变频器和滤波器
变频器结构及工作原理
变频器结构及工作原理引言：随着现代工业的发展，越来越多的机械设备需要实现电机的调速控制。
而变频器作为一种常见的电机调速方案，被广泛应用于各行各业。
本文将介绍变频器的结构及其工作原理。
一、变频器的结构变频器是由多个模块组成的复杂电子装置。
其主要结构包括：整流器、滤波器、逆变器、控制电路和电源。
1. 整流器整流器是将交流电转换为直流电的部分。
在变频器中，通常采用整流器将供电网络中的交流电转换为直流电，并提供给逆变器模块使用。
2. 滤波器滤波器主要用于过滤整流后的直流电，降低其纹波电压，保证逆变器模块正常工作。
常用的滤波器有电解电容滤波器和电感滤波器。
3. 逆变器逆变器是变频器中最重要的模块之一，其功能是将直流电转换为交流电。
逆变器通过控制开关管的导通和截止，来产生不同频率、不同幅值的交流电供电给电机。
4. 控制电路控制电路是变频器中的大脑，负责接收用户输入的指令，对逆变器进行精确的控制。
控制电路通常采用微处理器作为控制核心，通过运算和控制算法实现对逆变器的精确控制。
5. 电源电源模块主要为整个变频器提供电源能量，保证变频器的正常运行。
电源模块通常输入交流电，并通过整流器和滤波器将其转换为直流电供其他模块使用。
二、变频器的工作原理变频器主要基于PWM技术实现电机调速。
其工作原理可以分为以下几个步骤：1. 输入信号处理变频器接收用户输入的调速指令，并经过处理后，转换为数字信号。
通常，用户通过面板或者外部接口输入频率、电流等调速指令。
2. 控制算法运算变频器的控制电路根据用户的输入信号，结合内部预设的控制算法进行运算。
运算结果会被转换为控制逆变器的PWM信号。
3. PWM信号生成控制电路用于生成PWM（脉冲宽度调制）信号，根据算法计算的结果控制开关管的导通和截止，调整逆变器输出的合适频率和幅值。
4. 逆变器输出逆变器根据PWM信号的控制，将直流电转换为特定频率、幅值的交流电。
这样，通过调整PWM信号的频率和幅值，就可以实现对电机的精确调速控制。
变频器滤波器原理
变频器滤波器原理
变频器滤波器是为了消除变频器工作时对电网及其它数字电子设备产生干扰的频谱分量、增强变频器的电磁兼容性而专门设计的滤波器。
其基本原理有三种：
1. 利用电容通高频隔低频的特性，将火线、零线高频干扰电流导入地线（共模），或将火线高频干扰电流导入零线（差模）。
2. 利用电感线圈的阻抗特性，将高频干扰电流反射回干扰源。
3. 利用干扰抑制铁氧体可将一定频段的干扰信号吸收转化为热量的特性，针对某干扰信号的频段选择合适的干扰抑制铁氧体磁环、磁珠直接套在需要滤波的电缆上即可。
此外，变频器滤波器还可以滤除输出信号中的高频噪声，保证整个系统的稳定性和可靠性。
以上内容仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
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。
简述变频器工作原理
简述变频器工作原理
变频器是一种将交流电能转换为可控直流电能，再将直流电能变换为可控交流电能的电气设备。
它主要由整流器、滤波器、逆变器、控制电路等部分组成。
变频器的工作原理如下：
1. 整流器：将输入的交流电能通过整流桥变换为直流电能。
整流器采用可控整流器，通过控制整流管开关的状态，实现对交流电能的整流效果。
2. 滤波器：将整流器输出的直流电能进行滤波处理，去除直流电能中的脉动成分，使得输出直流电能更加稳定。
3. 逆变器：将滤波后的直流电能通过逆变桥变换为可控的交流电能。
逆变器采用可控开关管，通过不同的开关状态，调节输出电压的大小、频率和形状。
4. 控制电路：控制电路根据输入的控制信号，通过对整流器、逆变器中的开关管进行控制，实现对输出交流电能的调节。
整个变频器通过不断地对输入的交流电能进行整流、滤波、逆变等处理，最终实现了对输出交流电能的频率、相位和电压的精确调节。
变频器工作的基本原理是通过改变输入直流电压的频率和幅值，实现对交流电机的转速、转向和扭矩的控制。
这使得变频器在工业自动控制和节能领域有着广泛的应用。
变频器滤波器分类及作用
变频器滤波器分类及作用变频器是一种能够控制交流电机转速的设备，它通过改变电源电压和频率的方式来实现对电机转速的调节。
在变频器的工作过程中，滤波器扮演着非常重要的角色。
本文将从变频器和滤波器分类及作用两个方面来进行详细介绍。
一、变频器的分类及作用1.根据功率分类：变频器可分为低压变频器和中高压变频器。
低压变频器适用于小功率电机（一般在75千瓦以下），而中高压变频器适用于大功率电机（一般在75千瓦以上）。
2.根据使用对象分类：变频器可分为通用型变频器和专用型变频器。
通用型变频器适用于各种不同类型的电机控制，而专用型变频器则专门用于某一特定类型的电机控制，如空调变频器、水泵变频器等。
3.根据控制方式分类：变频器可分为开环控制变频器和闭环控制变频器。
开环控制变频器通过设置输出频率来控制电机转速，而闭环控制变频器通过反馈信号来实现对电机转速的精确控制。
变频器的作用主要有以下几个方面：1.节能：变频器通过调节电机转速，使电机工作在最佳工作点，从而实现节能的目的。
在一些负载变化较大的场合，变频器能够根据负载变化自动调整电机转速，避免能量的浪费。
2.优化生产过程：变频器能够实现电机的平稳启动和停止，避免因突然启动或停止而对设备造成的冲击。
同时，变频器还能够实现电机转速的精确控制，使生产过程更加稳定和高效。
3.提高设备可靠性：变频器能够通过对电机的保护和监控功能，及时发现电机运行异常并进行报警或自动停机，避免由于电机故障而对设备造成严重损坏。
4.减少设备维护成本：变频器通过对电机的运行状态进行监控和分析，可以及时发现电机的故障，并提供相应的故障诊断信息，从而减少设备的维护成本和停机时间。
二、滤波器的分类及作用滤波器是变频器中不可或缺的一个组成部分，主要用于对变频器输出的电压和电流进行滤波和调节，以保证电机的正常运行。
1.根据滤波方式分类：滤波器可分为电压型滤波器和电流型滤波器。
电压型滤波器主要用于对变频器输出电压进行滤波和调节，以减小电压的谐波含量；电流型滤波器主要用于对变频器输出电流进行滤波和调节，以减小电流的谐波含量。
变频器的基本工作原理
变频器的基本工作原理变频器是一种电力电子设备，可以将电源供应的电流和电压转换成可变频率和可变电压的输出，可以广泛应用于各种电力驱动系统中。
本文将介绍变频器的基本工作原理及其在电力驱动系统中的应用。
一、变频器的基本工作原理变频器主要由整流器、滤波器、逆变器、控制电路等组成。
整流器将交流电源转换成直流电源，滤波器用于消除直流电源中的脉动，逆变器将直流电源转换成可变频率的交流电源，控制电路用于控制变频器的输出电压和频率。
1. 整流器整流器是将交流电源转换成直流电源的电路。
根据不同的工作方式，整流器可以分为单相桥式整流器和三相桥式整流器。
单相桥式整流器适用于单相交流电源，三相桥式整流器适用于三相交流电源。
2. 滤波器滤波器是用于消除直流电源中的脉动的电路。
通常采用电容器和电感器组成的LC滤波器。
电容器可以消除高频脉动，电感器可以消除低频脉动。
3. 逆变器逆变器是将直流电源转换成可变频率的交流电源的电路。
逆变器可以分为两种类型：交流输出型逆变器和直流输出型逆变器。
交流输出型逆变器输出交流电源，直流输出型逆变器输出直流电源。
4. 控制电路控制电路用于控制变频器的输出电压和频率。
控制电路可以分为开环控制和闭环控制。
开环控制是根据输入信号的大小和形状直接控制输出电压和频率，闭环控制是根据反馈信号对输出电压和频率进行调整。
二、变频器在电力驱动系统中的应用变频器在电力驱动系统中的应用非常广泛，可以实现电动机的调速、节能和保护等功能。
下面将介绍变频器在电力驱动系统中的几种应用。
1. 电动机调速变频器可以实现电动机的调速功能。
通过控制变频器的输出频率，可以实现电动机的调速。
电动机调速可以实现电力系统的节能和优化控制。
2. 节能控制变频器可以实现电动机的节能控制功能。
通过控制变频器的输出电压和频率，可以实现电动机的最优工作点，从而实现节能控制。
3. 过载保护变频器可以实现电动机的过载保护功能。
当电动机负载过大时，变频器会自动降低输出电压和频率，从而保护电动机不受损坏。
变频器主电路工作原理
变频器主电路工作原理一、引言变频器是一种电力调节设备，广泛应用于电机驱动系统中，可以实现电机的调速和控制。
变频器主电路是变频器的核心部分，通过将输入的固定频率交流电转换为可调频率的交流电供电给电机，从而实现电机的调速和控制。
本文将详细介绍变频器主电路的工作原理。
二、变频器主电路的组成变频器主电路主要由整流器、滤波器、逆变器和输出滤波器组成。
1. 整流器：变频器主电路的输入是交流电，而电机需要直流电才能正常工作。
整流器的作用是将输入的交流电转换为直流电。
常见的整流器有单相整流器和三相整流器，根据输入电源的相数选择相应的整流器。
2. 滤波器：整流器输出的直流电中可能含有一些脉动成分，滤波器的作用是去除这些脉动成分，使直流电更加稳定。
滤波器通常由电容器和电感器组成。
3. 逆变器：逆变器是变频器主电路的核心部分，其作用是将直流电转换为可调频率的交流电。
逆变器采用高频开关技术，通过控制开关管的通断来实现输出电压的调节。
逆变器通常由功率开关器件（如IGBT）和驱动电路组成。
4. 输出滤波器：逆变器输出的交流电中可能含有一些高频成分，输出滤波器的作用是去除这些高频成分，使输出电压更加纯净。
输出滤波器通常由电感器和电容器组成。
三、变频器主电路的工作原理变频器主电路的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 整流：输入的交流电经过整流器转换为直流电。
单相整流器采用单相桥式整流电路，将单相交流电转换为直流电；三相整流器采用三相桥式整流电路，将三相交流电转换为直流电。
2. 滤波：直流电经过滤波器，去除脉动成分，使直流电更加稳定。
3. 逆变：稳定的直流电经过逆变器，通过控制开关管的通断来实现输出交流电的调节。
逆变器的控制电路根据需要控制开关管的导通和关断，从而控制输出电压的频率和幅值。
4. 输出滤波：逆变器输出的交流电经过输出滤波器，去除高频成分，使输出电压更加纯净。
四、变频器主电路的特点变频器主电路具有以下几个特点：1. 节能高效：变频器主电路通过将输入的固定频率交流电转换为可调频率的交流电供电给电机，可以根据实际需要调整电机的转速，从而实现节能和高效运行。
变频器电抗器滤波器介绍
变频器电抗器滤波器介绍
一、变频器
变频器是一种电气设备，能把交流电的交流电源输入变为不同频率和电压的相应交流电输出，可实现电机的经济运行。
根据变频器结构、工作原理分为调速调频器、全桥整流变频器、整流放大变频器、多电压换流变频器和调频交流变频器等。
1、调速调频器
调速调频器是控制电动机转速的重要装置，可将交流电源输入，输出电流可以在频率、电压和节目调速范围内得到调节，从而、改变电机的输出功率。
它的结构简单，调速范围宽，易于操作，可以实现恒速、恒频和恒载运行等功能。
2、全桥整流变频器
全桥整流变频器是将交流电（三相或一相）经由调节全桥整流器和变频器的电路组成的复合电路，将输入的交流电转换成不同频率、相位和电压的输出，实现电机的调速、节能和经济运行等功能。
3、整流放大变频器
整流放大变频器是一个可控硅控制的变频器，它可以将交流电源的输入直接转换成无端电压和电流的调节，从而调节电机的转速、功率和节省能源。
它的特点是电路结构简单、可靠性高，控制准确，可以实现恒载和集中控制等功能。
4、多电压换流变频器。
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RFI Filters
dV/dt Filter
»Actual measurement on a drive of 200A on load: POWER ELECTRONICS
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Variable Speed Drives ELECTRIC INTERFERENCES (NOISE) CONDUCED EMI 最后, 需有一个滤波器 处 理由斩波信号转换成 正 弦波信号: 这就是 Sinusoidal Output Filter (LC电路在变频器输出端). 噪声依赖于电容和dV/dt因 素.电容在安装时是可变量 . dV/dt 依赖于变频器. 若 dV/dt 减小到可以几乎忽略 的情况下, 噪声也就几乎 消失了. The result:
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Variable Speed Drives ELECTRIC INTERFERENCES (NOISE) RADIATED EMI 电磁噪声幅射可以通过以下方法来解决:
•
•
使用金属导体共地.
使用屏蔽电缆.
•
变频器本身的金属外壳.
»Power wires screened
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Variable Speed Drives ELECTRIC INTERFERENCES (NOISE) CONDUCED EMI 噪声内部信号传导干扰可以通过以下两种途径来解决: • 噪声耦合到变频器输入信号 推荐使用 RFI 输入滤波器 (射频干扰) 也称 EMC 滤波器 (电磁兼容). Regulation which controls the selection of these filters is UNE-EN 61800-3/A11:2002. See details on Annex I.
变频器造成的失真只要有以下两类: 1. 谐波失真: 产生于 整流桥. 2. 电磁噪声: 产生于 逆变器.
我们分析他们的形成和采用不同的方法减少它们, 特别是采用不同的滤波器.
4
2
变频器 谐波失真
5
Variable Speed Drives DISTORTIONS 谐波失真
什么是“谐波”?
现已证实任何周期的波形 (方波,三角 波, …) 都可以由不同相序和频度的正 弦波叠加而成. 所有这些下弦波就组成 了谐波的分量.
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Variable Speed Drives DISTORTIONS 谐波失真
怎样补偿输入谐波失真?
1. 输入电抗器又称电抗感应器.可置于整流桥输入端，实现以下两个功能: • 一方面保护整流桥，免于受电网电压波动的影响. • 另一方面, 他们过滤掉谐波， 使电流正弦波平滑. 他们也可置于直流总线. 但此方案使整流桥得不到相应的保护, 但此方 案不失为一个低成本的方案.
输入电压波形失真，能产生以下重要影响： 它能影响使用单相电压的设备比如计算机和其它的低压设 备. 对设备分发系统产生不需要的共振.
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Variable Speed Drives DISTORTIONS 谐波失真
输入谐波电流的影响？ 功率因素下降. 变压器.电线.等的过载 …
功率因素修正电容的过载.
»Actual measurement on a drive of 200A on load: Competitor
Rg 门极电阻 ，控制负载的 “电容量” 使之与 IGBT一致.
»Actual measurement on a drive of 200A on load: POWER ELECTRONICS
Classifying Criteria First environment Non restricted distribution Restricted distribution Second environment Input current 100A Input current > 100A
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Variable Speed Drives ELECTRIC INTERFERENCES (NOISE)
dV/dt滤波器的功能
3rd Level: Filters Power Electronics变频器, 集成了 dV/dt 输出滤波器. 此滤波器, 前面解 释过, 由线圈组成, 串联在输出端， 它执行着过滤尖峰脉冲的作用. The Inductances result: 2nd Level: Cooling 1st Level: Electronic Power Supply
»Actual measurement on competitor drive of 200A on load 21
Variable Speed Drives ELECTRIC INTERFERENCES (NOISE)
dV/dt滤波器的功能
为解决此问题, Power Electronics研 究出 IGBTs的门极电阻, 保证尖峰脉 冲不超过限值.
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Variable Speed Drives ELECTRIC INTERFERENCES (NOISE) CONDUCED EMI
噪声内部信号传导干扰可以通过以下两种途径来解决:
•
噪声耦合到电机电流. 使用输出共模滤波器, 假设相关噪音为共模噪音，也就是说噪 音信号相连的存在于相与地之间和电机绕组与大地之间的电容。 这噪音对轴承存在危害。 使用 dV/dt 输出滤波器, in case of the coupled noise is differential noise, that means, noise signal coupled to the capacitances existing between phases. This noise will produce isolation drillings and additionally will increase the dV/dt factor. These filters can be:假设相关噪音为微分噪音， 也就是说，通过线间电容 • Output Inductance (output coils in series, one per phase) • Iron Dust Toroids, in all output phases.
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Variable Speed Drives DISTORTIONS 谐波失真 12 脉rives DISTORTIONS 谐波失真 12 脉冲整流系统.
当整流桥导通时，输入电压比总 线电压高.
输入电抗器避免了完全充电并且 使波形更加平滑，得到适合的方 形波.
»Harmonic content of a squared wave
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Variable Speed Drives DISTORTIONS 谐波失真
输入谐波电流会产生哪些影响?
谐波增加了导电体和变压器的RMS值，这“额外”的电流值是不真实 的（它不能工作），但是因为这个电流，变压器和导线都必须增加 截面积来阻止导体的过热影响。
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Variable Speed Drives DISTORTIONS 谐波失真 12 脉冲整流系统. 我们可以假设一个理想的整流系统, 假设一些方波信号输入作为参考. 考虑有两个副边输入, 解释如前, 输入两相差 30º 相位电流给整流器, 结 果就是一个更平滑的电流提供给逆变部分:
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3
变频器 电磁干扰（噪声）
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Variable Speed Drives ELECTRIC INTERFERENCES (NOISE) dV/dt滤波器的功能 可以检测到变频器输出波形如下:
This is the result of the inverter bridge action. Show film
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Variable Speed Drives ELECTRIC INTERFERENCES (NOISE)
2. 使用有源谐波滤波器. 他们分析变频器产生的谐波分量 ，同时产生极性相反的谐波分量与之 相互抵消.
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Variable Speed Drives DISTORTIONS 谐波失真
怎样补偿输入谐波失真?
3. 安装12脉冲系统. 如果我们把整流桥分成两个整流桥输入 每个整流桥输入电压互 相错开30度相位角, 在理论上11次以下的谐波分量将得到有效的 控制. • 因此，变压器需要有两个副边，一个是星连接，一个是三 角连接。 • 负载的一半将由第一个副边提供 ,剩下的由第二个副边提供， 他们产生相差 30º 相位角的电流. • 这可以很容易看到 5th and 7th 谐波完全消失.
变频器和滤波器
分类和应用
变频器和滤波器应用范围
目录
1. 变频器.失真. 2. 变频器.谐波失真. 3. 变频器.电磁干扰.(噪声) 4. 附件 I. Norm UNE-EN 618003/A11:2002 5. 附件 II. 滤波器摘要.
2
1
变频器失真
3
Variable Speed Drives DISTORTIONS 变频器造成的失真
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4
Annex I Norm UNE-EN 61800-3/A11:2002
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Annex I ELECTRO-MAGNETIC COMPATIBILITY NORM UNE-EN 61800-3/A11:2002 Limits application in the measurement of the Conduced Perturbations
dV/dt滤波器的功能
通过增加 dV/dt 斜坡可以的减少变频器损耗, 这样就充许变频器损耗更小的功 率，因此他们的更小
Drive 132kW 132kW
dV/dt 800V/µ s 4000V/µ s
Losses 1380W 1100W
增大dV/dt斜坡这种方法最大的危 害就是： 会在变频器输出端产生 尖锐的过脉冲电压， 此电压远 远高过电机输出. 此电压可以通过跟其他品牌变 频器比较而对比出来: