变频器的分类
变频器基础知识
变频器基础知识一、变频器的定义通常所说的变频器，是指将频率固定的电源（如50Hz三相交流电）变成频率可变的电源（如在0〜50HZ之间随意变换）的转换设备。
如果原有电源的频率为0（即为直流电源供电），则变频器可以省去直流变换环节，退化成单一的逆变器（DO AQO二、变频器的分类从不同的角度，可以对变频器进行不同的分类。
1、按电压等级不同，变频器可分为：高压变频器、中压变频器、低压变频器按照国际惯例，电压》10kV时称高压，1-10kV为中压，小于1kV 时称低压，与其电压范围相对应的变频器分别称为高压变频器、中压变频器、低压变频器。
在我国，习惯上把10KV 6kV或3kV的电机称为高压电机，相应的电压为10KV 6kV或3kV的变频器均称高压变频器。
平常所说的“高- 高”“高-低-高”“高-低”只是变频器的不同应用形式。
2、按主回路结构不同，变频器可分为：交-直-交变频器，交-交变频器。
交- 直- 交变频器1）交- 直-交变频器先将电网交流电用整流电路整成直流电，再用逆变电路将直流电转换为频率可变的交流电。
整流电路、直流回路、逆变电路是交-直-交变频器的三个基本组成部分。
整流电路可以是不控的（二极管全波整流）、也可以是可控的，如果是可控整流，则它也能工作在逆变状态，将直流回路的能量逆变回电网。
逆变电路肯定是可控的，主要功能是将直流回路电能变成交流电输出给电机。
如果电机工作在发电工况时（比如制动场合），逆变电路工作在整流状态，将电机的能量送到直流回路。
交- 交变频器2）交-交变频器没有直流回路，每相都由两个相互反并联的整流电路组成，正桥提供正向相电流，反桥提供负向相电流。
3、按储能方式不同，变频器可分为：电流源型、电压源型。
电流源型变频器1）电流源型：电流源变频器输入采用可控整流，控制电流的大小。
中间采用大电感，对电流进行平滑。
逆变桥将直流电流转换为频率可变的交流电流，供给交流电机。
在电流源变频器中，直接受控量是电流。
变频器的分类方式
变频器基础知识及变频器的分类变频器的分类（1）按直流电源的性质分类变频器中间直流环节用于缓冲无功功率的储能元件可以是由电容或是电感，据此变频器可分成电压型变频器和电流型变频器两大类。
电流型变频器的特点是中间直流环节采用大电感作为储能元件，无功功率将由该电感来缓冲。
电流型变频器的一个较突出的优点是，当电动机处于再生发电状态是，回馈到直流侧的再生电能可以方便地回馈交流电网，不需要在主电路内附加任何设备。
电流型变频器常用于频繁急加减速的大容量电动机的传动。
在大容量风机、泵类节能调速中也有应用。
电压变频器的特点是中间直流环节的储能元件采用大电容，用来缓冲负载的无功功率。
对负载而言，变频器是一个交流电压源，在不超过容量限度的情况下，可以驱动多台电动机并联运行，具有不选择负载的通用性。
缺点是电动机处于再生发电状态时，回馈到直流侧的无功能量难于回馈给交流电网。
要实现这部分能量向电网的回馈，必须采用可逆变流器。
（2）按变换环节分类1）交-交变频器交-交变频器是将工频交流电直接变换成频率电压可调的交流电（转换前后的相数相同），又称直接式变频器。
对于大容量、低转速的交流调速系统，常采用晶闸管交一交直接变频器直接驱动低速电动机，可以省去庞大的齿轮减速箱。
其缺点是：最高输出频率不超过电网频率的l/3～1/2，且输入功率因数较低，谐波电流含量大，谐波频谱复杂，因此必须配置大容量的滤波和无功补偿设备。
近年来，又出现了一种应用全控型开关器件的矩阵式交一交变压变频器，采用PWM控制方式，可直接输出变频电压。
这种调速方法的主要优点是：①输出电压和输人电流的低次谐波含量都较小。
②输入功率因数可调。
③输出频率不受限制。
④能量可双向流动，可获得四象限运行。
⑤可省去中间直流环节的电容元件。
2）交-直-交变频器交-直-交变频器是先把工频交流电通过整流器变成直流电，然后再把直流电变换成频率电压可调的交流电，又称间接式变频器。
把直流电逆变成交流电的环节较易控制，在频率的调节范围，以及改善变频后电动机的特性等方面，都具有明显的优势。
变频器按直流电源的性质分类
电动机知识变频器按直流电源的性质分类一、变频器按直流电源的性质分类变频器中间直流环节用于缓冲无功功率的储能元件可以是电容或是电感，据此变频器可分成电压型变频器和电流型变频器两大类。
1．电流型变频器电流型变频器主电路的典型构成方式如图2-8所示。
其特点是中间直流环节采用大电感作为储能元件，无功功率将由该电感来缓冲。
由于电感的作用，直流电流趋于平稳，电动机的电流波形为方波或阶梯波，电压波形接近于正弦波。
直流电源的内阻较大，近似于电流源，故称为电流源型变频器或电流型变频器。
图2—8电流型变频器的主电路电流型变频器的一个较突出的优点是，当电动机处于再生发电状态时，回馈到直流侧的再生电能可以方便地回馈到交流电网，不需要在主电路内附加任何设备。
这种电流型变频器可用于频繁急加减速的大容量电动机的传动。
在大容量风机、泵类节能调速中也有应用。
2．电压型变频器电压型变频器主电路的半导体开关器件经历了三个阶段，即晶闸管阶段、电力晶体管(GTR)和绝缘栅晶体管(IGBT)阶段，当前市场上变频器的逆变器件基本上均是IGBT，其性能远优于前两种器件。
电压型变频器主电路如图2-9所示，这是早期的电压变频器，电路的特点是中间直流环节的储能元件采用大电容，用来缓冲负载的无功功率。
由于大电容的作用，主电路直流电压比较平稳，电动机的端电压为方波或阶梯波。
直流电源内阻比较小，相当于电压源，故称为电压源型变频器或电压型变频器。
图2 -9电压型变频器的主电路对负载而言，变频器是一个交流电压源，在不超过容量限度的情况下，可以驱动多台电动机并联运行，具有不选择负载的通用性。
缺点是电动机处于再生发电状态时，回馈到直流侧的无功能量难于回馈给交流电网。
要实现这部分能量向电网的回馈，必须采用可逆变流器。
〃如何选择变频器主电路外围设备〃变频器调速的基本概念及其作用原理〃变频器负载匹配办法〃变频器常见的错误处理〃矢量变频器的直接转矩控制〃变频器维修怎样处理过电压保护OUd〃变频器控制电动机停车制动方式〃变频器按用途分类〃利用PLC管理变频器处理机械故障〃正确使用变频器〃变频器的转差频率控制方式〃变频器瞬停再启动运行及其注意事项〃概述如何进行变频器的正常选型和容量匹〃变频器的合理选用及干扰抑制Domain: 直流减速电机More:2saffa 〃恒转矩负载变频器的选择〃变频器选择时的注意事项〃变频器额定参数的选择〃变频器应用中存在的问题及对策〃变频器容量问题如何解决〃变频器应用的常见故障与对策（二）〃风机、水泵设备变频器运行中的问题〃机泵用变频器故障原因分析〃变频器选型时一些要注意的事项〃如何选择变频器容量〃变频器制动控制目的〃变频器控制系统过电流故障诊断技术〃变频器维修的相关经验（2）〃变频器参数的设定〃变频器自动、并联、比例运行及其注意事〃变频器现场常见5种故障解决方法匿名随着起重机的不断发展，传统控制技术难以满足起重机越来越高的调速和控制要求。
变频器的分类_变频器应用技术1
二、
外形
ABB变频器（瑞士） 变频器（瑞士） 变频器
电 气 自动化
ABB变频器（瑞士） 变频器（瑞士） 变频器
电 气 自动化
富士变频器G11系列 系列 富士变频器
富士变频器GP11系列 系列 富士变频器
富士变频器（日本） 富士变频器（日本）
电 气 自动化
MICROMASTER 440系列
西门子变频器（德国） 西门子变频器（德国）
电 气 自动化
G110系列 系列
西门子变频器（德国） 西门子变频器（德国）
电 气 自动化
西门子变频器（德国） 西门子变频器（德国）
电 气 自动化
变频器外形
FR-E500系列 系列
FR-S500E系列 系列
三菱变频器（日本） 三菱变频器（日本）
电 气 自动化
J7系列 系列
安川变频器（日本） 安川变频器（日本）
电 气 自动化
变频器外形
SB40系列高性能通用型 系列高性能通用型
SB80系列矢量控制型 系列矢量控制型
森兰变频器
电 气 自动化
变频器外形
SB60系列全能王 系列全能王
SB12系列风机 水泵专用 系列风机/水泵专用 系列风机
森兰变频器
电 气 自动化
当中间直流环节采用大电感滤波时，电流波形较平直， 当中间直流环节采用大电感滤波时，电流波形较平直，因而电源内阻抗大 输出是一个恒流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波， ，输出是一个恒流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波，这类变频装置叫电 流型变频器。 流型变频器。
电气自动化
3. 电压型和电流型变频器比较
2.交-交变频器 交 交变频器 交-交变频器是把工频交流电直接变换成不同频率交流电的 交变频器是把工频交流电直接变换成不同频率交流电的 过程，它不通过中间直流环节， 过程，它不通过中间直流环节，故又称为直接变频器或周波变换 因为没有中间环节，仅用一次变换就实现了变频， 器。因为没有中间环节，仅用一次变换就实现了变频，效率较高 主要构成环节如下图所示。 。主要构成环节如下图所示。
变频器的分类
变频器的分类变频器是一种能够改变电源频率的装置，广泛应用于工业生产中。
根据其功能和特点的不同，变频器可以分为多种分类。
下面将介绍几种常见的变频器分类。
一、按输出功率分类根据变频器的输出功率不同，可以将其分为低功率变频器、中功率变频器和高功率变频器三类。
1. 低功率变频器：低功率变频器通常指输出功率在1千瓦以下的变频器。
这类变频器体积小、重量轻，适用于小型机械设备的驱动，如风扇、水泵等。
低功率变频器具有运行稳定、噪音低等特点。
2. 中功率变频器：中功率变频器的输出功率在1千瓦到100千瓦之间。
这类变频器广泛应用于中型机械设备的驱动，如压缩机、切割机等。
中功率变频器具有较高的输出功率和较强的控制能力。
3. 高功率变频器：高功率变频器的输出功率在100千瓦以上。
这类变频器适用于大型机械设备的驱动，如电机、风力发电机组等。
高功率变频器具有较大的输出功率和高效率的能量转换。
二、按控制方式分类根据变频器的控制方式不同，可以将其分为V/F控制变频器和矢量控制变频器两类。
1. V/F控制变频器：V/F控制变频器是一种常见的变频器控制方式，其通过控制输出电压和频率的比值来控制电机的转速。
V/F控制变频器结构简单，控制稳定，适用于一般的驱动需求。
2. 矢量控制变频器：矢量控制变频器是一种高级的变频器控制方式，其通过对电机转子位置和转速进行精确控制，实现对电机的高性能驱动。
矢量控制变频器具有较高的控制精度和动态响应能力，适用于对转速要求较高的场合。
三、按输出电压分类根据变频器的输出电压不同，可以将其分为单相变频器和三相变频器两类。
1. 单相变频器：单相变频器适用于单相电源供电的场合，常见于家用电器和小型机械设备的驱动。
单相变频器结构简单，安装方便，但输出功率相对较小。
2. 三相变频器：三相变频器适用于三相电源供电的场合，广泛应用于工业生产中的大型机械设备。
三相变频器输出功率较大，能够满足各种工业驱动需求。
四、按应用场景分类根据变频器的应用场景不同，可以将其分为通用型变频器和专用型变频器两类。
变频器的基础知识
变频器在长时间运行过程中保持性能 稳定的能力，包括温度稳定性、电气 性能稳定性等。
04 变频器的应用领域
工业自动化
电机控制
01
变频器在工业自动化领域中广泛应用于电机控制，通过调节电
源频率来改变电机转速，实现生产线的自动化和高效化。
过程控制
02
变频器能够精确控制工业生产过程中的各种参数，如流量、压
直接转矩控制
通过控制电机的磁通和转矩来直接控制电机的输 出转矩和速度，具有快速响应和良好的动态性能。
调速性能指标
调速范围
变频器能够调节的电机转速范围，通常 以最高转速与最低转速的比值来表示。
动态响应时间
从设定值变化到实际输出值所需的时 间，要求快速响应以减小对机械系统
的冲击。
调速精度
调速过程中实际转速与设定转速的偏 差，一般要求精度在±5%以内。
其他领域
楼宇自动化
变频器在楼宇自动化领域中用于控制 空调系统、电梯和照明等设备的运行 ，提高楼宇的能源效率和舒适度。
医疗器械
变频器在医疗器械中用于控制设备的 运行速度和精度，如呼吸机、输液泵 等，保障患者的安全和治疗质量。
05 变频器的选型与使用注意 事项
选型原则
根据电机功率选择合适的变频器
在选择变频器时，应确保其能够满足电机的功率需求，同时 留有一定的余量。
保护电路
在变频器出现异常时，及时切断主电 路和控制电路的电源，保护变频器和 电机不受损坏。
保护电路
过流保护
检测主电路的电流，当电流超过设定值时， 保护电路动作，切断电源。
欠压保护
检测直流母线的电压，当电压低于设定值时， 保护电路动作，切断电源。
过压保护
变频器的分类
2.转差频率控制变频器 转差频率控制方式是对电压频率比控制的一
种改进，这种控制需要由安装在电动机上的速度 传感器检测出电动机的转速，构成速度闭环，速 度调节器的输出为转差频率，而变频器的输出频 率则由电动机的实际转速与所需转差频率之和决 定。
3.矢量控制变频器 矢量控制是一种高性能异步电动机控制方
2.PWM方式 PWM方式的特点是变频器在改变输出频率的 同时也改变了电压的脉冲占空比。PWM只需控制 逆变电路便可实现。通过改变脉冲宽度来改变输出 电压幅值，通过改变调制周期可以控制其输出频率。 这种方式大大减少了负载电流中的高次谐波。
1.7 按输入电源的相数分类
1.单相变频器 单相变频器框图如图4- 4所示。
4.直接转矩控制变频器 直接转矩控制是继矢量控制变频调速技术之后的
一种新型的交流变频调速技术。它是利用空间电压矢 量PWM（SVPWM）通过磁链、转矩的直接控制、确 定逆变器的开关状态来实现的。直接转矩控制还可用 于普通的PWM控制，实行开环或闭环控制。
1.4 按功能分类
1.恒转矩变频器 恒转矩变频器控制的对象具有恒转矩特性，在
3.高频变频器 在超精密加工和高性能机械中，常常要用到高速
电动机，为了满足这些高速电动机的驱动要求，出现 了采用PAM控制方式的高频变频器，其输出频率可达 到3 kHz。
1.6 按输出电压调制方式分类
1.PAM方式 PAM方式的特点是变频器在改变输出频率的同 时也改变了电压的振幅值。在变频器中，逆变器负 责调节输出频率，而输出电压的调节则由相控整流 器或直流斩波器通过调节直流电压Ud去实现。采用 相控整流器调压时供电电源的功率因数随调节深度 的增加而变小。采用直流斩波器调压时，供电电源 的功率因数在不考虑谐波影响时，功率因数可以达 到1。
变频器的分类与特点
变频器的技术规范
根据系统应用分类
2. 输出侧的额定数据
变频器输出侧的额定数据包括以下内容：
（1）额定电压U(N)因为变频器的输出电压要随频率而变，所以，U(N)定义为输出的最 大电压。通常它总是和输入电压U(IN)相等的。
（2）额定电流I(N)变频器允许长时间输出的最大电流。
（ 3 ） 额 定 容 量 S(N) 由 额 定 线 电 压 U(N) 和 额 定 线 电 流 I(N) 的 乘 积 决 定 ： S(N)=1.732U(N)I(N)
载能力规定为：150%，1min。可见，变频器的允许过载时间与电机的允许过载时间相比，是微不足道的。10变频器的个性化特点
发展：
交流变频器自20世纪60年代左右在西方工业化国家问世以来，到 现在已经在中国得到了大面积的普及，并业已形成60亿元以上的 年销售规模。根据变频器在不同行业的应用特点，很多厂家都推 出非常新颖的变频器，并将个性化发挥得淋漓尽致。所谓变频器 个性化，就是指变频器本体按照各自特定的方式发展自己的风格， 并完善变频器本体，从而形成相对稳定而独特的变频器特性。
（2）单进三出变频器 变频器的输入侧为单相交流电，输出侧是三相交流电，俗称“单 相变频器”。该类变频器通常容量较小，且适合在单相电源情况 下使用，如家用电器里的变频器均属此类。
5
变频器的分类与特点
根据负载转矩特性分类
（1）P型机变频器 适用于变转矩负载的变频器。 （2）G型机变频器 适用于恒转矩负载的变频器。 （3）P/G合一型变频器 同一种机型既可以使用变转矩负载，又可以适用于恒转矩负载； 同时在变转矩方式下，其标称功率大一档。
（4）容量P(N)在连续不变负载中，允许配用的最大电机容量。必须注意：在生产机械 中，电机的容量主要是根据发热状况来定的。在变动负载、断续负载及短时负载中， 只要温升不超过允许值，电机是允许短时间（几分钟或几十分钟）过载的，而变频器 则不允许。所以，在选用变频器时，应充分考虑负载的工况。
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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。
一、主电路工作方式分类：
1、电压型变频器：
电压型变频器与电流型变频器同属于交一直一交变频器，也由整流器、滤波器、逆
变器三部分组成。
工作原理也是整流电路将电网来的交流电转换成直流电；再经三
相桥式逆变电路转变为频率可调的交流电，供给推进电动机，电压型变频器的中问
环节采用大电容。
2、电流型变频器：
电流型工作原理是整流电路将电网来的交流电转换成直流电；再经三相桥式逆变电
路转变为频率可调的交流电，供给推进电动机，电流型变频器的直流中间环节，采
用大电感滤波。
3、电压型变频器和电流型变频器的区别：
就是储能元件不同，电压型的储能元件是电容，电流型的是电感。
其实普通变频器应用电力电子电路，就是一个交流变直流--〉直流储能--〉直流变交
流的过程。
也就是常说的整流环节--〉储能环节--〉逆变环节。
一般控制环节在逆变
上，除非是四象限变频器，要用于回馈至电网的，会把整流和逆变做的结构一样。
否则的话，整流一般用晶闸管等，逆变用IGBT。
说多了，反正最后的控制都是对变流进行控制的，电压型和电流型的差别就在储能
环节。
二、开关方式分类
1、PAM控制变频器
PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅值调制) 缩写，是按一定规律改变脉
冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。
2、PWM控制变频器
PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的
脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调制方式。
3、高载频PWM控制变频器
高载频PWM控制。
这种控制方式原理上实际是对PWM控制方式的改进，是为了
降低减速电机运转噪声而采用的一种控制方式。
在这种控制方式中，载频被提高到
人耳可以听到的频率（10~20kHz）以上，从而达到降低减速电机噪声的目的。
这种
控制方式主要用于低噪声型的变频器，也将是今后变频器的发展方向。
三、工作原理分类
1、V/f控制变频器
V/f控制就是保证输出电压跟频率成正比的控制这样可以使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生，多用于风机、泵类节能型变频器用压控振荡器实现；
V-F控制的原理是产生一个震荡频率的电路叫做压控震荡器，是一个压敏电容，当受到一个变化的电压时候它的容量会变化，变化的电容引起震荡频率的变化，产生变频。
把这个受控的频率用于控制输出电压的频率，使得受控的电机的转速变化。
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，在额定频率下，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。
这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。
在低频运行时，通过适当补偿定子电压，以抵消阻抗压降份额增大的影响，使反电动势和磁通得到补充，从而增大低频时带负载能力的方法，称为V/F控制方式。
如图4-27 (a)所示，曲线①是电压与频率成正比时的U/f线。
为了使电动机在低频运行时，也能得到和额定频率时相同的临界转矩，需要适当地补偿一点电压，使U/f线如曲线②所示。
频率越低，补偿量越大。
如果补偿得恰到好处的话，可得到如图4-27 (b)所示的机械特性曲线簇。
这种方法，在变频器的说明书里，通常被称为转矩提升。
这种调节U/f比的功能，通常也称为转矩提升功能。
2、转差频率控制变频器
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。
这种控制方式，在控制系统中需要安装速度传感器，有时还加有电流反馈，对频率和电流进行控制，因此，这是一种闭环控制方式，可以使变频器具有良好的稳定性，并对急速的加减速和负载变动有良好的响应特性。
3、矢量控制变频器
最简单的说，就是将交流电机调速通过一系列等效变换，等效成直流电机的调速特性，就这么简单，至于深入了解，那就得深入了解变频器的数学模型，电机学等学科。
矢量控制原理是模仿直流电动机的控制原理，根据异步电动机的动态数学模型，利
用一系列坐标变换把定子电流矢量分解为励磁分量和转矩分量，对电机的转矩电流
分量和励磁分量分别进行控制
在转子磁场定向后实现磁场和转矩的解耦，从而达到控制异步电动机转矩的目的，
使异步电机得到接近他励直流电机的控制性能。
具体做法是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和
产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量。
所以称这种控制方式称为矢量控制方式。
四、用途分类
1、通用变频器
风机、水泵、空调专用型变频器U/F控制。
2、高性能专用变频器
启动转矩大、过载能力高，较硬的机械特性和动态性能。
3、高频变频器
超过400Hz则称高频变频器，最高输出频率达3000Hz。
4、单相变频器
单相进，三相出，采用IPM模块，体积小。