变频器结构与原理资料
变频器原理与应用教程
变频器原理与应用教程变频器是一种能够将电源频率转换为所需频率的装置，其原理是通过改变输入电源的频率来控制输出电源的频率。
变频器广泛应用于许多领域，如工业自动化、电力传输、电机控制等。
下面将介绍变频器的原理与应用教程。
一、原理1.1 变频器的基本结构和工作原理变频器主要由整流器、滤波器、逆变器和控制电路组成。
其主要工作原理是将输入电源的交流电转换为直流电，并通过逆变器将直流电转换为所需输出频率的交流电。
整流器和逆变器之间由滤波器连接，用于平滑输出波形。
1.2 变频器的控制策略变频器的控制策略主要包括开环控制和闭环控制两种。
开环控制是指根据需求直接设定变频器的输出频率，适用于一些简单的应用场景。
闭环控制是通过对输出频率进行检测和调整，使其与设定频率保持一致，适用于对稳定性要求较高的场合。
二、应用教程2.1 变频器的安装与调试（此处省略标题）变频器的安装与调试涉及到电器连接、参数设置和电机运行等方面。
首先，根据电气图连接电器设备，并检查接线是否正确。
然后，根据实际需求设置变频器的参数，包括输出频率、输出电流等。
最后，通过控制器进行启动和停止测试，检查电机的运行情况是否符合要求。
2.2 变频器在工业自动化中的应用（此处省略标题）变频器在工业自动化中广泛应用于传送带、起重机、风机等设备的控制。
通过调整输出频率，可以实现速度控制、定位控制、步进运动等功能，提高设备的运行效率和生产效益。
2.3 变频器在电力传输中的应用（此处省略标题）变频器在电力传输中的主要应用是通过改变输电线路的频率，以适应不同地区的电力需求。
可以实现电网的互联互通，提高电力系统的运行稳定性和可靠性。
2.4 变频器在电机控制中的应用（此处省略标题）变频器在电机控制中常用于提高电机的运行效率和节能。
通过调整输出频率，可以实现电机的速度控制和负载调整，使其在不同工况下保持最佳运行状态。
结论变频器是一种能够将电源频率转换为所需频率的装置，其通过改变输入电源的频率来控制输出电源的频率。
变频器的基本组成与工作原理简介
变频器的基本组成与工作原理简介变频器（Inverter）是一种电力电子设备，用于调节电源频率并将直流电源转换为交流电源。
它在各个领域广泛应用，如工业生产、交通运输和家庭电器等。
本文将介绍变频器的基本组成和工作原理。
一、基本组成1. 整流器：变频器的第一部分是整流器，用于将交流电源转换为直流电源。
整流器通常由整流桥和滤波电路组成，整流桥使用四个或六个二极管来将输入的交流电转换为直流电，并通过滤波电路去除电流中的脉动。
2. 逆变器：逆变器是变频器的核心组成部分，用于将直流电源转换为交流电源。
逆变器通常由IGBT（绝缘栅双极性晶体管）或MOSFET （金属氧化物半导体场效应晶体管）等开关元件控制。
逆变器通过高频脉冲宽度调制（PWM）技术，将直流电源转换为可调节频率和电压的交流电源。
3. 控制电路：控制电路是变频器的智能控制中心，负责监测和调节逆变器的工作状态。
控制电路通常使用微处理器或DSP（数字信号处理器），可以根据实时反馈信号调整逆变器的输出频率和电压。
4. 过载保护：为了保护变频器和被控制设备，变频器还配备了过载保护功能。
当负载过大或电流异常时，变频器会自动切断电源，以避免设备损坏或事故发生。
二、工作原理变频器的工作原理可以分为三个主要阶段：整流、逆变和调节。
首先，在整流阶段，交流电源通过整流器转换为直流电源。
整流器将输入的交流电通过整流桥和滤波电路转换为平稳的直流电，供给逆变器使用。
然后，在逆变阶段，逆变器将直流电源转换为可调频率和电压的交流电源。
逆变器中的开关元件根据控制电路的指令，以高频脉冲的方式控制电流的通断，从而形成模拟正弦波的输出信号。
通过调整开关元件的通断时间和脉冲宽度，逆变器可以产生不同频率和电压的交流电源。
最后，在调节阶段，控制电路对逆变器的输出进行实时监测和调节。
根据输入的指令和反馈信号，控制电路可以自动调整逆变器的输出频率和电压，以满足不同的工作需求。
总结：变频器是电力电子设备中一种常见的装置，可将直流电源转换为可调节频率和电压的交流电源。
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。
变频器结构和工作原理
三、变频器的结构原理
1、变频器的分类：
交～交型:将频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电 源，其主要优点是没有中间环节，变换率高。但其连续可调的频率 范围较窄。主要用于容量较大的低速拖动系统中。又称直接式变频 器。 交～直～交型:先将频率固定的交流电整流后变成直流，在经过逆变 电路，把直流电逆变成频率连续可调的三相交流电。由于把直流电 逆变成交流电较易控制，因此在频率的调节范围上就有明显优势。 又称为间接性变频器。
二、变频的控制方式
在各种薄膜或线材的收卷或放卷过程 中，要求被卷物的张力F必须保持恒 定即F＝C，为此: 1)被卷物的线速度v也必须保持恒定即 v ＝C，所以卷绕功率是恒定的； 2)负载的阻转矩随被卷物卷径的增大而 增大:但为了保持线速度恒定，负载 的转速必须随卷径的增大而减小: (b) 用转矩控制模式实现 恒张力运行 令 变频器在转矩 控制模式下运行，将 给 定信号设定在某一值下不变。则 电动机的电磁转矩TM也将不变，如 图 (b)中之曲线①所示: TM＝C 而动态转矩TJ则随着卷径D 的增大而变为负值，如图(b)中之曲 线③所示。拖动系统将处于减速状态， 满足图(c)所示的转速变化规律。 改 变给定转矩的大小，可以改变卷绕的 松紧程度
2、变频器的组成（交～直～交型）
如下图：
三、变频器的结构原理
a、主电路结构 该电路是现在通用的低压变频器主电路图。不管什么品牌的 变频器，其主电路结构基本如此。因为：整流电路和逆变电 路是两个标准模块，没有变化的空间。
三、变频器的结构原理
b、变频器控制电路 任何品牌的变频器，其 内部功能框图是一样的， 因为变频器要保证正常 工作，必须要有相应的 功能。变频器主要包括： 主电路、电流保护电路、 电压保护电路、过热保 护电路、驱动电路、稳 压电源、控制端子、接 口电路、操作面板、 CPU等。
变频器的工作原理
变频器的工作原理变频器是指一种能够改变交流电源频率并控制电动机转速的装置，也被称为变频调速器、交流调速器等。
它广泛应用于工业生产领域，能够帮助提高生产效率、降低耗能、减少机器损耗等。
那么，变频器的工作原理是怎样的呢？下面我们就来一起探讨一下。
一、变频器的基本结构变频器是由多个部件组合而成的。
其中包括整流单元、滤波单元、逆变单元、控制单元等。
下面我们分别对这几个部件进行介绍：1.整流单元变频器通过直流电源来驱动交流电动机。
因此，首先需要将供电网提供的交流电，变成直流电，这就需要整流单元来完成。
整流单元的主要作用是将交流电信号通过电子元件的作用，转变成等幅值、纯直流的电压波形，这样才能被下一级电路处理。
2.滤波单元整流单元输出的直流电有很大的脉动。
这种脉动会给电动机带来很大的损害，因此，需要滤波单元来消除这些脉动。
滤波单元通过电容、电感等元件，将直流电转化为稳定的电压，进而为后续的逆变单元提供稳定的幅值和频率。
3.逆变单元逆变单元是变频器最为核心的部件之一。
它的作用是将直流化的电源转化成高频交流电，以便输送到电机。
逆变单元一般采用多种晶体管、开关管等元件来控制电源，实现直流与交流之间的转换。
4.控制单元控制单元是变频器的大脑，其控制信号的稳定性和精度直接决定了变频器的工作性能。
控制单元的作用是对逆变单元的输出电压、电流进行调整，并根据电机转速的反馈信号，调整输出频率及电压，从而实现对电机的调速。
二、变频器的工作原理变频器的工作原理主要分为两部分，即电源电路和控制电路。
1.电源电路在变频器的电源电路中，整流单元、滤波单元、逆变单元等三个部件按照顺序连接起来，最终的输出为三相交流电机的电源。
其中，整流单元将供电网提供的交流电转换成直流电，然后再由滤波单元将直流电平稳化。
接下来，逆变单元将直流电转变成高频交流电，并将其输送至电机。
其中，变频器控制单元根据电机转速的反馈信号，调整逆变单元的输出频率和电压，从而实现对电机的调速。
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。
变频器的基本结构和工作原理
变频器的基本结构和工作原理变频器是一种将电源频率变换为所需频率的电子设备。
它可将固定频率（如50Hz或60Hz）的交流电源转换为可调节频率的交流电源，以驱动各种不同频率的电动机。
变频器主要由整流器、滤波器、逆变器和控制电路组成。
1.整流器：变频器的整流器将输入的交流电源转换为直流电源。
它通常采用晶闸管整流电路或采用了桥式整流器电路。
整流器主要目的是将交流电源转换为直流电源，以便后续电路的工作。
2.滤波器：滤波器用于去除整流器输出的脉动直流电源中的高频噪音和杂散波，使其变得更加平稳。
常见的滤波器包括电感滤波器和电容滤波器，它们通常结合使用以达到更好的滤波效果。
3.逆变器：逆变器是变频器的核心部分，它将直流电源转换为可调节频率的交流电源。
逆变器通常包括大量的功率开关管（如IGBT或MOSFET）和驱动电路。
通过对功率开关管的控制，逆变器能够精确地控制输出电压和频率。
4.控制电路：控制电路是变频器的智能部分，它负责监测输入的信号和驱动逆变器的工作。
控制电路通常由微处理器和其他数字和模拟电路组成。
它可以根据用户设定的参数和反馈信号，调整逆变器的输出频率和电压，以实现对电动机的精确控制。
变频器的工作原理如下：1.输入电源经过整流器转换为直流电源。
2.直流电源通过滤波器去除脉动和杂散波。
3.控制电路接收用户设定的参数和反馈信号，计算出逆变器的控制信号。
4.逆变器根据控制信号控制功率开关管的通断，将直流电源转换为可调节频率的交流电源。
5.输出的交流电源经过滤波器去除脉动和杂散波，供电给电动机驱动。
变频器可以实现对电动机的速度和转矩进行精确调节，从而使得电动机在不同的负载和工况下工作更加高效和稳定。
它在工业自动化中广泛应用于各种设备和系统，如风机、水泵、压缩机等。
变频器的应用能够降低能源消耗，提高生产效率，并减少电动机的磨损和噪音。
高压变频器结构及原理
高压变频器结构及原理嘿，咱来讲讲高压变频器的结构和原理。
先说说它的结构。
高压变频器就像一个复杂的机器人大集合。
它有个整流单元，这整流单元就像是个神奇的电流魔术师。
它把输入的交流电变成直流电，就像把乱糟糟的东西整理得规规矩矩。
那些交流的电流波浪进来，经过它的手就变成了平稳的直流电流直线。
还有逆变单元，它和整流单元有点相反。
它把直流电又变回交流电，不过这个交流电的频率和电压可以根据我们的需要来调整。
它就像一个会变戏法的，能把直流电变出各种花样的交流电。
中间还有直流滤波环节，这就像一个过滤器。
把直流电里一些不稳定的波动给过滤掉，让直流电更加纯净。
就像把一杯有点杂质的水过滤得干干净净。
在高压变频器里还有控制单元，这可是大脑啊。
它就像一个聪明的指挥官，指挥着各个部分怎么工作。
它决定着输出的交流电的频率、电压等参数。
那它的原理是啥呢？想象一下，我们要控制电机的转速。
电机就像一个小懒虫，它的转速和电源的频率有关系。
高压变频器就是通过改变输出交流电的频率来控制电机的转速。
当我们需要电机转得快一点，控制单元就会让逆变单元把频率调高。
这样电机就像打了鸡血一样，转得快起来了。
如果想让电机转得慢，那就把频率调低。
就像给电机的动力源调整了节奏。
而且高压变频器能让电机在启动的时候很平稳。
不像直接给电机加电，它可能会一下子冲出去，就像一个没控制好的汽车。
高压变频器能让电机温柔地启动，慢慢地加速。
在一些大型的工业设备中，高压变频器特别重要。
比如在大型风机、水泵这些设备上。
它能让这些设备运行得更高效，更节能。
就像一个智能的调速器，根据不同的需求，给电机提供最合适的电源。
它把复杂的电学原理运用得淋漓尽致，让工业生产变得更加高效和智能。
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。
变频器基本工作原理与构成
主回路器件
七、汇川变频器主回路器件 1、整流桥（SIZE-D以下，整流桥与IGBT等封装在一起，称 为PIM，厂家：TYCO，SEMIKRON、EUPEC、FUJI等） 2、逆变IGBT （SIZE-D以下，整流桥与IGBT等封装在一起， 称为PIM，SIZE-E/I是六管封装、SIZE-F/G/H是双管封装。） 3、大电解电容，作用：储能和滤波，供应商：海立。 4、SIZE-E及以下使用继电器，SIZE-F及以上使用直流接触 器。 5、电流检测部分： SIZE-E及以下使用分流器及光耦， SIZE-F及以上使用霍尔。 6、直流电抗器能提高功率因数，抑制谐波等，对整流桥和电 解电容都有好处，SIZE-D以下由于体积限制，没有装，SIZED/E/F内置，SIZE-G以上是标配外置。
基本构成
二、件
主回路 元器件
单板
钣金件 塑胶件
性能
功能
功率范围
三、功率范围
汇川变频器的功率大小从单相0.2KW一直到315KW，涵盖在 SIZE-A、B、C、D、E、F、G、H、I共9种大小的箱体结构中。 如下表所示：
SIZE A
B
C D E F G H I
输入电源 单相220VAC 单相220VAC 三相380VAC 三相380VAC 三相380VAC 三相380VAC 三相380VAC 三相380VAC 三相380VAC 三相380VAC
基本原理
一、基本原理
1、变频器是一种控制交流电机运转的控制器。它 把固定频率（我国为50HZ）的交流电源变成频率电 压可调的交流电源，从而控制电机的转速。异步电 机转速公式如式(1)所示：
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第1节变频器的电路结构及工作原理
第1节变频器的电路结构及工作原理
内容提要：
• • • • • •
1、理解变频调速的基本控制方式 2、了解变频器的基本构成。 3、了解变频器的分类方式。 4、理解正弦脉宽调制基本原理。 5、了解变频器的控制方式并掌握其应用范围。 6、了解高性能通用变频器的基本性能。
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第1节变频器的电路结构及工作原理
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第1节变频器的电路结构及工作原理
Байду номын сангаас
• 1.2变频器的基本结构
异步电动机的变频调速必须通过变频装置获得电压、频率 均可调节的供电电源，实现所谓的VVVF调速控制。 【知识目标】了解交—直—交变频器和交—交变频器的 基本构成 直接式变频器是将工频交流电直接变换成频率、电压均 可控制的交流电，又称交—交变频器，其结构如图2-4所 示。它实质上是一套三相桥式无环流反并联的可逆整流装 置。 交—交变频器的特点如下： （1）原理基于可逆整流，工作可靠，可
• 2.电压型变频器：此类变频器的中间直流环节的储能元
件采用大电容，负载的无功功率将由它来缓冲，直流电源内 阻较小，相当于电压源。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，可以驱动多台电机并联 运行，具有不选择负载的通用性。缺点是电机处于再生发电 状态时，回馈到直流侧的无功能量难于回馈给交流电网。
第1节变频器的电路结构及工作原理
数字模型，利用坐标变换的手段，将交流电机的定子电 流分解成磁场分量电流和转矩分量电流，并分别加以控制， 以获得类似于直流调速系统的动态性能。
• 1.3.4按电压等级分类 • 1.低压型变频器。单项变频器的额定输入电压220～
• 2.高压大容量变频器。额定电压为3KV以上（3KV、
（4）控制电路：控制电路常由运算电路，
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第1节变频器的电路结构及工作原理
检测电路，控制信号的输入、输出电路和驱动电路等构成。 其主要任务是完成对逆变器的开关控制，对整流器的电压 控制以及完成各种保护功能等
• 1.3变频器的分类
• 1.3.1按直流电源的性质分类 • 1.电流型变频器：其特点是中间直流环节采用大电感
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第1节变频器的电路结构及工作原理
图2-18 单极式SPWM电压波形
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第1节变频器的电路结构及工作原理
1.4.3谐波分析与输出电压调节 •1. SPWM变频器输出的谐波分析
产生谐波的主要原因是： ① 在工程应用中采用规则采样方法或集 成电路器件并不能保证脉宽调制序列波的 波形面积与各段正弦波面积完全相等。 ② 在实现控制时，为了防止直流侧
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此种方式主开关器件的工作频率较高，常采用IGBT或 MOSFET作为主开关器件，开关频率可达 10～20KHZ，达到所谓“静音”水平。
第1节变频器的电路结构及工作原理
• 1.U/f控制: 即VVVF控制，主电路中逆变器采用IGBT， • 2.转差频率控制
用PWM方式进行控制。U/f控制是转速开环控制，无须速 度传感器，控制电路简单，通用性好！经济性好！
• 3.高载波变频器的PWM方式
电压波UR与载频三角波UC互相比较来决定主开关器件的 导通时间，利用脉冲宽度的改变来得到幅值不同的正弦基 波电压。这种参考信号为正弦波，输出电压平均值近似正 弦波的PWM方式，称为正弦PWM调制，简称SPWM。采 用SPWM方式调压，这是一种最常采用的方式。
• 1.3.3按控制方式分类
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第1节变频器的电路结构及工作原理
• 2.关于谐波含量得出的结论
短路，设置了一个导通时滞环节。时滞的出现不可避免地造 成逆变器输出的SPWM波形有所失真。 ① 只要载频比N足够大，较低次谐波就可以被有效地抑制。 ② 深调节时，较高次谐波反而增加。 ③ 用于三相对称系统中时，3的整数倍次谐波可以自行消失， 不必考虑。
6KV、10KV等）的中、高压变频器在拖动风机、泵类、 压缩机各种大型机械功率在10000KW以上 的电动机，实现节能运行有着极大的现实意 义，本章专设一节来深入讨论。
240V三相变频器的输入电压220V或380～400V，容量 为0.2～280 ～500KW。
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第1节变频器的电路结构及工作原理
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• 1.4.1正弦脉宽调制原理
第1节变频器的电路结构及工作原理
惯性的环节上，其效果基本相 同。冲量即指窄脉冲的面积， 上述结论是PWM控制的主要理 论基础。 所谓的正弦脉宽调制（SPWM） 波形，就是与正弦波等效的一系 等幅不等宽的矩形脉冲波形，如 图2-16所示，等效电路的原则 是每一区间的 面积相等。
• 1.3.5按用途分类 • 1.通用变频器: 其特点就是通用性，对通用标准异步电 • 2.高性能专用变频器：高性能专用变频器是为了满足 • 3.高频变频器：专门为驱动高速电动机设计的，这类
变频器的输出频率可以达到3KHZ。 产生了许多“迷你”型变频器，例如，安川公司 生产的VS—mini—J7型变频器，高度只 有128 mm，且功能齐全通用性好。
作为储能元件。直流电源的内阻较大，近 似于电流源，此类变频器一个突出的优点 是：当电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
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【知识目标】熟悉变频器的各种分类方法 了解各类变频器的特点和应用条件
第1节变频器的电路结构及工作原理
• 电网。这种电流型变频器可用于频繁急加、减速的大容量电
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机进行传动，应用于工业生产及民用的各个领域中。
某些特定产业或区域的需要，使变频器在该区域中具有最 好的性价比而设计生产的。
• 4.小型变频器：为适应自动控制系统网络化的需求，
第1节变频器的电路结构及工作原理
• 1.4正弦波脉宽调制（SPWM）逆变器
【知识目标】理解正弦脉宽调制技术的基本原理 熟悉正弦脉宽调制技术的基本概念 了解正弦脉宽调制的控制技术和采样方式 1964年，德国人率先提出了脉宽调制变频的思想，他 们把通信系统中的调制技术推广应用于交流变频器。利用 PWM控制技术，即可以控制逆变器输出电压的频率，也 可以控制输出电压的波形及其基波的幅值，从而同时实现 变压和变频。 在采样控制理论中有一个重要的结论， 即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有
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转差补偿器和电流限制控制器，用以实现转矩控制功能。 采用这种控制方式，可使极低速度下的转矩过载能力达 到或超过150%；频率设定范围达到1:30；电机的静态 机械特性的硬度高于在工频电网上运行的自然机械特性的 硬度，具有“挖土机”特性和“无跳闸”能力。 具有转矩控制功能的高功能型通用变频器，其原理图如 图2-30所示。
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异步电机调速传动时，变频器可以根据电机 的特性对供电电压、电流、频率进行适当的控制， 不同的控制方式所得到的调速性能、特性以及用 途是不同的。 作为变频器调速控制方式，U/f控制比较简单， 多用于通用变频器、风机、泵类机械的节能运行 及生产流水线的工作台传动 。 图2-29所示为一种典型的全数字U/f控 制IGBT——SPWM变频调速系统原理图。 它包括主电路、驱动电路、控制电路、保
机的传动，在大容量风机、泵类节能调速中也有应用。
• 1.3.2按输出电压调节方式分类 • 1.PAM方式: 脉冲幅值调节方式，是通
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过改变直流电压的幅值进行调压方式，此种 方式。此种方式当系统低速运行时，谐波与
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• 2.PWM方式：脉冲宽度调制方式，调压时利用参考
噪声都比较大。
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③函数发生器GF存在一定的误差 。 ④在测速环节、反馈环节中存在误差和干扰，都会以正反 馈形式毫无衰减地传递到频率控制信号上来。
• 1.5.2矢量控制 • 1.交、直流电机数学模型的差异
直流电机的动态数学模型只有一个输入变量—电枢电 压，一个输出变量—转速，控制参数有：机电时间常数 Tm、电磁时间常数T1，滞后时间常数Ts。可以描述成单 变量三阶线性系统。 异步电机两个独立的输入变量—电压和 频率；两个独输出变量—转速和磁通。如 果要考虑三相交流电输入、输出的变量还
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• 2基频从上弱磁变频调速
在基频以上调速时，频率可以向上增高，但是电压U1却 不能增加，这是由于受电源电压的制约，定子电压不可能比 电源电压还高，最多只能保持U1=U1N不变。这样，必然会使 磁通随着f1上升而减 小，相当于弱磁调速 的情况，属于近似的 恒功率调速方式。
E1=4.44f1N1m
E1 m 4.44 N1f1
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由式2-1所知，只要控制E1f1，便可以达到控制磁通量m的 目的。 基频以下的恒磁通变频调速 保持m不变，当频率f1从额定值向下调节时，必须降低 E1，使
E1 常数 f1
即采用恒定电势频率比的控制方式。这种控制又成为恒磁通 变频调速，属于恒转矩调速方式。 低频时U1和E1都很小，定子的阻抗不可忽略， 我们人为地将电压U1抬高一些，以便近似地补 偿定子压降，使气隙磁通基本保持不变。
• 1.直接变频装置（交—交变频器装置）
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以直接套用成熟的直流可逆调速技术。 （2）流过电机的电流近似于三相正弦，附加损耗小，脉 动转矩小。 （3）当电源频率为50Hz时，最大输出频率不超过20Hz, 电机最高转速小于600r/min，（对应4极电机），只能 在工频以下调速，调速范围窄。 （4）主回路较复杂，所用器件多（桥式线路需36个晶闸 管）。 交—交变频器一般只用于低转速、大容量的调速系统， 例如轧钢机，球磨机、水泥回转窑等。 当前最广泛使用的交— 直—交变频器，