻器原理
輸入3相 電源
經過整流器
產生單相鏈
DC+
波
DC-
INPUT REACTIFIER
AC LINE
R S T
經過filter產 生DC電源
FILTER
INVERTER
MOTOR
經過 Inverter PWM 控制產生AC 電源
48
使用變頻器的特點
優點:
1. 節省能源 2. 簡易速度控制 3. 軟啟動, 停止 4. 高頻率的啟動停止 5. 正逆轉控制 6. 利用電煞車 7. 高速運轉 8. 可用一台的變頻器來控制多台電動機 9. 電動機起動時,起動電流小
缺點:
1. 投資成本高 2. 維護成本較傳統電路高 3. 變頻器為諧波源,需裝設諧波抑制器改善
2005 經濟部節約能源績優廠商觀摩會
聯華電子 Fab12A 廠
主要設備馬達採用變頻器控制
37
簡報綱要
變頻器(Inverter)原理 變頻器的節能原理 變頻器使用的效益 使用變頻器的特點 變頻器的應用 聯華電子廠務系統變頻器的應用
外氣空調箱(MAU)節能成效分析 製程排氣系統(Process Exhaust)節能成效分析 空調二次冰水泵浦(SCHP)節能成效分析 製程冷卻水(PCW)節能成效分析
Q1
N1
=
Q2
N2
壓力比→
P1
N1 2
=(
)
P2
N2
輸入電力→
H1
N1 3
=(
)
H2
N2
Q N2
3 ) H2 =
(
Q1 Q2
3 ) H2
42
風機性能概念
43
風機相似定律
133 100 100 110
44
離心泵性能曲線圖
TYPE L
IMPELLER 3069
半導體廠區內生產設備為逐步增設，熱負荷尚未達 空調系統滿載設計，將空調箱送風風車裝置變頻器， 控制送風量，在不影響現場溫度控制下，送風量降 為75%，耗電量可降低為42% 。
47
變頻器使用的效益
經由速度控制達到節約能源的功效 經由速度及扭力控制以改善製程 改善及提升系統運轉效益 經由降低機械應力改善及延長機械設備使用年限
40
變頻器的控制原理
動作原理
直流變換為交流需要可以交換的元件。三相變頻器的原理
如圖所示，利用6個Switch形成三相電橋。一相所連接的上下
兩個Switch同時不能On，要交互On，與其他的相具有120o (電
氣角)的相位差，如此，就可得到矩形波的三相交流電壓，其頻
率為開關On-Off的頻率。
S1:ON
MODEL 3095-5 EYE AREA 10.5
SIZE 3"×4"×9" CURVE NO. RC-1992
RPM 1750 DATE
1/83
TOTAL HEAD
U.S. GALLONS PER MINUTE
流量-揚程 等效率 等馬力
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HEAD(M)
離心泵性能曲線(不同轉速下)
PCW System Pump Performance Curve