变频技术的基本类型
08年变频器题库(有答案)
《变频技术及应用》题库一、填空题1、按照直流电源的性质不同，变频器可以分为电压型、电流型两大类，按照输出电压调节方式不同，变频器可以分为脉冲幅值调制（PAM）、脉冲宽度调制（PWM）两大类。
2、交-直-交变频器的主电路包括3个组成部分：整流电路、逆变电路、中间电路。
3、电流型变频器，其特点是中间直流环节采用大电感作为储能环节，无功功率将由电感来缓冲。
4、变频器中，整流器的作用是将交流电转变成直流电，逆变器的作用是将直流电转变成交流电。
5、 PWM 叫做脉冲宽度调制方式。
6、变频器的控制电路常由运算电路、检测电路、驱动电路、控制信号输入/输出电路等电路组成。
7、变频器的基本类型按照原理可以分交-直-交（间接）和交-交（直接）变频器两大类。
8、按照变频器的控制方式可以分成： U/F控制（VVVF控制）、转差频率控制（SF控制）、矢量控制（VC控制）。
9、电力电子元器件中属于不可控型的器件有：电力二极管（PD），半控型的器件有：晶闸管（SCR），全控型的器件有门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应晶体管（P-MOSFET）等。
10、交-直-交变频器又叫间接变频器，它是将工频交流电通过整流器变成直流电，再经过逆变器将直流电变成交流电的过程。
11、PLC数据通信时，按同时传送数据的位数分为：串行通信和并行通信。
12、数据传送的方式有单工通信、半双工通信、全双工通信。
13、数据传送的介质有双绞线、同轴电缆、光纤/光缆等。
14、串行接口分为RS-232C、 RS-422、 RS-485 。
15、PLC的模拟量输出 0～5V 电压或 4～20mA 电流。
16、利用变频器进行电动机的调速控制时，只需改变变频器内部逆变电路换流器件的开关顺序，即可达到对输出进行换相的目的。
17、规定为变频器从接收到计算机（PLC）来的数据到传输应答数据之间的时间，为等待时间。
18、总和校验代码是指被校验的ASCII码数据的总和，即为二进制的数的为数。
变频器的类型和应用场景
变频器的类型和应用场景随着科技的不断发展和工业自动化的普及，变频器作为一种重要的电机控制装置，在现代工业生产中起到了至关重要的作用。
本文将介绍变频器的类型以及它们在不同应用场景中的具体应用。
一、变频器的类型1. 低压变频器低压变频器是最常见和普及的一种变频器类型。
它通过电压变换来控制电动机的转速，使其在不同负载条件下运行效果更佳。
低压变频器广泛适用于工业生产、建筑、制造业等场景中。
2. 中压变频器相比于低压变频器，中压变频器的功率较大，适用于一些更大型的设备和系统。
它能够提供更大的电流输出，更好地满足生产线的需求。
3. 高压变频器高压变频器是用于大型动力设备的控制的一种变频器类型。
它能够为电动机提供更高的电压和电流，并适用于发电厂、钢铁厂和大型制造业等行业。
二、变频器的应用场景1. 工业生产工业生产是变频器最常见的应用领域之一。
在制造业中，变频器可用于控制机械设备的启停、转速和运行方向。
通过变频器的精确控制，不仅可以提高生产效率，还可以减少能源消耗和设备的损耗。
2. 建筑领域变频器在建筑领域的应用也非常广泛。
例如，在空调系统中使用变频器可以根据室内外温度和需求动态地调节空调的运行状态，实现节能和舒适的效果。
此外，变频器还可以用于控制电梯、水泵、风机等设备，提高其运行效率和智能化水平。
3. 交通运输在交通运输中，变频器在电动汽车和高铁等领域具有重要应用。
变频器可以根据车速和负载情况动态地调整电机的转速，实现能量的高效利用和系统的稳定性。
同时，变频器还可以提供多种运行模式，如启动、刹车和回馈能量，提升交通工具的性能和驾驶体验。
4. 农业领域农业领域也是变频器的重要应用领域之一。
通过变频器的控制，可以调节农业机械设备的运行速度和转向，提高农机的工作效率和种植质量。
同时，变频器还能够根据不同的作物需求，实现精确的水肥一体化控制，提升农田的产量和资源利用效率。
总结起来，变频器是一种在工业自动化和电机控制中起到关键作用的装置。
变频器技术培训资料
常见类型及其特点
电压型变频器
电流型变频器
直流回路的滤波是电容，输出电压为矩形波， 输出电流近似正弦波，抑制过负载能力强， 调速范围较大。
直流回路的滤波是电感，输出电流为矩形波， 输出电压近似正弦波，适用于频繁加减速的 场合。
通用型变频器
专用型变频器
适用于各种负载类型，具有多种可供选择的 功能。
针对某一类负载特性设计的，如风机、水泵 等。
数据类型与运算
02
熟悉不同数据类型（如整型、浮点型、布尔型等）及其运算规
则。
控制结构与逻辑
03
掌握条件语句、循环语句等控制结构，以及逻辑运算的应用。
常用编程语言介绍
C语言
了解C语言的基本语法、函数库和 编程技巧，以及在变频器编程中 的应用。
PLC编程语言
熟悉PLC（可编程逻辑控制器）编 程语言的特点和常用指令，如LD （逻辑与）、OR（逻辑或）等。
在进行危险操作时，必须佩戴 相应的个人防护装备。
应急处理预案制定
01 制定针对变频器可能发生的紧急情况的应急处理 预案。
02 预案应包括应急组织、通讯联络、现场处置、医 疗救护、安全防护等方面的内容。
03 对操作人员进行应急培训，确保其熟悉应急预案 并能够迅速有效地应对紧急情况。
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整流单元
将工作频率固定的交流电转换为 直流电。
高容量电容
存储转换后的电能。
逆变单元
由大功率开关晶体管阵列组成电 子开关，将直流电转化成不同频 率、宽度、幅度的方波。
控制器
按设定的程序工作，控制输出方 波的幅度与脉宽，使叠加为近似 正弦波的交流电，驱动交流电动
机。
关键部件功能介绍
变频器的基本结构与选择
变频器的基本结构与选择变频器（Variable Frequency Drive）是一种能够根据需求改变驱动电机转速的设备。
它广泛应用于工业生产中，可以提高设备的运行效率、降低能耗，并且具备一定的保护作用。
本文将介绍变频器的基本结构与选择方案。
一、变频器的基本结构1.输入滤波器：用于滤波和抑制变频器输入端的电磁干扰，并起到保护设备的作用。
2.整流器：将交流电源变为直流电源，一般采用整流器桥式电路，可以保证直流电压的稳定性。
3.中间电路：由电容器和电感组成，起到平衡输出电压波动的作用，并且可以存储能量，提供瞬时功率。
4.逆变器：将直流电压转换为交流电压，一般采用IGBT（绝缘栅双极型晶体管）作为开关元件。
5.输出滤波器：用于滤除逆变器输出端的谐波和高频噪声，确保输出电压的纹波度和稳定性。
6.控制电路：包括运算放大器、比较器、时序控制电路等，用来控制变频器的工作频率、输出电压、起停、变频等功能。
二、变频器的选择1.负载类型：根据负载类型选择适用的变频器，常见的负载类型有离心负载、恒力负载、回转负载等，不同负载类型对变频器的要求有所不同。
2.额定功率和额定电流：确定所需要的变频器额定功率和额定电流，一般根据负载的功率和电流来选择。
3.过载能力：变频器的过载能力是指在短时间内承受额定转矩的能力，根据负载的起动过程和运行过程来确定变频器的过载能力。
4.控制方式：根据实际需求选择适用的控制方式，常见的有V/F控制、矢量控制、直接转矩控制等。
5.过载保护：变频器应具备过载保护功能，可以通过电流保护、温度保护等方式来实现。
6.编码器反馈：对于需要精确控制和定位的负载，需要通过编码器反馈来提供位置和转速信息。
7.通讯功能：变频器应具备通讯功能，可以与上位机或其他设备进行数据传输和控制。
8.故障诊断功能：变频器应具备故障自诊断和报警功能，可以方便地排查故障并提供相应的解决方案。
9.品牌和售后服务：选择知名品牌的变频器，可以保证产品的质量和可靠性，并且能够提供完善的售后服务。
变频器驱动的电机类型及特点比较
变频器驱动的电机类型及特点比较在工业自动化领域中，电机是最为常见且重要的设备之一。
而电机驱动系统中的变频器在控制电机速度和转矩方面起着至关重要的作用。
本文将对常用的变频器驱动的电机类型进行比较，分析它们的特点和适用场景。
一、感应电机（异步电机）感应电机是最常见的电机类型之一，其结构简单且成本较低。
在工业生产中，感应电机广泛应用于各种领域，包括风机、泵、压缩机、传送机械等。
在变频器驱动下，感应电机具有以下特点：1. 宽速调节范围：感应电机在变频器的调节下，可以实现较宽的速度调节范围，从低速到高速皆可满足需求。
2. 启动转矩大：感应电机在变频器驱动下，能够提供较大的启动转矩，适用于一些启动转矩较大的设备。
3. 效率较低：相比于其他电机类型，感应电机的效率较低。
当变频器处于低速调节状态时，效率下降较为明显。
二、永磁同步电机永磁同步电机利用永磁体的特性，具有优异的性能表现。
随着技术的发展，永磁同步电机在工业应用中得到了广泛的推广。
在变频器驱动下，永磁同步电机具有以下特点：1. 高效率：永磁同步电机的效率相比于感应电机更高，在变频器驱动下尤为明显。
能够降低能耗，提高整个系统的效率。
2. 高功率密度：永磁同步电机具有较高的功率密度，体积小、重量轻，适用于一些对体积要求较高的场景。
3. 高精度控制：永磁同步电机通过变频器驱动，可以实现精准的速度控制和转矩控制。
三、有刷直流电机有刷直流电机是一种传统的电机类型，其结构简单、稳定性较高，在一些特定场景中仍然得到广泛应用。
在变频器驱动下，有刷直流电机具有以下特点：1. 调速性能好：有刷直流电机在变频器控制下，可以实现很好的调速性能，且调速范围广。
2. 转矩波动小：相比于其他类型的电机，有刷直流电机的转矩波动相对较小，适用于对转矩要求较高的场景。
3. 维护成本低：有刷直流电机相比于其他类型的电机结构较为简单，故维护成本较低。
综上所述，不同类型的电机在变频器驱动下具备不同的特点和适用场景。
变频器分类与原理
变频器分类与原理变频器是一种可以改变电源频率的设备。
它通过将输入的直流电转换为高频交流电，然后通过变压器将其转换为所需要的电流频率和电压输出。
变频器在工业和家庭中被广泛使用，例如在交流电动机的速度控制中，以及在空调和电冰箱等家用电器中。
根据其工作原理和应用领域的不同，变频器可以分为几种不同的类型。
下面将介绍四种常见的变频器类型。
1.电机驱动变频器：这是最常见的变频器类型，也被称为矢量变频器。
它主要用于控制交流电动机的转速和扭矩。
电机驱动变频器根据电机的电流和转速等参数进行监测和控制，以实现电机的精确控制。
它在工业生产线、机床、输送带和泵等设备中广泛应用。
2.电网接入变频器：这种变频器类型主要用于将交流电网的电能转换为所需的频率和电压输出。
它将电网的直流电转换为交流电，并通过变压器将其输出为所需的电力。
电网接入变频器广泛应用于可再生能源发电、电网稳压和电网扩建等领域。
3.家用电器变频器：这种变频器类型主要用于家用电器的控制和调节。
例如，空调、电冰箱等家用电器中的变频器可以控制电机的转速，以调节制冷或制热效果，并提高能效。
家庭光伏发电和智能家居系统中也广泛使用家用电器变频器来实现电力的管理和优化。
4.高压直流变频器：这种变频器类型主要用于将交流电转换为高压直流电以供电的应用。
高压直流变频器主要用于高压输电和交流电力转换系统，可以提高输电效率和能源利用率。
同时，它还可以实现直流电能的逆变，将高压直流电转换为交流电。
无论是哪种类型的变频器，其工作原理都是类似的。
变频器主要由直流电源、中频逆变器、变压器和反馈控制等组成。
直流电源将输入的交流电转换为直流电，然后通过中频逆变器将其转换为高频交流电。
变压器将高频交流电转换为所需的电流频率和电压输出。
反馈控制系统可以监测电机的转速、电流和温度等参数，并根据设定值进行控制和调节。
总之，变频器是一种重要的电力转换设备，可以实现电源频率和电压的调节。
无论是工业生产线、家庭电器还是电力系统，都离不开变频器的应用。
变频器原理及应用ppt完整版
未来发展趋势预测和机遇挑战剖析
01
发展趋势
随着新能源、智能制造等新兴产业的快速发展，变频器市场需求将不断
增长，同时产品将向高性能、高可靠性、节能环保等方向发展。
02
机遇
国家政策的支持以及新兴市场的开拓为变频器行业带来了巨大的发展机
遇，如“一带一路”倡议、工业4.0等。
03
挑战
国际贸易环境的变化、原材料价格波动以及技术更新换代速度加快等因
作用
在工业生产中，变频器被广泛应用于电动机的速度控制和节能领域。通过调节 电源频率，变频器可以实现对电动机的无级调速，满足不同生产工艺对电机速 度的需求。
变频器分类与特点
01
分类：根据电压等级、功率大小、控制方式等，变频器可分 为低压变频器、中压变频器、高压变频器等类型。
02
特点
03
调速范围广，可实现无级调速；
03
变频器可用于太阳能、风能等新能源发电系统中，提高能源利
用效率。
案例分析：典型行业解决方案
电力行业
变频器在电力行业中的应用主要包括风力发电、火 力发电和水力发电等。通过变频器对发电机组的转 速进行精确控制，可实现电力系统的稳定运行和能 源的高效利用。
石油化工行业
变频器在石油化工行业中的应用主要包括输油泵、 压缩机、搅拌器等设备。通过变频器对设备的运行 速度进行精确控制，可实现石油化工生产过程的优 化和能源的节约。
输标02入题
对于过压和欠压故障，应检查输入电源电压是否稳定， 并调整变频器参数以适应电源电压波动。
01
Hale Waihona Puke 03在排除故障时，应注意安全操作规范，切勿带电操作 或随意拆卸变频器内部元器件。同时，建议定期对变
三相异步电机矢量变频
三相异步电机矢量变频三相异步电机作为现代工业中最为常见的电动机类型之一，其性能与运行效率对于整个工业体系的能源消耗和生产力具有重要影响。
随着科技的不断进步，对于三相异步电机的控制技术要求也日益提高。
其中，矢量变频技术作为一种先进的电机控制技术，为三相异步电机的高效、稳定运行提供了有力支持。
一、三相异步电机的基本原理三相异步电机是利用三相交流电源供电的一种交流电机。
其工作原理基于电磁感应定律，即当定子绕组通入三相交流电时，会在定子中产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场以同步转速在定子中旋转，同时切割转子导条，从而在转子导条中产生感应电流。
这个感应电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，从而使转子转动。
二、矢量变频技术的引入传统的三相异步电机控制方法主要依赖于电机的稳态模型，难以实现对电机转矩和磁场的独立控制。
这在一定程度上限制了三相异步电机的性能发挥和节能潜力。
为了解决这一问题，矢量变频技术应运而生。
矢量变频技术，又称磁场定向控制或矢量控制，是一种基于电机动态模型的高性能控制方法。
它将三相异步电机的定子电流分解为磁场产生分量和转矩产生分量，并分别进行控制。
通过这种方法，可以实现对电机磁场和转矩的独立、精确控制，从而显著提高电机的运行效率和动态性能。
三、矢量变频技术的实现矢量变频技术的实现主要依赖于坐标变换和PWM（脉宽调制）技术。
坐标变换包括Clarke变换和Park变换，它们可以将三相异步电机在定子坐标系下的数学模型转换为旋转坐标系下的数学模型，从而简化控制算法的设计和实现。
PWM技术则用于将控制算法输出的电压或电流指令转换为适合逆变器开关的PWM信号，以驱动电机运行。
在矢量变频控制系统中，通常需要测量电机的转速、转子位置以及定子电流等信号作为反馈信号。
这些信号经过处理后与给定值进行比较，产生误差信号。
误差信号经过控制器（如PI控制器）的调节后输出控制指令，再经过坐标变换和PWM调制后驱动电机运行。
通过这种方法，可以实现对电机转速、转矩和磁场的精确控制。
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滤波电路
整流电路输出是脉动直流电压。要想得到稳恒的 直流电压，必须加以滤波。 CF1和CF2为滤波电 容。滤波电路的作用是滤除整流后的电压纹波。 此外，还具有在整流器和逆变器之间的去耦作用， 消除相互干扰。由于电解电容器的容量和耐压值 的限制，滤波电容通常采用多个电容器串并联成 一组。因为大电解容器的电容量存在着离散性， 所以CF1和CF2的容量不一定完全相等。其结果是 两组电容器所承受的电压Ud1和Ud2不平衡，使得 承受电压较高的一组电容器容易击穿。为使CF1和 CF2两端电压相等，在CF1和CF2各并联一只阻值 相等的电阻R1和R2，以均衡CF1和CF2两端电压。
SPWM调制技术
PWM方法源于无线电中的载波调制技术。 在交流异步电动机变频调速中，通常采用 正弦波脉冲宽度调制（Sinusoidal PWM） 方法，简称SPWM。在PWM中，如果脉冲 宽度和占空比的大小，按正弦规律分布， 则为正弦波脉宽调制（SPWM）。从脉宽 调制的极性来看，有单极性调制和双极性 调制两种方法。
单极性调制原理
三角波单极性调制SPWM原理如图3-3所示。以 正弦波USi 作为参考调制信号,用三角波Uti 作为 载波信号。如果正弦波信号和三角信号都是正 极性信号，称为单极性SPWM调制。图3-3中， 在比较器A的“+”端输入正弦波参考调制信号电 压USi，在A的“-” 端输入三角波载频信号电压 Uti。当 USi> Uti时，电压比较器A输出高电平。 当USi< Uti时，电压比较器A输出低电平。在电 压比较器A输出端就得到了SPWM电压脉冲序 列。在SPWM脉冲序列中，各脉冲的幅度相等， 而脉冲宽度不等。
将上述SPWM波形应用到图3-1所示的电路 中，在正弦参考调制信号和三角波载波信 号的交叉点时刻控制IGBT的导通与关断。 正半周时，将SPWM信号加到VT1和VT4基 极，使VT1和VT4按照脉冲电平及规律进行 通断工作。此时，VT2和VT3关断。负载电 流由“a”到“b”。在负半周时，将SPWM信 号加到VT2和VT3基极，使VT2和VT3按照 脉冲电平及规律进行通断工作，此时，VT1 和VT4关断。负载电流由”b”到“a”。可见， 流经负载的电流是正负交替的交流电。
目前，较普遍的变频调速系统是恒幅脉宽调制（PWM）变频 电路。三相或单相交流电压经整流器整流滤波后得到直流电压， 将这个恒定的直流电压输入逆变器，调节逆变器的脉冲宽度和 输出频率来实现调压调频的双重任务。 在频率一定时如果可调宽度增加则电压平均值增加。也就是增 大了占空比 如图3-1所示为单相逆变电路，其实质是直流斩波器，电路以 IGBT为逆变管。通过控制逆变管VT1、VT4和VT2、VT3的交 替导通和关断时间，达到控制逆变电器的输出波形与频率的目 的。图3-2所示为单相逆变器输出波形，由图3-2可以看出逆变 管VT1，VT4在基波频率的正半周多次重复（图中画出7次导 通关断）导通与关断，而逆变管VT2、VT3在负半周内也同样 导通和关断同样次数，如果使逆变管导通的时间间隔象正弦函 数一样变化，逐渐增大，再逐渐减小；而等幅不等宽的脉冲电 压面积，接近于所对应正弦波电压面积，则逆变器的输出电压 将很接近基波电压，高次谐波电压将大为减小。若采用高速开 关器件和计算机控制，使逆变器的输出脉冲次数增多，逆变器 输出电压则更为理想，因此PWM型逆变电路广泛用于交流异 步电动机变频调速。
变频器的组成
变频器按变换方式可分两大类，即 交—交变频器和交—直—交变频器。 交—交变频器 交—交变频器是将电网工频交流电变 换成为频率和电压连续可调的交流电。 图3-6所示为单相交—交变频器主电 路原理示意图。由图中可以看出，控 制正组桥和反组桥交替的导通，在负 载上就可以产生新的电压和频率的交 流电。因为没有中间直流环节，所以， 能量转换效率高。但输出频率较低， 一般为0~25HZ, 它广泛应用于大功率 的三相异步电动机和同步电动机低速 下变频调速。但由于交—交变频器输 交—交变频器可分为 出频率低和功率因数低，其应用受到 1、方波型交—交变频器 2、正弦波型交—交变频器 制约。
限流电路 指示电路
均 压 电 阻
整流电路
在SPWM变频器中，大多采用桥式全波整 流电路。在中小型变频器中，整流器件采6组成了三相桥式不 可控全波整流电路。通常小功率变频器多 采用单相220V整流。大功率变频器通常采 用380V整流。当输入交流电压为380V时， 整流后的脉动直流峰值电压可达537V，平 均电压可达515V。
变频器发展趋势
1．智能化 2．专业化 3．模块化 4．环保化
变频器功能与应用
1．节能 2．自动控制 3 . 提高产品质量
PWM变频调速控制技术
脉宽调制技术（Pulse Width Modulation PWM）是变频器的控制技术之一。各种逆 变电路多采用PWM技术，这种技术也是自 动控制中常用的技术手段之一。PWM控制 方式，就是对逆变电路开关器件的通断进 行控制，使输出端得到一系列幅值相等而 宽度不同的方波脉冲。通过控制这些方波 脉冲的宽度和占空比来调节平均电压。
由图3-4可知，脉冲宽度也就是开关器件的导通 关断时间，它取决于两个比较电压USi和Uti 的 交叉点及交叉点之间的距离（时间）。在这个 序列脉冲中，占空比是按正弦规律变化的。所 以脉冲序列的瞬时电压平均值也是正弦规律。 但采集两个比较电压USi和Uti 的交叉点及交叉 点之间的距离是非常困难的。只有采用计算机 技术，才能在较短的时间内，计算出正弦波与 三角波的所有的交叉点，并且使逆变器的功率 开关器件按各交叉点所规定的时刻有序导通或 关断。
交—直—交变频器的组成
交—直—交变频器是先 将电网工频交流电经过 整流器变换成直流电， 再经过逆变器变换成电 压和频率任意可调的交 流电。交—直—交变频 器是应用最为广泛的变 频器。它由主电路和控 制电路组成，主电路包 括整流器，中间直流环 节和逆变器，其基本组 成如图3-7所示。
变频器主电路
1 .交—直变换环节 交—直变换电路就 是整流滤波电路。 其任务是将工频电 源的三相或单相交 流电变换成稳恒的 直流电。因整流后 的直流电压比较高， 其电路结构具有特 殊性。交—直变换 电路如图3-8所示。