变频器基础知识
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。
变频器入门知识
第一、什么是变频器？
通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC）。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即变频器。
n = 60f/p n: 同步速度 f: 电源频率 p: 电机极数 改变频率和电压是最优的电机控制方法，如果仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，该问题就非常突出。为了防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。
⑤按用途分是属于高性能通用变频器.
第三、变频器有什么分类?
变频器的分类方式很多,这里主要对交-直-交变频器进行分类.
①按直流电源的性质分:电流型变频器和电压型变频器.
②按输出电压调节方式分:PAM方式、PWM方式和高载波变频率PWM方式.
③按控制方式分:U/F控制、转差频率控制、矢量控制.
高性能通用变频器主要分三类:有速度传感器的矢量控制变频器、无速度传感器的矢量控制变频器、无速度传感器的直接转矩矢量控制变频器。
变频器基础知识
变频器基础知识变频器基础知识引言随着现代工业的不断发展，变频器作为一种电力传动装置，已经成为许多行业中必不可少的设备。
本文将介绍变频器的基础知识，包括变频器的工作原理、组成部分、常见应用领域以及使用注意事项。
一、工作原理变频器是一种将固定频率（通常为50Hz或60Hz）的电源电压通过电子技术转换为可调节频率和电压的设备。
其工作原理主要基于斯托克斯定理和电磁感应定律。
通过变频器可以将电机的电源电压和频率进行调整，实现电机的调速、调转和定位等功能。
二、组成部分1.整流器和滤波器：整流器用于将交流电转换为直流电，滤波器则用于平滑直流电流，以减小电流的脉动。
2.逆变器：逆变器将直流电转换为交流电，并且可以调节输出频率和电压。
3.控制器：控制器是变频器的核心部分，其中包括微处理器、运算控制器和其他电路。
控制器根据输入的信号和控制指令，通过调节整流器和逆变器的工作方式，控制变频器的输出频率和电压。
三、常见应用领域1.工业自动化：变频器广泛应用于工业生产线中，用于调节电机的转速和负载，实现生产过程的自动化控制。
特别是在需要对转速和运动进行精确控制的行业，如冶金、化工、纺织等领域。
2.电梯及自动扶梯：变频器在电梯和自动扶梯中的应用，可以实现平稳的启停和多速调节功能，提高乘客的乘坐舒适度和安全性。
3.空调和通风系统：变频器在空调和通风系统中的应用，可以根据室内环境的需求，调节供电电压和频率，控制风机的转速和风量，实现节能效果。
4.泵和风机控制：变频器能够根据水流或气流的需求，调节电机的转速和功率输出，实现泵和风机的控制。
这在水处理、给排水系统和工农业用途中有广泛应用。
四、使用注意事项1.选择合适的变频器：根据不同应用领域和工作环境的需求，选用适合的变频器型号和规格。
考虑到功率、电压、频率、保护等要素，确保变频器的稳定和可靠运行。
2.电气安全：变频器工作时产生的高压和高温要注意防护，避免触电和短路等事故。
3.接线和布线：正确连接变频器、电机和电源等设备，采取恰当的线路布置和屏蔽措施，避免电磁干扰和信号干扰。
变频器基础知识及应用指南
去 掉 减 速 器
图4-4 用变频器取代减速器
5. 增强带负载的能力
4. 开关元器件应满足的条件
图3-4 开关元器件的条件
开关元器件应满足的条件
1.
能承受足够大的电压和电流 2. 允许长时间频繁接通和关断 3. 接通和关断的控制十分方便 IGBT的特点：
耐压1200V 开关频率高达30 ~ 40KHZ 驱动电路电流小，功耗很少
6. GTR大功率晶体管
~380
50HZ
N
图3-7 变频器主电路结构图
控制端子接线图
9. 整流和滤波电路
图3-8 整流和滤波电路
10. 充电过程的限流电路
图3-9 合上电源时的充电过程
11. 逆变电路的基本结构
图3-10 逆变电路的结构
a） 逆变电路 b）输出电压波形 c）输出电压等效波形
1、测试整流电路 找到变频器内部直流电源的P(positive)端和N(negative)端，将万用表调到电阻X10档，红表棒接 到P，黑表棒分别依到R、S、T，应该有大约几十欧的阻值，且基本平衡。相反将黑表棒接到P端，红 表棒依次接到R、S、T，有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接到N端，重复以上步骤，都应得到 相同结果。如果有以下结果，可以判定电路已出现异常，A.阻值三相不平衡，可以说明整流桥故障。 B.红表棒接P端时，电阻无穷大，可以断定整流桥故障或起动电阻出现故障。
三.变频器调速原理
1.变频调速原理
~ 380V 50HZ
f = 0~ 500HZ
图 3-1 变频调速 • 变频调速 f • 变极对数调速 P • 变转差率调速 S
2. 交—直—交变频器基本结构
整 流 器
滤 波 器
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
变频器基础原理知识
变频器基础原理知识1.变频器基础1: VVVF 是Variable Voltage and Variable Frequency 的缩写，意为改变电压和改变频率，也就是人们所说的变压变频。
2: CVCF 是Constant Voltage and Constant Frequency 的缩写，意为恒电压、恒频率，也就是人们所说的恒压恒频。
我们使用的电源分为交流电源和直流电源，一般的直流电源大多是由交流电源通过变压器变压，整流滤波后得到的。
交流电源在人们使用电源中占总使用电源的95％左右。
无论是用于家庭还是用于工厂，单相交流电源和三相交流电源，其电压和频率均按各国的规定有一定的标准，如我国大陆规定，直接用户单相交流电为220V，三相交流电线电压为380V，频率为50Hz，其它国家的电源电压和频率可能于我国的电压和频率不同，如有单相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，标准的电压和频率的交流供电电源叫工频交流电。
通常，把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。
为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。
把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。
一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。
对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。
变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。
对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行整理，可以输出标准的正弦波，叫变频电源。
一般变频电源是变频器价格的15－－20倍。
由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器。
变频器也可用于家电产品。
使用变频器的家电产品中，不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。
变频器基础知识
变频器基础知识变频器是一种用于改变交流电频率的电子设备，也被称为变频调速器或电机调速器。
其主要作用是将来自电源的交流电转换为所需的频率和电压以驱动电机运行。
变频器在工业生产和日常生活中起着重要作用，本文将介绍变频器的基础知识。
一、变频器的工作原理变频器通过将交流电转换为直流电，再将直流电转换为所需的频率和电压信号来控制电机运行。
其基本构成由整流器、滤波器、逆变器和控制电路组成。
首先，交流电通过整流器将交流电转换为直流电。
然后通过滤波器去除电流中的谐波和干扰，使电流更加稳定。
接下来，逆变器将直流电转换为所需的交流电频率和电压信号。
最后，控制电路根据设定的参数来调整逆变器的输出信号，以实现电机的精确控制。
二、变频器的优势和应用领域1. 节能降耗：变频器可以根据实际负载条件智能调整电机的转速和运行状态，实现节能降耗的效果。
通过减少机械设备的启停次数和降低设备的运行速度，可以降低电机的能耗，并减少电机的磨损和故障率，延长设备的使用寿命。
2. 调速控制：变频器具有精确的调速控制能力，可以根据实际需要灵活地调整电机的转速和运行方式。
无论是低速运行、中速运行还是高速运行，变频器都可以满足不同的工业生产和设备驱动需求。
3. 软启动和平稳运行：变频器具有软启动功能，可以使电机在启动过程中渐进加速，避免了电机启动时的冲击和压力。
此外，变频器可以实现电机的平稳运行，减小了机械设备的振动和噪音。
4. 提高生产效率：变频器可以根据工艺要求和实际需要调整电机的转速，从而实现生产过程的精确控制。
例如，在纺织、化工、食品等行业，通过合理地调整电机的转速和材料的输送速度，可以提高生产效率并减少产品质量缺陷。
变频器广泛应用于各个领域，如冶金、化工、食品、建筑、纺织、电力等。
无论是驱动机械设备，还是控制生产过程，都可以借助变频器来实现需要的电机调速和精确控制。
三、变频器的选型和安装注意事项1. 负载特性：在选择变频器时，需要考虑电机的负载特性和工作环境。
变频器基础知识大全
变频器基础知识大全1、什么是变频器?变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置.2、PWM和PAM的不同点是什么?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值方式.PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 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.3、电压型与电流型有什么不同?变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波石电感.4、为什么变频器的电压与电流成比例的改变?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.5、电动机使用工频电源驱动时,电压下降则电流增加;对于变频器驱动,如果频率下降时电压也下降,那么电流是否增加?频率下降(低速)时如果输出相同的功率则电流增加但在转矩一定的条件下电流几乎不变.6、采用变频器运转时,电机的起动电流、起动转矩怎样?采用变频器运转,随着电机的加速相应提高频率和电压,起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同,为125%~200%).用工频电源直接起动时,起动电流为6~7倍,因此,将产生机械电气上的冲击.采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长).起动电流为额定电流的1.2~1.5倍,起动转矩为70%~120%额定转矩;对于带有转矩自动增强功能的变频器,起动转矩为100%以上,可以带全负载起动.7、V/f模式是什么意思?频率下降时电压V也成比例下降,这个问题已在回答4说明.V与f 的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的,通常在控制器的存储装置(ROM)中存有几种特性,可以用开关或标度盘进行选择8、按比例地改V和f时,电机的转矩如何变化?频率下降时完全成比例地降低电压,那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变,将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向.因此,在低频时给定V/f要使输出电压提高一些以便获得一定地起动转矩这种补偿称增强起动.可以采用各种方法实现有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法9、在说明书上写着变速范围60~6Hz,即10:1,那么在6Hz以下就没有输出功率吗?在6Hz以下仍可输出功率,但根据电机温升和起动转矩的大小等条件,最低使用频率取6Hz左右,此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题.变频器实际输出频率(起动频率)根据机种为0.5~3Hz.10、对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定,是否可以?通常情况下时不可以的.在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)电压不变,大体为恒功率特性,在高速下要求相同转矩时,必须注意电机与变频器容量的选择.11、所谓开环是什么意思?给所使用的电机装置设速度检出器(PG),将实际转速反馈给控制装置进行控制的,称为“闭环”,不用PG运转的就叫作“开环”.通用变频器多为开环方式,也有的机种利用选件可进行PG反馈.12、实际转速对于给定速度有偏差时如何办?开环时,变频器即使输出给定频率,电机在带负载运行时,电机的转速在额定转差率的范围内(1%~5%)变动.对于要求调速精度比较高,即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合,可采用具有PG反馈功能的变频器(选用件).13、如果用带有PG的电机,进行反馈后速度精度能提高吗?具有PG反馈功能的变频器,精度有提高.但速度精度的植取决于PG 本身的精度和变频器输出频率的分辨率.14、失速防止功能是什么意思?如果给定的加速时间过短,变频器的输出频率变化远远超过转速(电角频率)的变化,变频器将因流过过电流而跳闸,运转停止,这就叫作失速.为了防止失速使电机继续运转,就要检出电流的大小进行频率控制.当加速电流过大时适当放慢加速速率.减速时也是如此.两者结合起来就是失速功能.15、有加速时间与减速时间可以分别给定的机种,和加减速时间共同给定的机种,这有什么意义?加减速可以分别给定的机种,对于短时间加速、缓慢减速场合,或者对于小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的,但对于风机传动等场合,加减速时间都较长,加速时间和减速时间可以共同给定.16、什么是再生制动?电动机在运转中如果降低指令频率,则电动机变为异步发电机状态运行,作为制动器而工作,这就叫作再生(电气)制动.17、是否能得到更大的制动力?从电机再生出来的能量贮积在变频器的滤波电容器中,由于电容器的容量和耐压的关系,通用变频器的再生制动力约为额定转矩的10%~20%.如采用选用件制动单元,可以达到50%~100%.18、请说明变频器的保护功能?保护功能可分为以下两类:(1) 检知异常状态后自动地进行修正动作,如过电流失速防止,再生过电压失速防止.(2) 检知异常后封锁电力半导体器件PWM控制信号,使电机自动停车.如过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等.19、为什么用离合器连续负载时,变频器的保护功能就动作?用离合器连接负载时,在连接的瞬间,电机从空载状态向转差率大的区域急剧变化,流过的大电流导致变频器过电流跳闸,不能运转.20、在同一工厂内大型电机一起动,运转中变频器就停止,这是为什么?电机起动时将流过和容量相对应的起动电流,电机定子侧的变压器产生电压降,电机容量大时此压降影响也大,连接在同一变压器上的变频器将做出欠压或瞬停的判断,因而有时保护功能(IPE)动作,造成停止运转.21、什么是变频分辨率?有什么意义?对于数字控制的变频器,即使频率指令为模拟信号,输出频率也是有级给定.这个级差的最小单位就称为变频分辨率.变频分辨率通常取值为0.015~0.5Hz.例如,分辨率为0.5Hz,那么23Hz的上面可变为23.5、24.0 Hz,因此电机的动作也是有级的跟随.这样对于像连续卷取控制的用途就造成问题.在这种情况下,如果分辨率为0.015Hz左右,对于4级电机1个级差为1r/min 以下,也可充分适应.另外,有的机种给定分辨率与输出分辨率不相同.22、装设变频器时安装方向是否有限制.变频器内部和背面的结构考虑了冷却效果的,上下的关系对通风也是重要的,因此,对于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位,尽可能垂直安装.23、不采用软起动,将电机直接投入到某固定频率的变频器时是否可以?在很低的频率下是可以的,但如果给定频率高则同工频电源直接起动的条件相近.将流过大的起动电流(6~7倍额定电流),由于变频器切断过电流,电机不能起动.24、电机超过60Hz运转时应注意什么问题?超过60Hz运转时应注意以下事项(1)机械和装置在该速下运转要充分可能(机械强度、噪声、振动等).(2) 电机进入恒功率输出范围,其输出转矩要能够维持工作(风机、泵等轴输出功率于速度的立方成比例增加,所以转速少许升高时也要注意).(3) 产生轴承的寿命问题,要充分加以考虑.(4) 对于中容量以上的电机特别是2极电机,在60Hz以上运转时要与厂家仔细商讨.25、变频器可以传动齿轮电机吗?根据减速机的结构和润滑方式不同,需要注意若干问题.在齿轮的结构上通常可考虑70~80Hz为最大极限,采用油润滑时,在低速下连续运转关系到齿轮的损坏等.26、变频器能用来驱动单相电机吗?可以使用单相电源吗?机基本上不能用.对于调速器开关起动式的单相电机,在工作点以下的调速范围时将烧毁辅助绕组;对于电容起动或电容运转方式的,将诱发电容器爆炸.变频器的电源通常为3相,但对于小容量的,也有用单相电源运转的机种.27、变频器本身消耗的功率有多少?它与变频器的机种、运行状态、使用频率等有关,但要回答很困难.不过在60Hz以下的变频器效率大约为94%~96%,据此可推算损耗,但内藏再生制动式(FR-K)变频器,如果把制动时的损耗也考虑进去,功率消耗将变大,对于操作盘设计等必须注意.28、为什么不能在6~60Hz全区域连续运转使用?一般电机利用装在轴上的外扇或转子端环上的叶片进行冷却,若速度降低则冷却效果下降,因而不能承受与高速运转相同的发热,必须降低在低速下的负载转矩,或采用容量大的变频器与电机组合,或采用专用电机.29、使用带制动器的电机时应注意什么?制动器励磁回路电源应取自变频器的输入侧.如果变频器正在输出功率时制动器动作,将造成过电流切断.所以要在变频器停止输出后再使制动器动作.30、想用变频器传动带有改善功率因数用电容器的电机,电机却不动,清说明原因变频器的电流流入改善功率因数用的电容器,由于其充电电流造成变频器过电流(OCT)所以不能起动,作为对策,请将电容器拆除后运转,甚至改善功率因数,在变频器的输入侧接入AC电抗器是有效的.31、变频器的寿命有多久?变频器虽为静止装置,但也有像滤波电容器、冷却风扇那样的消耗器件,如果对它们进行定期的维护,可望有10年以上的寿命.32、变频器内藏有冷却风扇,风的方向如何?风扇若是坏了会怎样?对于小容量也有无冷却风扇的机种.有风扇的机种,风的方向是从下向上,所以装设变频器的地方,上、下部不要放置妨碍吸、排气的机械器材.还有,变频器上方不要放置怕热的零件等.风扇发生故障时,由电扇停止检测或冷却风扇上的过热检测进行保护33、滤波电容器为消耗品,那么怎样判断它的寿命?作为滤波电容器使用的电容器,其静电容量随着时间的推移而缓缓减少,定期地测量静电容量,以达到产品额定容量的85%时为基准来判断寿命.34、装设变频器时安装方向是否有限制.应基本收藏在盘内,问题是采用全封闭结构的盘外形尺寸大,占用空间大,成本比较高.其措施有:(1)盘的设计要针对实际装置所需要的散热;(2)利用铝散热片、翼片冷却剂等增加冷却面积;(3) 采用热导管.此外,已开发出变频器背面可以外露的型式.35、想提高原有输送带的速度,以80Hz运转,变频器的容量该怎样选择?设基准速度为50Hz50Hz以上为恒功率输出特性.像输送带这样的恒转矩特性负载增速时,容量需要增大为80/50≈1.6倍.电机容量也像变频器一样增大.变频器工作原理变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的.1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变?*1: r/min电机旋转速度单位:每分钟旋转次数,也可表示为rpm.例如:2极电机50Hz 3000 [r/min]4极电机50Hz 1500 [r/min]结论:电机的旋转速度同频率成比例本文中所指的电机为感应式交流电机,在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机.感应式交流电机(以后简称为电机)的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率.由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的.由于该极数值不是一个连续的数值(为2的倍数,例如极数为2,4,6),所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度.另外,频率能够在电机的外面调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制.因此,以控制频率为目的的变频器,是做为电机调速设备的优选设备.n = 60f/pn: 同步速度f: 电源频率p: 电机极对数结论:改变频率和电压是最优的电机控制方法如果仅改变频率而不改变电压,频率降低时会使电机出于过电压(过励磁),导致电机可能被烧坏.因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压.输出频率在额定频率以上时,电压却不可以继续增加,最高只能是等于电机的额定电压.例如:为了使电机的旋转速度减半,把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz,这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V2. 当电机的旋转速度(频率)改变时,其输出转矩会怎样?*1: 工频电源由电网提供的动力电源(商用电源)*2: 起动电流当电机开始运转时,变频器的输出电流变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大,而当使用变频器供电时,这些冲击就要弱一些.工频直接起动会产生一个大的起动起动电流.而当使用变频器时,变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的,所以电机起动电流和冲击要小些.通常,电机产生的转矩要随频率的减小(速度降低)而减小.减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明.通过使用磁通矢量控制的变频器,将改善电机低速时转矩的不足,甚至在低速区电机也可输出足够的转矩.3. 当变频器调速到大于50Hz频率时,电机的输出转矩将降低通常的电机是按50Hz电压设计制造的,其额定转矩也是在这个电压范围内给出的.因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=T e P=Pe)变频器输出频率大于50Hz频率时,电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降.当电机以大于50Hz频率速度运行时,电机负载的大小必须要给予考虑,以防止电机输出转矩的不足.举例,电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2.因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速. (P=Ue*Ie)4. 变频器50Hz以上的应用情况大家知道对一个特定的电机来说其额定电压和额定电流是不变的.如变频器和电机额定值都是: 15kW/380V/30A 电机可以工作在50Hz以上.当转速为50Hz时变频器的输出电压为380V 电流为30A. 这时如果增大输出频率到60Hz 变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A. 很显然输出功率不变. 所以我们称之为恒功率调速.这时的转矩情况怎样呢?因为P=wT (w:角速度T:转矩). 因为P不变w增加了所以转矩会相应减小.我们还可以再换一个角度来看:电机的定子电压U = E + I*R (I为电流R为电子电阻E为感应电势)可以看出UI不变时E也不变.而E = k*f*X (k:常数f: 频率X:磁通) 所以当f由50--60Hz时X会相应减小对于电机来说T=K*I*X (K:常数I:电流X:磁通) 因此转矩T会跟着磁通X减小而减小.同时小于50Hz时由于I*R很小所以U/f=E/f不变时磁通(X)为常数. 转矩T和电流成正比. 这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力. 并称为恒转矩调速(额定电流不变--最大转矩不变)结论: 当变频器输出频率从50Hz以上增加时电机的输出转矩会减小.5. 其他和输出转矩有关的因素发热和散热能力决定变频器的输出电流能力,从而影响变频器的输出转矩能力.载波频率: 一般变频器所标的额定电流都是以最高载波频率最高环境温度下能保证持续输出的数值. 降低载波频率电机的电流不会受到影响.但元器件的发热会减小.环境温度:就象不会因为检测到周围温度比较低时就增大变频器保护电流值.海拔高度: 海拔高度增加对散热和绝缘性能都有影响.一般1000m 以下可以不考虑. 以上每1000米降容5%就可以了.。
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课程与目标
课程 1、变频器原理及基本构成 1.1、变频器的基本原理 1.2、交流传动系统的基本构成及其元件的作用 2、变频器的性能指标 3、选型必须考虑的几个要素及选型办法
目标： 了解基本的变频知识，为前期的选型，后期调试及解决问题打下基础
变频器原理及基本构成
课程 1、变频器原理及基本构成 1.1、变频器的基本原理 1.2、交流传动系统的基本构成及其元件的作用 2、变频器的性能指标 3、选型必须考虑的几个要素及选型办法
输出电抗器的作用和选择
断路器/刀熔 进线接触器 进线电抗器 隔离变压器 输入滤波器
变频器及附件
出线接触器 输出电抗器 输出滤波器
交流电机
作用：延长变频到电机的距离。因为长距离 的电缆布线，会在电缆间形成寄生电容，造成 PWM后产生的反射被放大，并返回到变频器的 输出侧，造成功率因数下降的同时，危害变频 器的IGBT。 选择：因为以上的原因，且电缆的距离和电机 绝缘，电缆绝缘有很大的关系，所以建议电缆 距离超过90米时，选择加装出线电抗器——电 缆绝缘1200V，电机F级。其他长度和电缆绝缘 等级的关系请参考DRIVE-IN001。输出电抗器 的选择请参考选型手册。
可见异步电机的额定转速 n=N-S。比如经常见到的电机转速为1450RPM，这个转
速是怎么来的呢？看公式便知：
n=N-S=60F/P-S
F：工频 50Hz——电网供电频率 P：2对磁极 ——电机设计结构决定 S：50RPM ——电机绕组参数和形式决定
带入，可得： n=1450RPM
对于同步电机来说，转子是永磁体，他会被旋转磁场吸着同步旋转，所以叫同
而交流电机的转矩电流和励磁电流都是通过输 入给电机的三相电感应产生的，没有办法直接控制 （如右下图所示）；
为了达到直流电机的控制精度，人们想办法通 过坐标变换的方式，在变频器中建立了模拟直流电 机的数学模型，把励磁电流和转矩电流解耦，分别 控制，由此产生了矢量控制方式。
正是因为矢量控制模拟直流电机的控制原理， 所以需要建立精确的数学模型，而每个电机的参数 都不一样，为了使变频器控制电机达到最好的性 能，就必须让变频器“认识和了解”电机，所以调试 变频器的时候，要正确输入电机参数，且做整定。
常用变频器及附件清单
断路器/刀熔 进线接触器 进线电抗器 隔离变压器 输入滤波器
变频器及附件
出线接触器 输出电抗器
滤波器 电机终端器 交流电机
变频器本体 操作面板：人机交互 通讯板卡：信息交互 I/O板卡：PF750系列选件 编码器反馈卡：增量，绝对值 安全板卡：转矩关断，速度监控 辅助电源卡：24VDC 直流电抗器：工程型内置，保护IGBT，
于，它是铜做的，比玩具结实很多。
C
当定子里的旋转磁场运动起来后，转子表面的铜条
因为电磁感应而产生电磁力，于是便和定子磁场一起旋
转起来。
B1
B3
S A4
C4
C1B4A3N因为铜条只有切割磁场，才能产生电磁力，所以他们之间永远都有一个固定的
速度差，所以这种原理的电机就叫“异步电机”，这个速度差就叫“滑差”——S。由此
电机学原理
电机学原理 右图是一个鼠笼异步电机的示意图：
定子
其中，外圈和基座相连，不动，所以叫“定子”，三 相交流电接通到定子的线圈里，形成一个以N的速度旋 转的磁场。
内圈和负载相连，拖动负载旋转，所以叫“转子”，
380~ A
转子
N
A1 C2
B2
C3 A2
S
转子就像老鼠笼子一样，和玩具鼠笼不一样的地方在 B
变频器的调速原理
变频器的调速原理
变频器：顾名思义，能够改变频率的机器，它控制电机，通过改变电机供电电源的频 率，来调节电机的速度
为什么改变了电机供电电源的频率就能改变电机的速度呢？ 看到下面的公式就理解了：
N=60F/P
其中：N为电机定子磁场的同步转速 F为电机定子所供三相电源的频率 P为电机的磁极对数
变频器及附件
出线接触器 输出电抗器 输出滤波器
交流电机
作用1：安全连锁保护，可使用安全转矩 关断替代； 作用2：在使用一拖多拖动方式或者需要 工变频切换的时候用于启动、停止电机， 或者投入和切断电机电源。 选择：和进线接触器相同，如果工变频切 换，则需要考虑机械互锁，同时，和变频 自由停止端子连锁。
• SPWM——正弦脉宽调制 由右图所示：在相同时间间隔离里
，使 IGBT导通时方波的面积和对应正弦 波相应的面积相等，这种方法就叫做 SPWM。
改变调制波的频率和幅值，就可以 改变IGBT输出电压的频率和幅值。
由此可见，变频器的输出电压是方 波，但是通过电机电感的滤波，其电流 波形为正弦波。
变频器的控制方式——恒U/F控制
本速度的0.1%精度 闭环控制：1000：1的速度范围，带宽190弧度/秒，
基本速度的0.001%精度 开环控制：±5%，带宽600弧度/秒
闭环控制：±2%，带宽2500弧度/秒 标准V/Hz、完全自整定的无传感矢量控制、有编码 器或无编码器反馈的磁通矢量控制、感应电动机和
变频器原理及基本构成
课程 1、变频器原理及基本构成 1.1、变频器的基本原理 1.2、交流传动系统的基本构成及其元件的作用 2、变频器的性能指标 3、选型必须考虑的几个要素及选型办法
控制方法
控制方法 载波频率 输出电压范围 输出频率范围 频率精确度 频率控制
速度控制
转矩调节
电机控制方式
停止模式 加减速时间 S曲线时间
隔离变压器的作用和选择
断路器/刀熔 进线接触器 进线电抗器 隔离变压器 输入滤波器
变频器及附件
出线接触器 输出电抗器
滤波器 电机终端器 交流电机
作用1：高低频滤波，改善电源质量；使用 隔离变压器后，可不需要在加装输入滤波器 作用2：保护隔离，在回馈制动场合使用时， 可有效隔绝无功环流。 选择：常见的隔离变压器有自耦式和双绕组 式，价格差异很大，推荐选用双绕组式的 隔离效果更好。如遇价格压力，可选用铝制 导线。
输入滤波器的作用和选择
断路器/刀熔 进线接触器 进线电抗器 隔离变压器 输入滤波器
变频器及附件
出线接触器 输出电抗器
滤波器 电机终端器 交流电机
作用：高频滤波，改善电源质量；当回 路中有大量敏感电子元件时建议使用，在 类似伺服系统中，控制信号要求高动态响 应时必须使用。 选择：进线滤波器有多种形式，如LR滤 波器（进线电抗器其实就是一种LR滤波器， 可滤除低频谐波），LC滤波器和LCL滤波 器等，一般选LC滤波器即可。如无标准， 认证等方面需求可选国产产品，按电流选择。
变频器的制动方式——能耗制动
1.能耗制动
Ｖ。
Ｃ
M
R。
当泵升电压超过一定值时，Ｖ。导通，从 而把负载反馈的能量消耗在R。上。
变频器的制动方式——能量回馈制动
2.能量回馈制动
Ｃ
M
当负载回馈能量是,可控变流器工 作于有源逆变状态,将能量回馈电网
变频器原理及基本构成
课程 1、变频器原理及基本构成 1.1、变频器的基本原理 1.2、交流传动系统的基本构成及其元件的作用 2、变频器的性能指标 3、选型必须考虑的几个要素及选型办法
前面讲到，电机定子通入三相电后，会形成旋转磁场，旋转磁场在 定子绕组中会感应出电动势，他和频率有如下关系： 定子电动势有效值为:
E=4.44ψF
E：定子电动势有效值,可等效为定子电压U ψ: 电机磁通 F: 电机频率
由此公式可见，电机定子电压和频率成正比关系，所以保持电 机磁通恒定的控制方式，即为恒U/F控制方式。
输出滤波器的作用和选择
断路器/刀熔 进线接触器 进线电抗器 隔离变压器 输入滤波器
变频器及附件
出线接触器 输出电抗器 输出滤波器
交流电机
作用：延长变频到电机的距离。原因和输出 电抗器相同。 选择：输出滤波器常见的有dU/dt滤波器和正 弦波滤波器。其中输出滤波器可以把电缆的 长度延长至300米，超过300米建议选用正弦 波滤波器。另外，当变频器采用矢量控制时， 所有变频器都可以使用dU/dt滤波器,但不是 所有变频器都能使用正弦波滤波器。具体情 况要查找相关手册，参见DRIVE-IN001。 注：RA没有相关产品。
断路器/刀熔的作用和选择
断路器/刀熔 进线接触器 进线电抗器 隔离变压器 输入滤波器
变频器及附件
出线接触器 输出电抗器
滤波器 电机终端器 交流电机
作用：过流保护/回路分断。 选择：参考用户手册附录A，在选用 断路器时推荐使用电机保护断路器。 F8以上框架的柜机变频器内置熔断器 但不内置刀闸，方案配置时需要注意。
过载能力
PWM正玄波脉宽调制
2、4、8、12KHz
0V至电机额定电压
0-325Hz(2KHz载波)，0-650Hz(4KHz载波)
数字量输入：设置输出频率的±0.01%
模拟量输入：最大输出频率的±0.4% 基于滑差补偿的速度调节，40：1的速度范围，基本
速度的0.5%精度 开环控制：120：1的速度范围，带宽50弧度/秒，基
为避免电动机因频率的变化而导致磁路饱和引起励磁电流增大,功率因 数和效率降低,需要维持气隙磁通,所以在调节F时,E也回相应地变化, 即:E/F=K(恒定值)
变频器的控制方式——VC控制
因为交流电机较直流电机有体积小、易维护等 特点，所以在工业生产中广泛使用，但是在需要精 确调速的场合却无能为力。
因为直流电机的励磁电流和电枢电流是分开控 制的，直接调节电枢电流就可以调节电机转速和转 矩（如右上图所示）；
进线电抗器的作用和选择
断路器/刀熔 进线接触器 进线电抗器 隔离变压器 输入滤波器
变频器及附件
出线接触器 输出电抗器
滤波器 电机终端器 交流电机