变频器技术与应用
变频的原理与应用
变频的原理与应用一、概述变频技术作为一种先进的电力调节技术，广泛应用于各个领域。
本文将详细介绍变频的原理及其在不同领域中的应用。
二、变频的原理变频器通过改变电源频率来控制电机的转速，从而实现对电机的调节。
具体而言，变频器将交流电源输入经过整流、滤波、逆变等处理后，得到所需的变频电源输出。
其主要原理可以概括如下：1.输入电源整流滤波：将交流电源通过整流电路转换为直流电源，并经过滤波电路削去输出纹波。
2.逆变输出：将直流电源通过逆变器电路转换为可调节的交流电源输出，在逆变过程中通过改变逆变电路的开关频率来实现输出频率的调节。
3.控制单元：变频器通过控制单元对逆变器进行调节，实现频率、电压等参数的控制。
常见的控制方式包括串行通信、模拟控制和数字控制等。
三、变频的应用1. 工业领域变频技术在工业领域中得到了广泛应用，主要体现在以下几个方面：•变频电机驱动：传统的电机驱动方式使用固定频率的电源供电，而变频电机驱动将电机与变频器相结合，可以实现对电机转速的精确控制，大大提高了生产效率。
•节能降耗：通过变频器控制电机转速，能够根据实际负载情况自动调整电机的输出功率，以达到节能降耗的目的。
•调速精度高：变频器可以实现电机转速的精确控制，适用于对转速要求较高的设备，如机床、风机、泵等。
2. 暖通空调领域暖通空调系统是变频技术应用的又一个重要领域，其主要应用在以下几个方面：•变频压缩机：传统的空调系统使用固定频率的压缩机，无法根据负载变化的实际需求进行调节。
而采用变频技术的空调系统可以根据室内温度、负载情况等实时调整压缩机的转速，从而实现能耗的降低。
•精确控制温度：变频技术可以实现空调系统的整体调节，根据室内外温度、湿度等参数来精确控制空调的运行，提供更加舒适的室内环境。
•节能环保：通过变频技术，空调系统可以实现高效运行，避免能量的浪费，达到节能环保的目的。
3. 水处理领域在水处理领域，变频技术也起到了重要作用，常见应用包括：•潜水泵变频调速：将潜水泵与变频器相结合，能够根据实际需求调整泵的运行频率和转速，从而实现水位的稳定控制。
变频技术的发展趋势及其应用
变频技术的发展趋势及其应用
一、变频技术的发展趋势
1.适应条件多变的智能控制
随着工业4.0技术的发展，越来越多的智能设备需要能够根据变化环
境和条件进行实时变化，以满足用户的需求。
变频技术在这一方面起到了
重要作用，可以实时监测电机状态，可以根据实时条件调整电机的转速，
降低运行能耗，提高运行效率。
2.节能减排
随着节能减排的要求日益增加，变频技术非常适合实现节能减排的目标，因为它可以根据实时的条件调整电机的功率，从而减少电机的能耗和
排放。
加之变频技术可以降低机械金属磨损，从而提高加工质量，减少设
备维护的工作量，同时还可以降低润滑油的使用量，从而实现节能减排。
3.可靠性和稳定性
变频技术可以改善电机的可靠性和稳定性，变频器可以控制电机的转速，可以实现自动调节，避免由于过载或过电流而导致的电机烧坏。
此外，变频技术还可以减少电机运行中的噪声，提高电机的稳定性，确保电机的
长期可靠性。
二、变频技术应用
变频技术在工业领域的应用日益广泛，其可以应用到包括搅拌机、洗
衣机、空调、泵、风机等等场景中。
1.搅拌机
搅拌机是一种经常被用于制造类产品的重要设备。
变频器技术与应用第3章 思考与练习解答
思考与练习1.交-直-交变频器的主电路包括那些组成部分？并说明各部分的作用。
答:交-直-交变频器的主电路由整流电路、中间电路、逆变电路三部分组成。
整流电路：把从电网接入幅值和频率都恒定的交流电压信号，经由整流器转换为直流电压；中间电路：整流器输出电压含有频率为电源频率6倍的纹波，中间电路的滤波电路能减少电压和电流的波动，还可以避免变频器被雷击时二极管被烧坏。
在直流回路中的制动电阻或反馈通道吸收电动机的再生电能，能使电动机快速制动。
逆变电路：能把直流电源逆变成交流电源，驱动电动机实现变速。
2.说明可控整流电路和不可控整流电路的组成和原理有什么区别。
答:不可控整流电路使用的器件为电力二极管，三相桥式整流电路共有6个整流二极管，其中3个二极管、、的阴极连接在一起，称为共阴极组；另外3个二极管、、的阳极连接在一起，称为共阳极组。
在接入电源、、工作期间，每等份时间段内，在共阴极组中二极管阳极电位最高的优先导通，在共阳极组中二极管阴极电位最低的优先导通。
同一时刻每组各一个二极管同时导通，其余四个反向截止。
在自然换相点各二极管换相导通或截止。
在每个周期内，每个二极管导通1/3周期，即导通角为120°，极性始终上正下负，为脉动直流电压。
负载电阻上输出的平均电压为输入相电压的2.34倍，不可改变。
可控整流电路：三相桥式整流电路中的二极管换为晶闸管（又称可控硅），就成为三相桥式全控整流电路。
当闸管阳极和阴极承受正向电压且门极和阴极两端加正向触发电压时才能导通，所以晶闸管可控整流电路输出电压的平均值可随门极控制电压信号的变化连续可调，负载上平均电压的平均值电压可被晶闸管触发延迟角调控。
3.中间电路有哪些形式？并说明各形式的功能。
答: 中间电路有哪些形式有滤波电路、制动电路。
滤波电路分为电压型可以可使直流母线电压基本保持恒定，能有效的减小受负载变动造成的影响；电流型电流基本不受负载的影响。
制动电路：分为动力制动、反馈制动、直流制动三种方式。
变频器技术及应用周奎课后答案
变频器技术及应用周奎课后答案
1判断题
（1）基频以下变频调速属于（B）调速。
A.恒功率
B.恒转矩
C.变压
D.变转矩
（2）PWM控制方式的含义是（C）A.脉冲幅值调制方式B.按电压大小调制方式C.脉冲宽度调制方式D.按电流大小调制方式（3）对异步电动机进行调速控制时，希望电动机的主磁通（C）A.弱一些B.强一些
C.保持额定值不变
D.可强可弱，不影响
（4）变频器驱动恒转矩负载时，对于U/f控制方式的变频器而言，应有低速下的（D）提升功能。
A.电流
B.功率
C.转速
D.转矩
（5）正弦波脉冲宽度调制英文缩写是（C）。
A:PWMB:PAMC:SPWMD:SPAM
2.简要回答以下问题
（1）请阐述变频调速的优点和控制难点。
优点：1、具备有软启动功能；2、适应不同工况条件下的频繁变速；3、在一定程度上节能。
控制难点：恒磁通控制；低频转矩提升。
（2）请阐述恒压频比控制方式下的变频器控制原理。
为充分利用电动机铁心，发挥电动机产生转矩的能力，在基频（即
50Hz）以下采用恒磁通控制方式，即当频率从额定值向下调节时，必须同时降低感应电动势，即采用电动势频率比为恒值的控制方式。
然而，绕组中的感应
电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子电阻和漏磁感抗压降，而认为定子相电压约等于感应电动势。
但是当低频时，定子电阻和漏磁感抗压降所占的份量相对较大，可以人为地抬高定子相电压以便补偿定子压降，称作低频补偿或转矩提升。
变频器技术及其应用
四川工商职业技术学院机电工程系
冷报春
第一章 引言
1.1 交流变频调速技术概述
一、 变频调速技术的发展历史
实际生产过程中离不开电气传动 ，控制系统通过对电动机的控制来 拖动工作机械按给定的的运动规律运行。电气传动经历了由恒速到调速、 从低性能到高性能的发展过程。由于技术原因，早期不多的有调速控制要 求的系统基本采用直流电动机。直流电动机具有优秀的调速性能，但由于 自身结构上的原因，例如需要定期更换电刷和换向器，维护保养困难，寿 命较短；存在换向火花，不适应易燃易爆的恶劣环境；结构复杂，难以制 造大容量、高转速和高电压的规格；体积大，造价高，并且无节能效果等， 使其无法广泛使用。而传统的交流调速技术如滑差离合器调速、变极调速、 定子调压调速、转子串电阻调速等在调速性能、机械特性、控制精度、系 统复杂程度及能耗等方面却无法令人真正满意，随着电力电子技术、微电 子技术和控制理论的发展，交流变频调速系统的出现体现出了更多的优点， 如节能、易实现大范围内的高效连续调速控制、易实现电动机的正反转切 换、可进行高频起、停、运转、可进行电气制动、可对电动机进行高速驱 动、可用一台变频器对多台电动机进行协调控制、可以组成高性能的控制 系统等。
U E IZ
式中，Z为定子绕组每相阻抗； I 为定子绕组相电流。 在电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏阻抗压降IZ，而近似认为定子端 电压U≈ E，则得恒压频比控制方式：
U 常数 f1
但在低频时，U和E都较小，定子漏阻抗上压降所占比例增大，不能忽略，从 而当U/f1不变时，E/f1实际随f1下降而减小，主磁通Φm随之下降，导致转矩降低。为 了改善U/f变频器在低频时的转矩特性，可在低频时适当提高U/f的值以提升转矩。 其恒压频比控制特性曲线如图所示：
变频技术及应用复习资料
变频技术及应用习题集一、填空题1．三相异步电动机调速方式包括：调频调速、改变极对数、改变转差率。
2．变频器是将工频交流电变为电压和频率可调的交流电的电器设备。
机械特性是指电动机在运行时，其转速与电磁转矩之间的关系，即n=f(T)。
3．变频器按变换环节可分为交—交型和交—直—交型变频器。
按用途可分为通用变频器和专用变频器。
变频器，按滤波方式不同可分为电压型和电流型两种。
电压型变频器中间直流环节采用大（电容）滤波，电流型变频器中间直流环节采用高阻抗（电感）滤波。
变频器按供电电源的相数分为（单相）变频器和（三相）变频器（没有两相变频器）。
4．变频器输入侧的额定值主要是（电压）和（相数）。
变频器输出侧的额定值主要是输出（电压）、（电流）、（容量）、配用电动机容量和超载能力。
变频器的频率指标有频率范围、频率精度、频率分辨率。
5．变频器的组成可分为主电路和控制电路，变频器主电路由整流电路、中间直流电路、逆变器三部分组成。
变频器主电路由整流及滤波电路、逆变电路和制动单元组成。
变频器的制动单元一般连接在整流器和逆变器之间。
变频器主电路由整流及滤波电路、和制动单元组成。
整流电路的功能是将交流电转换为直流电；中间电路具有滤波和制动作用；逆变电路可将直流电转为频率和幅值都可以调的交流电。
6．直流电抗器的主要作用是提高功率因素和抑制冲击电流。
输入交流电抗器的主要作用是抑制变频器输入电流的高次谐波和提高功率因素。
7．变频器的主电路，通常用R、S、T或L1、L2、L3 表示交流电源的输入端，用U、V、W 表示输出端。
变频器的主电路中，断路器的功能主要有隔离作用和短路保护作用。
变频器的通、断电控制一般采用空气开关和接触器，这样可以方便地进行自动或手动控制，一旦变频器出现问题，可立即切断电源。
直流电抗器的主要作用是改善变频器的输入，防止电源对变频器的影响，保护变频器及抑制。
为了使变频器制动电阻免遭烧坏，采用的保护方法是热继电器过载保护。
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。
变频器技术与应用第5章 变频器的接线端子与功能参数
5.1 变频器的外部接线端子
5.1.1 主电路端子
说明：
1．主电源输入端子接电源，要求接隔离开关和工作接触器。隔离开 关用于变频器的总电源控制，而接触器用于变频器工作中的通电或断电；
2．变频器的输出端不能连接进相电容或电涌吸收器，进相电容器和 浪涌吸收器会造成变频器跳闸以及导致变频器内部电容器、浪涌吸收器 损坏；
多段速运行功能( 二进制 )
JG：点动
点动运行
DB：外部直流制动
直流制动
CS：工频切换
FV/FI：电压/电流输入 切换
STA：3线启动
工频切换 模拟量输入
STP：3线停止
ห้องสมุดไป่ตู้
3 线输入功能
F/R：3线正转/反转 PID：PID无效
PIDC：PID积分复位
PID功能
5.1 变频器的外部接线端子
5.1.3 输出信号指示端子
连接三相电机
取下端子＋1<PD/＋ > ～ P/＋2<P/＋>间的短接片，连 接选装的DC电抗器
连接选装的制动电阻器。( 需要制动转矩时)
连接选装的再生制动单元。( 需要制动转矩或内置的制 动电路有不足时)
G
接地端子
接地端子。请实施接地。 200V级为D 型接地、400V级为C型接地。 200V级3.7kW以下及400V级4.0kW以下机型的接地端子 带有散热器。
5.5 变频器的其他功能
5.1 变频器的外部接线端子
变频器在使用之前，首先要了解接线端子的功能，然后进行相应 的参数设置，只有这样才能使变频器发挥作用，实现它的功能。本章 以欧姆龙的3G3MX2变频器为例，介绍变频器的主要接线端子和功能参 数。
任何变频器，为了控制电动机，为了由外信号对变频器进行控制， 为了指示变频器的工作状态，都需要有一系列的外部端子。
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EXI
图4-5 基本的U/?控制曲线
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4.1 U/f控制
4.1.4 U/?线的选用依据
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图4-6 转矩补偿的U/?曲线
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4.1 U/f控制
4.1.4 U/?线的选用依据
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第4章 变频器控制方式
Chapter 4 Inverter control mode
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变频器技术与应用
? 书名：变频器技术与 应用
? 书号：978-7-11157180-3
? 作者：张小洁
? 出版社：机械工业出
版社
EXI
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第4章 变频器控制方式
4.1 U／f控制
4.2 转差频率控制
4.3 矢量控制（VC控制）
EXI
4.4 直接转矩控制
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4.1 U/f控制
定义：
简言之，所谓U/?控制，就是通过调整变频器输出侧的电压频率 比（U/?比）来改变电机在调速过程中的机械特性的控制方式。
EXI
（4-7） （4-8）
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4.1 U/f控制
4.1.4 U/?线的选用依据
3.负补偿的U/?曲线 二次方率负载的机械特性曲线和功率特性曲线如图4-7所示:
EXI
（a）机械特性曲线
（b）功率特性曲线
图4-7 二次方率负载的机械特性曲线和功率特性曲线
采取电压补偿后的机械特性曲线图4-4所示：
EXI
图4-4 采用电压补偿后的机械特性曲线
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4.1 U/f控制
4.1.4 U/?线的选用依据
变频器可以提供多条U/?线供用户选用，或者通过功能参数的设 置得到所需的U/?线,应用时应根据负载的低速特性选用或设置变频器 相应的U/?线。
（1）将拖动系统连接好，带以最重的负载。 （2）根据所带的负载的性质，选择一个较小的U/?曲线，在低速时观察 电动机的运行情况，如果此时电动机的带负载能力达不到要求，需将 U/?曲线提高一档。依此类推，直到电动机在低速时的带负载能力达到 拖动系统的要求。 （3）如果负载经常变化，在2中选择的U/?曲线，还需要在轻载和空载 状态下进行检验。方法是：将拖动系统带以最轻的负载或空载，在低速
从机械特性曲线和功率特性曲线可以看出，这类负载的功率消耗与电动机转 速的三次方成正比，因此当负载的转速小于电动机额定转速时，其节能潜力 比较大。
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4.1 U/f控制
4.1.4 U/?线的选用依据
4．U/?分段补偿曲线
对于负载转矩和转速大致成比例的负载，在低速时要求补偿小，高速时补 偿程度需要加大。这类负载U/?线需要分段补偿，每段的U/?值由用户自行给定， 如图4-8所示。
EXI
图4-9 转差频率与转矩的关系 为了控制转差频率虽然需要检出电动机的速度。但系统的加减速特性和 稳定性比开环的U／f控制获得了提高，过电流的限制效果也变好。
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4.2 转差频率控制
4.2.2 转差频率控制系统构成
异步电动机的转差频率控制系统如下图所示：
EXI
下运行，观察定子电流I1的大小，如果I1过大，或者变频器跳闸，说明 原来选择的U/?曲线过大，补偿过分，需要适当调低U/?曲线。
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4.2 转差频率控制
4.2.1 转差频率控制原理
转差频率控制的工作原理：
EXI
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2.解决方法 一般可采取定子压降的补偿，即适当提高定子电压来提高低频时
的转矩。这种方法称为电压补偿，或者为转矩提升。如图4-3所示， 曲线2为电压补偿后的U/?曲线。
EXI
图4-3 端电压的补偿特性
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4.1 U/f控制
4.1.3 基频以下调速特性的补偿
EXI
图4-2 异步电动机变频调速机械特性
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4.1 U/f控制
4.1.3 基频以下调速特性的补偿
1.转矩减小的原因
（4-6）
EXI
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4.1 U/f控制
4.1.3 基频以下调速特性的补偿
R
U
380V
~
S
变频器
V
M 3~
T VRF
W
频率给定
图4-1 U/?控制基本图
EXI
控制特点：基本U/?控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压， 通常是使U/?为常数，这样可使电动机磁通保持恒定，在较宽的调速范围内， 电动机的转矩、效率、功率因数不下降。
变频器技术与应用频率控制
4.2.1 转差频率控制原理
转差频率与转矩的关系为图4-9所示的特性，在电动机允许的过载转矩以下， 大体可以认为产生的转矩与转差频率成比例。另外，电流随转差频率的增加 而单调增加。所以，如果我们给出的转差频率不超过允许过载时的转差频率， 那么就可以具有限制电流的功能。
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4.1 U/f控制
4.1.1 U／f控制原理
EXI
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4.1 U/f控制
4.1.2 基本U／f控制的机械特性
EXI
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4.1 U/f控制
4.1.2 基本U／f控制的机械特性
EXI
图4-8 U/?分段的补偿线
小结：不同负载在低频运行时，对U/?比的要求是不一样的，用户应根 据负载的具体要求，通过预置或从变频器提供的多种U/?线中选择一种使 用。
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4.1 U/f控制
4.1.4 U/?线的选用依据
5. 选择U/?控制曲线时常用的操作方法
图4-10 异步电动机的转差频率控制系统框图