变频器工作原理及主回路的构成
变频器工作原理图解
变频器工作原理图解1 变频器的工作原理变频器分为 1 交---交型输入是交流，输出也是交流将工频交流电直接转换成频率、电压均可控制的交流，又称直接式变频器2 交—直---交型输入是交流，变成直流再变成交流输出将工频交流电通过整流变成直流电，然后再把直流电变成频率、电压、均可控的交流电又称为间接变频器。
多数情况都是交直交型的变频器。
2 变频器的组成由主电路和控制电路组成主电路由整流器中间直流环节逆变器组成先看主电路原理图三相工频交流电经过VD1 ~ VD6 整流后，正极送入到缓冲电阻RL中，RL的作用是防止电流忽然变大。
经过一段时间电流趋于稳定后，晶闸管或继电器的触点会导通短路掉缓冲电阻RL ，这时的直流电压加在了滤波电容CF1、CF2 上，这两个电容可以把脉动的直流电波形变得平滑一些。
由于一个电容的耐压有限，所以把两个电容串起来用。
耐压就提高了一倍。
又因为两个电容的容量不一样的话，分压会不同，所以给两个电容分别并联了一个均压电阻R1、R2 ，这样，CF1 和CF2 上的电压就一样了。
继续往下看，HL 是主电路的电源指示灯，串联了一个限流电阻接在了正负电压之间，这样三相电源一加进来，HL就会发光，指示电源送入。
接着，直流电压加在了大功率晶体管VB的集电极与发射极之间，VB的导通由控制电路控制，VB上还串联了变频器的制动电阻RB，组成了变频器制动回路。
我们知道，由于电极的绕组是感性负载，在启动和停止的瞬间都会产生一个较大的反向电动势，这个反向电压的能量会通过续流二极管VD7~VD12使直流母线上的电压升高，这个电压高到一定程度会击穿逆变管V1~V6 和整流管VD1~VD6。
当有反向电压产生时，控制回路控制VB导通，电压就会通过VB在电阻RB释放掉。
当电机较大时，还可并联外接电阻。
一般情况下“+”端和P1端是由一个短路片短接上的，如果断开，这里可以接外加的支流电抗器，直流电抗器的作用是改善电路的功率因数。
变频器的工作原理图
变频器的工作原理图1、变频器的主回路电压型变频器主电路包括：整流电路、中间直流电路、逆变电路三部分组，交-直-交型变频器结构见附图11）整流电路：VD1~VD6组成三相不可控整流桥，220V系列采用单相全波整流桥电路；380V系列采用桥式全波整流电路。
2）中间滤波电路：整流后的电压为脉动电压，必须加以滤波；滤波电容CF除滤波作用外，还在整流与逆变之间起去耦作用、消除干扰、提高功率因素，由于该大电容储存能量，在断电的短时间内电容两端存在高压电，因而要在电容充分放电后才可进行操作。
3）限流电路：由于储能电容较大，接入电源时电容两端电压为零，因而在上电瞬间滤波电容CF的充电电流很大，过大的电流会损坏整流桥二极管，为保护整流桥上电瞬间将充电电阻RL串入直流母线中以限制充电电流，当CF充电到一定程度时由开关SL将RL短路。
4）逆变电路：逆变管V1~V6组成逆变桥将直流电逆变成频率、幅值都可调的交流电，是变频器的核心部分。
常用逆变模块有：GTR、BJT、GTO、IGBT、IGCT等，一般都采用模块化结构有2单元、4单元、6单元5）续流二极管D1~D6：其主要作用为：（1）电机绕组为感性具有无功分量，VD1~VD7为无功电流返回到直流电源提供通道（2）当电机处于制动状态时，再生电流通过VD1~VD7返回直流电路。
（3）V1~V6进行逆变过程是同一桥臂两个逆变管不停地交替导通和截止，在换相过程中也需要D1~D6提供通路。
6）缓冲电路由于逆变管V1~V6每次由导通切换到截止状态的瞬间，C极和E极间的电压将由近乎0V上升到直流电压值UD，这过高的电压增长率可能会损坏逆变管，吸收电容的作用便是降低V1~V6关断时的电压增长率。
7）制动单元电机在减速时转子的转速将可能超过此时的同步转速（n=60f/P）而处于再生制动（发电）状态，拖动系统的动能将反馈到直流电路中使直流母线（滤波电容两端）电压UD不断上升（即所说的泵升电压），这样变频器将会产生过压保护，甚至可能损坏变频器，因而需将反馈能量消耗掉，制动电阻就是用来消耗这部分能量的。
变频器的工作原理和接线详细图文解析
变频器的工作原理和接线详细图文解析
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（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。
变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。
一、变频器工作原理
变频器可分为电压型和电流型两种变频器：
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，其直流回路滤波是电感。
是整流器，整流器，逆变器。
而变频器的主电路由整流器、平波回路和逆变器三部分构成，将工频电源。
变频器的工作原理
变频器的工作原理一、引言变频器是一种电力电子设备，用于控制交流电机的转速和扭矩。
它通过改变电源电压和频率，实现对电机的精确控制。
本文将详细介绍变频器的工作原理。
二、工作原理1. 电源输入变频器通常由三相交流电源供电。
交流电源经过整流和滤波后，得到稳定的直流电压。
2. 逆变器逆变器是变频器的核心部件，它将直流电压转换为交流电压。
逆变器采用高频开关器件（如IGBT）来控制电流的流动。
通过调整开关器件的开关频率和占空比，逆变器可以产生不同频率和幅值的交流电压。
3. 控制单元控制单元是变频器的智能部分，它接收用户输入的控制信号，并根据设定的参数计算出逆变器的工作状态。
控制单元通常由微处理器和逻辑电路组成，它可以实现多种控制策略，如恒转矩控制、恒功率控制等。
4. 输出滤波器输出滤波器用于滤除逆变器产生的高频噪声，使输出电压更加纯净。
滤波器通常由电感和电容组成，可以有效地消除电磁干扰。
5. 反馈回路为了实现对电机的闭环控制，变频器通常需要接入反馈回路。
反馈回路可以监测电机的转速、电流等参数，并将这些信息反馈给控制单元。
控制单元根据反馈信号对逆变器的输出进行调整，以实现所需的控制效果。
6. 保护功能变频器通常具有多种保护功能，以保证设备和操作人员的安全。
常见的保护功能包括过流保护、过压保护、欠压保护、过载保护等。
当变频器检测到异常情况时，会自动切断电源或调整输出参数，以避免设备损坏。
7. 其他功能除了基本的转速和扭矩控制外，现代变频器还具有许多其他功能。
例如，它们可以实现多台电机的同步控制、运行数据的记录和分析、网络通信等。
三、应用领域变频器广泛应用于工业生产中的各种电机驱动系统。
它们可以用于风机、水泵、压缩机、输送机等各种设备。
变频器的精确控制能力可以提高设备的效率，降低能耗，延长设备寿命。
四、总结变频器是一种用于控制交流电机的电力电子设备。
它通过改变电源电压和频率，实现对电机的精确控制。
变频器由电源输入、逆变器、控制单元、输出滤波器、反馈回路、保护功能等组成。
变频器的原理,组成
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（50Hz）电源变换为另一频率的电能控制装置。
2变频器的组成：变频器实际上就是一个逆变器.它首先是将交流电变为直流电.然后用电子元件对直流电进行开关.变为交流电.一般功率较大的变频器用可控硅.并设一个可调频率的装置.使频率在一定范围内可调.用来控制电机的转数.使转数在一定的范围内可调，变频器广泛用于交流电机的调速中。
变频器不仅调速平滑，范围大，效率高，启动电流小，运行平稳，而且节能效果明显。
因此，交流变频调速已逐渐取代了过去的传统滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于煤炭、冶金、纺织、印染、空调，烟机生产线及楼宇、供水等领域。
变频器一般分为整流电路、平波电路、控制电路、逆变电路等几大部分。
1. 整流电路整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。
整流电路一般都是单独的一块整流模块.2. 平波电路平波电路在整流器、整流后的直流电压中含有电源6倍频率脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动，为了抑制电压波动采用电容和电感吸收脉动电压(电流)，一般通用变频器电源的直流部分对主电路而言有余量，故省去电感而采用简单电容滤波平波电路。
3. 控制电路现在变频调速器基本系用16位、32位单片机或DSP为控制核心，从而实现全数字化控制。
变频器是输出电压和频率可调的调速装置。
提供控制信号的回路称为主控制电路，控制电路由以下电路构成：频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”。
运算电路的控制信号送至“驱动电路”以及逆变器和电动机的“保护电路变频器采取的控制方式有：速度控制、转矩控制、PID控制或其它方式4 逆变电路逆变电路同整流电路相反，逆变电路是将直流电压变换为所要频率的交流电压，以所确定的时间使上桥、下桥的功率开关器件导通和关断。
从而可以在输出端U、V、W三相上得到相位互差120°电角度的三相交流电压3.IGBTIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型功率管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件, IGBT驱动功率小而饱和压降低。
第1章通用变频器的基本工作原理1.1交直交变频器的基本
套三相桥式无环流反并联的可逆装置。正、反向两组晶 阐管按一定周期相互切换。正向组工作时，反向组关断， 在负载上得到正向电压；反向组工作时，正向组关断， 在负载上得到反向电压。工作晶阐管的关断通过交流电 源的自然换相来实现。这样，在负载上就获得了交变的 输出电压uo。
有的交一交变压变频装置用电抗器将输出电流强 制变成矩形波或阶梯波，具有电流源的性质，它 也是电流源型变频器。
注意几点：从主电路上看，电压源型变频器和电 流源型变频器的区别仅在于中间直流环节滤波器 的形式不同，但是这样一来，却造成两类变频器 在性能上相当大的差异，主要表现如下：
(1) 无功能量的缓冲 对于变压变频调速系统来说，变频器的负载是异
3、逆变电路——直－交部分
逆变电路是交－直－交变频器的核心部分，其中6个三 极管按其导通顺序分别用 VT1～VT6表示，与三极管反向并 联的二极管起续流作用。
按每个三极管的导通电角度又分为120°导通型和 180°导通型两种类型。
逆变电路的输出电压为阶梯波，虽然不是正弦波，却是 彼此相差120°的交流电压，即实现了从直流电到交流电的 逆变。输出电压的频率取决于逆变器开关器件的切换频率， 达到了变频的目的。
交－交变频器主要用于大容量交流电动机调速，几乎没 有采用单相输入的，主要采用三相输入。主回路有三脉波零 式电路（有18个晶闸管）、三脉波带中点三角形负载电路 （有12个晶闸管）、三脉波环路电路（有9个晶闸管）、六脉 波桥式电路（有36个晶闸管）、十二脉波桥式电路等多种。
用的最多的是六脉波桥式电路，又分为分离负载桥式电 路和输出负载Y联结两种型式。
U
额定电压
L n P 基频 f
图1.1.11 电压与频率之间的关系
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。
变频器的原理介绍完整版课件
(1)自然采样法 (2)规则采样法
图(十) 三相SPWM变 频器输出波形
三、异步电机变频调速控制策略
变频器控制的对象是电机，首先研究电机等效图
(一)等效图: 1、转子电势: 转子电势的频率为f2 ，转子旋转后，由于转子导体与磁
场之间的相对运动速度减小，转子感应电势的频率也随之减小，此时:
f2=f1S
1、定义：利用半导体器件的开通和关断，把直流电压变成一定形状的 电压脉冲序列，以实现变频、变压及控制和消除谐波为目标的一门技术。
2、数学分析：
f (t) a0 (an cosnt bn sin nt)
n1
t 02
a 1
0
2 t 0
f (t)dt
f(t)
t 02
a 1
n
2 t 0
f (t)dt
1
4 sin ntdt
3
m
sin ntdt]
m 1
2
[
c
osn
1
c
osn
n
2
c
osn
2
]
2 n
m
(1)k1 cosnk
k 1
(4)
于是，由(3)和(4)式对于奇数n和任意的m均有:
m
bn
(1) k 1 cos nk
(5)
k 1
式中 : 0
1
2 m
2
对于奇函数，偶次谐波为零，仅有奇次谐波，即：
一.变频器的原理与组成
(一)概述:
1.定义：转换电能并能改变频率的电能转换装置。 2.交流调速技术发展的概况与趋势： 交流电机：结构简单，价低，动态响应好、维护方便，但调速困难。 直流电机：结构复杂、成本高、故障多、维护困难且工作量大；机械换向 器的换向能力限制了电动机的容量（单机容量12000kW~14000kW）、电压和 速度（最高电压1000多伏、最高转速3000r/min）。接触式的电流传输又限制 了其使用场合；电枢在转子上，电动机的效率低，散热条件差。为改善换向 能力，减小电枢漏感，转子变得粗短惯性增大，影响系统的动态响应。 交流调速飞速技术发展的原因： 电力电子器件制造技术；电力电子电路的变换技术；PWM技术，矢量控 制技术，直接转矩控制技术；微机和大规模集成电路基础的数字控制技术。
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1. 变频调速原理
①变频调的功用变频调的功用是将频率固定（通常为工频50Hz）的交流电（三相的或单相的）变换成频率连续可调（多数为0～400Hz）的三相交流电源。
如图所示，变频器的输入端（R.S.T）接至频率固定的三相交流电源，输出端（U.V.W）输出的是频率在一定范围内连续可调的三相交流电，接至电动机。
②变频调速的工作原理由式可知，当频率f连续可调时，电动机的同步转速也连续可调。
又因为异步电动机的转子转速总是比同步转速略低一些。
所以，当连续可调时，也连续可调。
2. 变频器的类别
按电压的调制方式分
⑴PAM（脉幅调制）变频器输出电压的大小通过改变直流电压的大小来进行调制。
在中小容量变频器中，这种方式几近绝迹。
⑵PWM（脉宽调制）变频器输出电压的大小通过改变输出脉冲的占空比来进行调制。
目前普遍应用的是占空比按正弦规律安排的正弦波脉宽调制（SPWM）方式。
3. 变频器的额定值和频率指标
⑴输入侧的额定值主要是电压和相数。
在我国，中小容量变频器中，输入电压的额定值有以下几种（均为线电压）：
①380V，3相这是绝大多数（CT变频器为380V～
480V±10％）。
②220V，3相主要用于某些进口设备中。
③220V，单相主要用于家用小容量变频器中。
此外，对输入侧电源电压的频率也都作了规定，通常都是工频50Hz或60Hz。
⑵输出侧的额定值
①输出电压由于变频器在变频的同时也要变压，所以输出电压的额定值是指输出电压中的最大值。
在大多数情况下，它就是输出频率等于电动机额定频率时的输出电压值。
通常，输出电压的额定值总是和输入电压相等的。
②输出电流是指允许长时间输出的最大电流，是用户在选择变频器时的主要依据。
③输出容量取决于和的乘积。
④配用电动机容量对于变频器说明书中规定的配用电动机容量，需说明如下：
a. 它是根据下式估算的结果：
式中－－－－－－－－电动机的效率
－－－－－－－－－－电动机的功率因数
由于电动机容量的标称值是比较统一的，而和值却很不一致，所以配用电动机容量相同的不同品牌的变频器的容量却常常不相同。
b. 说明书中的配用电动机容量，仅对长期连续负载才是适合的，对于各种变动负载来说，则不适用。
⑤过载能力变频器的过载能力是指其输出电流超过额定
电流的允许范围和时间。
大多数变频器都规定为150％、
1min。
⑶频率指标
①频率范围即变频器输出的最高频率和最低频率。
各种变频器规定的频率范围不尽一致。
通常，最低工作频率约为
0.1～1Hz；最高工作频率约为200～500Hz。
②频率精度指变频器输出频率的准确精度。
由变频器的实际输出频率与给定频率之间的最大误差与最高工作频率之
比的百分数来表示。
例如，用户给定的最高工作频率为，频率精度为0.01％，则最大误差为
通常，由数字量给定时的频率精度约比模拟量给定时的频率精度高一个数量级。
③频率分辨率指输出频率的最小改变量，即每相邻两档频率之间的最小差值。
例如，当工作频率为时，如变频器的频率分辨率为0.01Hz，则上一档的最小频率为
下一档的最大频率为
4. 主电路构成
5. 主电路说明
⑴交-直部分
①整流管组成三相整流桥，将电源的三相交流电全波整流成直流电。
如电源的线电压为，则三相全波整流后平均直流电压的大小是
我国三相电源的线电压为380V，故全波整流后的平均电压是
②滤波电容器其功能是：
a. 滤平全波整流后的电压纹波；
b. 当负载变化时，使直流电压保持平稳。
由于受到电解电容的电容量和耐压能力的限制，滤波电路通常由若干个电容器并联成一组，又由两个电容器组串联而成，如上图中的和。
因为电解电容器的电容量有较大的离散性，故电容器组和的电容量常不能完全相等，这将使它们承受的电压和不相等。
为了使和相等，在和旁各并联一个阻值相等的均压电阻和。
③限流电阻与开关当变频器刚合上电源的瞬间，滤波电容器的充电电流是很大的。
过大的冲击电流将可能使三相整流桥的二极管损坏；同时，也使电源电压瞬间下降而受到“污染”。
为了减小冲击电流，在变频器刚接通电源后的一段时间里，电路内串入限流电阻，其作用是将电容器的充电电流限制在允许范围以内。
开关的功能是：当充电到一定程度时，令接通，将短路掉。
许多新系列的变频器里，已由晶闸管代替，如图中虚线所示。
④电源指示HL HL除了表示电源是否接通以外，还有一个十分重要的功能，即在变频器切断电源后，表示滤波电容器上的电荷是否已经释放完毕。
由于的容量较大，而切断电源又必须在逆变电路停止工作的状态下进行，所以没有快速放电的回路，其放电时间往往长达数分钟。
又由于上的电压较高，如不放完，对人身安全将构成威胁。
故在维修变频器时，必须等HL完全熄灭后才能接触变频器内部的导电部分。
⑵直-交部分
①逆变管组成逆变桥，把整流所得的直流电再“逆变”成频率可调的交流电。
这是变频器实现变频的具体执行环节，因而是变频器的核心部分。
当前常用的逆变管有绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、电力晶体管（GTR）、门极关断（GTO）晶闸管以及电力MOS 场效应晶体管（MOSFET）等。
②续流二极管其主要功能有：
a．电动机的绕组是电感性的，其电流具有无功分量。
为无功电流返回直流电源时提供“通道”。
b．当频率下降、电动机处于再生制动状态时，再生电流将通过整流后返回给直流电路。
c．进行逆变的基本工作过程是，同一桥臂的两个逆变管处于不停地交替导通和截至的状态。
在这交替导通和截至的换相过程中，也不时地需要提供通路。
制动电阻和制动单元
⑴制动电阻电动机在工作频率下降过程中，将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到直流电路中，使直流电压不断上升，甚至可能达到危险的地步。
因此，必须将再生到直流电路的能量消耗掉，使保持在允许范围内。
制动电阻就是用来消耗这部分能量的。
⑵制动单元制动单元由GTR或IGBT及其驱动电路构成。
其功能是为放电电流流经提供通路。