通用变频器在交流电机变频调速中的应用
变频调速应用及其相关问题讨论
３ 变频调速 的应用
３ １ 变频调 速 的节能 ．
或任意电源变换 成 三相 电压可调 频 率 、 可调 交流 电源 ， 有时又将变频调速器称 为变压变频装置（ Ｖ Ｆ 。主要 ＶＶ ）
由于采用变频调速后， 风机 、 泵类负载的节能效果
最 明显 ， 电率 可达 到 ２ ％ 一 ０ ， 是 因为 风机 、 节 ０ ６％ 这 水 泵 的耗 用功率 与转 速 的三 次方 成 比例 ， 当用 户需 要 的 平均 流量 较 小时 ， 机 、 泵 的转速 较低 ， 风 水 其节 能效 果
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机床 电器 ２ ０ ． ０６ ６
应用 ・ 交流—— 变频调速应用及其相关问题讨论
变 频调 速 应 用 及 其 相 关 问题 讨 论
孙 强， 舒朝君 ， 姚 骞， 李纪 山 （ ｔＩ ＩＪ 大学 ，１０ ５ ￣ Ｊ ６０ ６ ）
摘要 ： 本文简要介绍 了变频 调速技 术的原理 ， 频器 的选 型 以及变 频器 的抗干 扰措施 。最后 以龙门刨床 为例介 变
Ｓ ＮＱａｇ Ｓ ｈｏｊｎ Ｙ Ｏ Ｑａ ， Ｉ ｉａ Ｕ ｉｎ ， ＨＵ Ｃ ａ－ ， Ａ ｉ Ｌ － ｎ ｕ ｎ Ｊｓ
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Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｉ ａ ｅ ｉｅ ｒ ｆｉｔ ｄ ｃｉｎ Ｏ ｈ ｐ ｌ ａｉｎ ｏ ｈ ｒ ｃｐｅｏ ｈ ｒｑ ｅ ｃ ｏ ｖｍｉｎ ｏ ｏ ｓｒ ｃ ： ｈｓ ｐ ｐ ｒｇｖ ｓａ ｂｉ ｎｒ ｕ ｔ ｎｔ ｅａ ｐｉ ｔ ｆｔｅ ｐｉ ｉｌ ｆｔｅ ｆ ｕ ｎ ｙｃ ｎ ｅ ｏ ，ｈ ｗ ｔ ｅ ｏ ｏ ｃ ｏ ｎ ｅ ｃ ｏ ｓ ｏ ｖ ｒ ｒａ ｄｔｅｍｅｈ ｄ ｎｔｅａ ｔ ｉｔｒ ｒｎ ｅｏ ｏ ｖ ｒ ｒ ｔ ａｔｈ ａ ｅ ｌｏｇｖ ｓａ ｘ ｍｐｅｏ ｅａ ｐｉａ ｈ ｏｅａｃｎ ｅｔ ｎ ｈ ｔｏ ｓＯ ｎｉ ｎｅｆ ｅ ｃ ｆｅ ｎ ｅ￣ ，ａ ｓ ｔｅｐ ｐ ｒａｓ ｉｅ ｎｅ ａ ｌ ｆｔ ｐ ｌ － ｅ ｈ － ｅ ｅ ｌ ｈ ｅ
变频器工作原理及应用-PPT
变频器选型—选型原则
确定负载可能出现的最大电流，以此电流作为待选变频器的额定电流。如果该
电流小于适配电机额定电流，则按适配电机选择对应变频器，考虑成本因素， 如
选用的是通用变频器，则可以选择P型机
以下情况要考虑容量放大一档：
1、长期高温大负荷
2、异常或故障停机会出现灾难性后果的现场
3、目标负载波动大
4、现场电网长期偏低而负载接近额定
5、绕线电机、同步电机或多极电机（6极以上）
变频器选型—选型原则
充分了解各变频器支持的选配件是正确选配的基础。 对于变频器的选配件选配，必须要把握以下几个原则： 以下情况要选用交流输入电抗器、直流电抗器
民用场合，如：宾馆中央空调、电机功率大于55KW以上 电网品质恶劣或容量偏小的场合 如不选用可能会造成干扰、三相电流偏差大，变频器频繁炸机 以下情况要选用交流输出电抗器 变频器到电机线路超过100米（一般原则） 以下情况一般要选用制动单元和制动电阻 提升负载 频繁快速加减速 大惯量（自由停车需要1min以上，恒速运行电流小于加速电流的设备）
变频器保护功能
由于变频器大量的使用了各种半导体器件，如整流桥、IGBT、电解电容等， 要想保证变频器长期稳定工作，则必须保证各器件工作在其允许条件下。 超出条件则必须立刻或延时停止变频器工作，待异常条件消失后才能重 新开始工作，如保护失效或动作延迟将导致变频器出现不可恢复性损害。
变频器的保护功能
T电机转矩
T负载转矩
T电机转矩>T负载转矩－－－加速运行 T电机转矩<T负载转矩－－－减速运行 T电机转矩＝T负载转矩－－－恒速运行
电机转矩控制性能是影响电气传动系统性能高低的最重要因素 加减速时间和电机转矩、负载转矩以及系统惯量有关
工业电气自动化控制中变频调速技术的应用探讨
工业电气自动化控制中变频调速技术的应用探讨随着工业生产的不断发展，对生产效率和能源利用效率的要求也越来越高，变频调速技术因其高效、可靠的特点，成为电机调速的首选方法之一。
变频调速技术是指通过改变交流电源的频率和电压，控制电机的转速，从而实现电机的调速。
本文将从变频调速的基本原理、应用场景和优势三个方面来探讨变频调速技术在工业电气自动化控制中的应用。
一、变频调速的基本原理变频调速技术是基于电机运行理论，采用先进的电力电子技术和控制理论，将交流电源通过变频器转变为直流电后，再通过逆变器将直流电转换为可控交流电源供电给三相异步电机，以实现对电动机的无级调速。
其基本原理是通过控制变频器的输出频率、电压和电流来控制电机的转速和负载。
二、变频调速的应用场景变频调速技术在工业电气自动化控制中的应用非常广泛，适用于许多场景。
下面列举几种典型的场景。
1. 磨煤机和风机磨煤机和风机是煤矿、钢铁、水泥等行业必备的设备，需要长期运转。
变频调速技术可以实现设备的无级调节，运营过程中可以节约能源。
例如，变频调速技术能够控制风机的输送风量，并将风机运转曲线与管网特性相匹配，从而达到更好的送风效果。
2. 水泵和压缩机水泵和压缩机在工厂的各个流程中发挥着关键的作用，使用变频调速技术可以使泵和压缩机在不同的流量和压力下、以最小能耗稳定运行。
在供水、排水和空气压缩等方面，变频调速技术的应用可以显著降低能源消耗。
3. 机械加工机械加工行业是变频调速技术应用的重要领域。
例如，采用变频器控制切削机床的进给速度可以精确控制加工精度，提高加工质量。
三、变频调速的优势1. 能耗降低变频调速技术在电机启动过程中，可以控制电机的启动电流，避免了电机高启动电流对电网的冲击和对电机本身的伤害。
在电机正常工作时，变频器不断地对其进行调节，以使电机始终处于最优的工作状态，从而实现降低能耗的目标。
2. 保护电机采用变频调速技术可以减少电机的损失和故障率，提高电机使用寿命和可靠性。
变频调速的控制方式
４）直接转矩控制（ＤＴＣ控制） 直接转矩控制是 把电动机和逆变器看成一个整体，采用空间电压矢 量分析方法在定子坐标系进行磁通、转矩计算，通 过跟踪型 ＰＷＭ 逆变器的开关状态直接控制转矩。因 此，无需对定子电流进行解耦，免去矢量变换的复
杂计算，控制结构简单。该技术在很大程度上弥补 了矢量控制的不足，并以新颖的控制思想，简洁明 了的系统结构，优良的动静态性能得到了迅速发展。 目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功 率交流传动上。
直接转矩控制它以测量电动机电流和直流电压 作为自适应电动机模型的输入。该模型每隔２５ μｓ 产生一组精确的转矩和磁通实际值，转矩比较器和 磁通比较器将转矩和磁通的实际值与转矩和磁通的 给定值进行比较获得最佳开关位置。由此可以看出 它是通过对转矩和磁通的测量，即刻调整逆变电路 的开关状态，进而调整电动机的转矩和磁通，以达 到精确控制的目的。
７）其他非智能控制方式 在实际应用中，还有 一些非智能控制方式在变频电源的控制中得以实现， 例如自适应控制、滑模变结构控制、差频控制、环 流控制、频率控制等。
２．智能控制方式 １）神经网络控制 神经网络控制方式应用在变 频电源的控制中，一般是用于比较复杂的系统控制， 这时对于系统的模型了解甚少，因此神经网络既要 完成系统辨识的功能，又要进行控制。而且神经网 络控制方式可以同时控制多个变频电源，因此神经 网络在多个变频电源级联时进行控制比较适合。但 是神经网络的层数太多或者算法过于复杂都会在具 体应用中带来不少实际困难。
交流调速简答 (1)
直流调速系统：控制简单、调速平滑、性能良好。
但换向器存在，维护工作量加大，单机容量、最高转速以及使用环境都受到限制交流调速系统：交流调速系统，励磁电流和转矩电流互相耦合，调速困难。
现代交流调速系统由交流电动机、电力电子功率变换器、控制器及电量检测器组成，称为变频器。
课后习题1.交流调速的主要应用领域：1.冶金机械2.电气牵引3.数控机床4.矿井提升机械5.起重、装卸机械6.原子能及化工设备7.建筑电气设备8.纺织、食品机械2.异步电动机的优点：结构简单，运行可靠，便于维护，价格低廉。
3.异步电动的调速方法：改变电源频率、改变极对数以及改变转差率。
4.变频调速的基本要求：1.保持磁通为额定值 2.保持电压为额定值5.交－直－交变频器与交－交变频器的主要特点比较：比较项目类型交－直－交变频器交－交变频器换能方式两次换能，效率略低一次换能，效率高晶闸管换向方式强迫换向或负载换向电网换向所用器件数量较少较多调频范围频率调节范围宽一般情况下，输出最高频率为电网频率的1/3～1/2电网功率因素采用晶闸管可控整流调压，低频低压时功率因数较低，采用斩波器或PWM方式调压，功率因数高较低适用场所可用于各种电力拖动装置，稳频稳压电源和不间断电源适用于低速大功率拖动6.同步电动机变频调速方法：他控式变频调速、自控式变频调速。
不同：他控式变频调速采用独立的变频器（即输出频率由外部振荡器控制）作为同步电机的变压变频电源。
自控式变频器调速由电动机轴上所带的转子位置检测器发出信号来控制逆变器的触发换相，即采用输出频率由转子位置来控制的变压变频电源为同步电机供电。
这样就从内部结构和原理上保证了频率与转速必然同步，构成“自控式”。
7.各种变频调速的基本原理：按结构分为交－直－交变频器与交－交变频器；按电源性质分电压型变频器：变频器主电路中的中间直流环节采用大电容滤波，使直流电压波形比较平直，对于负载来说，是一个内阻抗为零的恒压源，这类变频调速装置叫做电压源变频器。
三菱FR-A700通用变频器应用解析
车辆工程技术71机械电子1 变频原理 变频器的发展离不开电力电子器件的发展，电力电子器件的发展经历了从最初的半控型到目前普遍使用的全控型，以及近年来新研制出的智能功率模块IPM，这些器件的电压和电流容量越来越大，响应速度明显提高，所需的驱动功率及器件自身的管耗也越来越小。
目前的变频技术主要使用交—直—交变流原理来实现，交-交变频应用相对很少，即把工频交流电先通过整流器转换成直流电，然后再通过逆变电路把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电，以满足电动机在不同应用场合的速度调节。
其电路结构如图1所示。
图1 变频器的主电路框图 逆变电路是实现变频技术的关键所在，如图2所示，开关V1、V2、V3、V4构成四个桥臂，整流滤波后的直流电压Ud 作为电路的输入，逆变器输出连接的负载是R-L 感性负载。
电路工作时，先将开关V1、V4处于闭合状态，使V2、V3两开关断开，负载上将会得到左正右负的输出电压；经过一段时间后，再把原来接通的开关V1、V4断开，送上触发信号使V2、V3两个开关闭合，此时负载上得到右正左负的输出电压。
在控制过程中，通过改变V1、V4和V2、V3两组开关的通断频率，即可调节输出交流电的频率。
目前桥臂开关主要选用全控型器件IGBT来实现，其容量、响应速度稳定性能相对较好。
图2 全桥逆变电路2 三菱FR-A700通用变频器特点及面板简介2.1 FR-A700变频器特点 （1）吸取了三菱早期各系列变频器的特点，控制功能多样化，过载能力较强，通用性广，可于速度、转矩、位置多种工作模式的切换，同时具备强大的通信功能和信号处理能力，使用方便。
（2）能实现普通电机的功能最大化，驱动无编码器的普通电机能实现精度高、响应快的矢量控制，在超低速工作状态下，可实现200%的输出转矩。
（3） 能实现高性能的矢量控制。
（4）网络通信能力强，有USB、RS-485等通讯接口，通讯实现方便快捷，也可选用各种总线适配器。
通用变频器的应用技术简述
２ １５ ） ２ １ １
、
发 展 过 程
变 频器是 从上 世纪六 七十年 代 随着 电 力电子器 件Ｐ ＷＭ （ 冲 宽 度 调 制 ） 制 技 术 的 发 展 出 现 的一 种 感 应 电 动 机 调 速 脉 控 装 置 。 频 器 是 应 用 变 频 技 术 与 微 电 子技 术 ， 过 改 变 电机 工 变 通 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 （ 流 变 直 流 ） 滤 波 、 次 整 流 （ 流 变 交 流 ） 制 交 、 再 直 、 动单元 、 动单元 、 测单元微处理单元等组成 。通过改变 电 驱 检 源 的频 率 达 到改 变 电 源 电 压 的 目 的 ，根 据 电 机 的 实 际 需 要 提 供 其 所 需 要 的 电源 电压 ， 而 达 到 节 能 、 速 的 目的 。 外 ， 进 调 另 变 频 器 还 有 很 多保 护 功 能 ， 过 流 、 压 、 载 保 护 等 。 如 过 过 本 文介 绍 了 当 今 变 频 器 控 制 技 术 在 社 会 工 业 各 个 环 节 的 应 用 和 发 展 情 况 、 面 分 析 了 目前 变 频 器 的技 术 发 展 方 向 ， 全 并 且 从 变 频 器 的高 性 能 化 、 保 化 、 环 网络 化 等 方 面 进 行 了详 细 的 分 析 控 控 制 。根 据 改 造 特 点 ， 服 元 件 采 用 步 进 电机 ， 行 开 环 控 伺 实 制 系 统 就 能 满 足 要 求 。ｚ 脉 冲 当量 取 ００ ｒ Ｘ向 脉 冲 当量 向 ．１ ｍ， ａ 取 ００ ５ 选 用 晶体 管 输 出型 的Ｐ Ｃ 动 步进 电机 脉 冲信 号 ． ｍｍ ０ Ｌ驱 由 编 程 产 生 ． 过 程 序 产 生 不 同频 率 脉 冲实 现 变 速 。Ｘ、 向动 通 Ｚ
变频调速技术及应用复习提纲
复习提纲1、根据公式，说明交流异步电动机和同步电动机调速的方法各有哪些？交流电机同步转速交流感应电机转速交流异步电动机调速的方法:(1)变频调速(2)变极调速(3)变转差率调速第一：改变感应电机的极对数p ，从而改变电动机的转速。
这种方法只能一级一级地调速，不能平滑调节，而且电机体积较大，接线复杂，电机运行性能较差； 第二：改变感应电机转差率s 。
绕线式感应电动机通过在转子中外加调速电阻，实现改变转差率，使得转速改变。
缺点是调速电阻需要消耗一定能量，绕线式电动机结构较复杂，适用于中小容量电动机；第三：改变电源频率f1。
通过改变电源频率来改变交流电动机转速。
是当前应用最广泛的交流调速技术。
既适用于同步电机，也适用于感应电机。
交流同步电机转速 只有变频调速根据交流异步电机的转速公式n=n1(1-s)=60f1/p(1-s)可知：交流异步电动机有以下三种基本调速方法：（1）改变定子极对数p 调速。
（2）改变电源频率f1调速。
（3）改变转差率s 调速。
()()116011=-=-f n n s s p1160=f n p 1160=f n p2、按电动机能量类型可将异步电机调速分为几种类型？（1）转差功率消耗型调速系统（2）转差功率馈送型调速系统（3）转差功率不变型调速系统3、现代交流调速系统由哪些部分组成？现代交流调速系统的组成4、目前应用最多、最广泛的交流调速方法是哪种？主要应用于哪些场合？变频调速：改变电源频率f1。
通过改变电源频率来改变交流电动机转速。
是当前应用最广泛的交流调速技术。
既适用于同步电机，也适用于感应电机。
5、叙述异步电动机工作原理、铭牌的意义、旋转方向等工作原理:三相交流异步电动机工作原理：(1)当三相异步电机接入三相交流电源时，三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势（定子旋转磁动势）并产生旋转磁场。
(2)该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。
变频器原理及应用
优化特征功能及预置
1. 节能功能 诸多变频器都提供了自动节能功能，只需顾客选 择“用”，变频器就可自动搜寻最佳工作点，以 到达节能旳目旳。
2. PID控制功能 给定信号与反馈信号相比较旳偏差值，经过P、I、 D调整，变频器经过变化输出频率，迅速、精确 地消除拖动系统旳偏差，回复到给定值。
转差频率控制，变频器经过电动机、速度传感构成速度反 馈闭环调速系统。变频器旳输出频率由电动机旳实际转速 与转差频率之和来设定，从而在到达调速控制旳同步也使 输出转矩得到控制。
VC旳基本思想就是将异步电动机旳定子电流分解为产生磁 场旳电流分量（励磁电流）和与其相垂直旳产生转矩旳直 流分量，并分别加以控制。
1．直流调速系统旳优缺陷：调速系统构造简朴、调 速平滑、调速性能好，但直流电机本身构造复杂、价格 较贵、维护不以便。
2．交流调速系统旳优缺陷：电动机构造简朴、工作 可靠、价格低廉、规格较多，但调速不连续。
3．变频器旳诞生和发展：基于交流异步电动机连续 调速旳设想，伴随微电子技术、电力电子技术、计算机 技术旳发展而发展。
变频器系统旳选择与操作
变频器旳原理框图及接线端子 变频器旳外形与构造
l一底座 2一外壳 3一控制电路接线端子 4一充电指示灯 5一防护盖板
6一前盖 7一螺钉 8一数字操作面板 9一主电路接线端子 10一接线孔
变频器旳原理框图
变频器与外部连接旳端子
外部连接旳端子 1. 主电路端子
2．控制电路端子
因为电动机不能超出额定电压运营，所以频率由额 定值向上升高时，定子电压不可能随之升高，只能 保持在额定值不变。这么必然会使Φm伴随ƒ1旳升 高而下降，类似于直流电动机旳弱磁调速。
交流电机变频调速讲座(陈伯时)-第二讲
交流电机变频调速讲座Lectures on Variable Frequency Speed Control of ACMachines上海大学陈伯时第二讲静止式变压变频器（-2）Static VVVF Converters为了实现异步电动机的变压变频调速，必须具备能够同时控制电压幅值和频率的交流电源，而电网提供的是恒压恒频的电源，因此应该配置变压变频器，又称VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）装置。
最早的VVVF装置是旋转变频机组，即由直流电动机拖动交流同步发电机构成的机组，调节直流电动机的转速就能控制交流发电机输出的电压和频率。
自从电力电子器件获得广泛应用以后，旋转变频机组便逐渐被淘汰，并形成了一系列通用型的静止式变压变频装置。
2.1静止式变压变频器的主要类型2.1.1交-直-交和交-交变压变频器从整体结构上看，静止式的电力电子变压变频器可分为交-直-交和交-交两大类。
(1)交-直-交变压变频器交-直-交变压变频器先将工频交流电源通过整流器变换成直流(可控电压或恒压)，再通过逆变器变换成可控的交流(只控制频率或同时控制频率和电压)，如图2-1所示。
图2-1交-直-交（间接）变压变频器由于这类变压变频器在恒频交流电源和变频交流输出之间有一个“中间直流环节”，所以又称间接式的变压变频器。
具体的整流和逆变电路种类很多，当前应用最广的是由二极管组成不控整流器和由全控型功率开关器件(P-MOSFET，IGBT等)组成的脉宽调制(PWM)逆变器，简称PWM变压变频器，如图2-2所示。
图2-2交-直-交PWM变压变频器C——滤波电容PWM变压变频器的应用之所以如此广泛，是由于它具有如下的一系列优点：1)在主电路整流和逆变两个变流单元中，只有逆变单元是可控的，采用全控型的功率开关器件，通过驱动电压脉冲进行控制，可同时调节变频器的输出电压和频率，结构简单，效率高。
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通用变频器在交流电机变频调速中的应用
摘要：随着国家对电力节能的大力提倡，对交流电机的节能技术已经刻不容
缓。交流电机的节能，关键是对电机的变频调速，交流电机变频调速的典型应用
就是通用变频器。因此，本文对交流电机的变频调速和通用变频器的应用进行了
深入研究和探讨。
关键词：交流电机、变频调速、通用变频器
Abstract: With China has strongly advocated for power saving, energy-saving
AC motor technology has become essential. AC motor energy, the key is for
frequency control motor, AC Motor typical application is the general-purpose
inverters. Therefore, this article inverter AC motor drive applications and
general-depth study and discussion.Keywords: AC motor, frequency control,
general-purpose inverters
概论
1.交流电机调速的发展和趋势
近年来,交流电机变频调速及其相关技术的研究己成为现代电气传动领域的
一个重要课题,并且随着大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控
制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、快的动态响应
以及在四象限并可逆运行等良好的技术性能。交流电动机调速系统的性能越来越
好，特别是鼠笼式交流异步电动机的变频调速系统，其性能己与直流电动机调速
系统相媲美。由于鼠笼式交流异步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、价格
低、坚固耐用、工作可靠、维护方便、适应性强等一系列优点，而且功率、转速、
电压的允许值高于直流电动机，所以交流变频调速技术得到了迅速的发展，并有
取代直流电动机调速的趋势。
2.交流电机变频调速的应用
在拖动系统中，交流电机变频调速的典型应用就是通用变频器，用变频器驱
动电动机的目的就是实现调速，让电动机按照希望的方式运转。除变频以外的另
一些简单的调速方案，例如变极调速、定子调压调速、转差离合器调速等，虽然
仍在特定场合有一定的应用，但由于其性能较差，终将会被变频调速所取代。
以下就以通用变频器为例，论述交流电机变频调速的应用
2.1变频器的发展前景
中国是能源大国，能源利用率很低，而能源储备不足。然而2011年中国发
电总量约为46037亿千瓦时，电力拖动系统消耗的发电量约为23018.5亿千瓦时，
风机水泵类负载消耗6113亿千瓦时。因此国家大力提倡节能，并着重推荐了变
频调速技术。应用变频调速，可以大大提高电机转速的控制精度，使电机在节能
的转速下运行。许多电机一般按最大需求来选择电机的容量，故设计裕量偏大，
而实际运行中轻载运行所占比例较高。如果采用变频调速，可大大提高轻载运行
时的工作效率，因此，电机的节能潜力巨大，变频器应用于各行业。
2.2变频器应用的行业
变频器主要用于交流电动机转速的调节，是交流电动机最理想、最
有前途的调速方案，除了具有卓越的调速性能之外，变频器还有显著的节能作用，
是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。自上世纪80年代被引进中国
以来，变频器作为节能应用与速度控制的自动化设备，得到了快速发展和广泛的
应用。在水利、电力、市政、化工、钢铁行业、矿井提升、水泥行业风机、恒压
供水等领域中，变频器都在发挥着重要作用，产生了巨大的经济效益。
2.3变频器的选型
通用变频器的选型主要依据变频器的使用类型和容量两方面。
变频器的类型要根据负载要求来选择。一般来说，生产机械的特性分为恒转
矩负载、恒功率负载和二次方律负载。
变频器容量的选择由很多因素决定，如电动机容量、电动机额定电流、电动
机加减速时间等，其中最主要的是电动机额定电流，电动机的额定功率作为参考。
变频器的容量应按运行过程中可能出现的最大工作电流来选择。
2.4变频器的工作原理以及应用
2.4.1工作原理
交流电机变频调速系统包括主电路和控制电路两部分，主电路主要完成功率
的转换，控制电路主要完成对变频主电路提供各种控制信号。
（a）在交流变频调速系统中，主回路作为直接执行机构，其可靠性和稳定
性直接影响着系统的运转，因此，必须选择合适的主电路。交-直-交变频电路实
现由整流器将电网中的交流电整流成直流电，经过滤波，然后由逆变器逆变成交
流电供给负载。中间环节采用在理想情况下是一种阻抗为零的恒压源的大电容滤
波；在主电源方面，由于电动机是不需要频繁制动和反转的，所以选择不可控二
极管整流桥方式。滤波电路采用阻容方式，逆变电路为三相全桥形式。在功率器
件方面，由于变频调速系统，一方面要求开关频率足够高，另一方面要求有足够
的输出容量，所以采用驱动功率小而饱和压降低的IGBT。在变频调速系统中，
电动机的减速和停机，是通过逐渐降低频率来实现的。这时，从电动机的角度来
看，电动机处于再生制动的工作状态；从变频调速系统的角度来看，拖动系统在
转速下降时减少的动能，由电动机“再生”电能后，在变频主电路的直流环节中被
消耗掉了。
主电路原理图
（b）控制电路作为交流电机变频调速系统的核心部分，影响着整个系统的
性能，而控制系统的性能又取决于其运算速度和控制精度，这在某种程度上依赖
于实现该系统的电子芯片。
在控制逆变部分，根据PWM波形的生成原理，用IGBT控制PWM波形，
从而产生完美的正弦波。根据系统的设计要求，选择了转速负反馈控制，从而提
高了系统的精度和稳定度。保护电路主要包括电机过压、过流、以及调速系统的
保护等。控制电路和保护电路作为交流电机变频调速系统的核心部分，在影响整
个系统的性能方面占有极其重要的地位，它主要是向变频主电路提供各种控制信
号，使主电路安全、可靠的工作。
2.4.2变频调速的控制策略
变频调速经过了两代控制方式的转变，实现了由恒压频比控制到矢量控制的
转变。
第1代变频器采用的是恒压频比控制方式，它根据异步电动机等效电路确定
的线性进行变频调速。电压是指基波的有效值，改变U/f只能调节电动机的稳态
磁通和转矩，谈不上动态控制。
第2代变频器的主要特征是采用矢量控制方式，它参照直流电动机的控制方
式，将异步电动机的定子电流空间矢量分解为转子励磁分量和转矩分量。首先是
要控制励磁，所以又把矢量控制称为磁场定向控制。矢量控制的主要缺点是需要
复杂的坐标变换运算，以及需检测转速信号。因此，进一步提出无速度传感器矢
量控制的方法，它根据异步电动机实际运行的相电压和相电流，以及定转子绕组
参数推算出转速观测值，以实现磁场定向的矢量控制。
2.4.3交流变频调速的优越性：
(1) 在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。
(2) 电机总是保持在低转差率运行状态，减小转子损耗。
(3) 可实现软启、制动功能，减小启动电流冲击，节电效果明显。
2.4.4变频器与负载电机的通讯协议
变频器的节能效果与普通调速的对比优势在于所用的通讯协议。通用变频器
一般都带有RS232/422/485通讯接口，可以实现上位工控机对变频器的1对1或
1对多的通讯功能，可将上位机的运行指令下达，或将变频器的运行状态上传。
在需要高精度控制时，可选用编码器，将转速反馈信号反馈到变频器，构成闭环
系统。完善的软件功能和规范的通讯协议，使它可实现灵活的系统组态，组成现
场总线系统，变频器在其中作为通讯的从站和传动执行装置。
2.5变频器调速与传统调速方法的比较
上世纪八十年代到九十年代初，高压电机要实现调速，主要采用三种方式：
（1）液力耦合器方式。（2）串级调速。（3）高低方式。
上述三种方式，发展到目前都是比较成熟的技术。液力耦合器和串级调速的
调速精度都比较差，调速范围较小，维护工作量大，液力耦合器的效率相比变频
调速还有一定的差距，所以这两项技术竞争力已经不强了。至于高低方式，能够
达到比较好的调速效果，但是相比真正的高压变频器，还有如下缺点：效率低，
谐波大，对电机的要求比较严格，功率较大时（500KW以上），可靠性较低。
与传统的调速方法相比变频器可以实现软启动和软关闭，任意调整发动机的
加/减速时间，平稳的启动电机。
3.结束语
在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不
断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动
化，成为现代调速传动的主流。
变频器不仅具有卓越的节能作用、显著的调速性能和保护功能，还具有优越
的控制方式。应用变频调速，不仅可以使电动机在节能的转速下运行，而且还可
以大大提高电动机转速的控制精度，提升工艺质量和生产效率，是企业技术改造
和产品更新换代的理想调速装置。
参考文献
（1）王建峰、秦庆国、李永军、任建业 浅谈交流电机的变频调速--《科技
创新与应用》2012年13期
(2)倚鹏 高压变频器的产品和市场状况--《电器工业》2006年06期
(3)鲁元祥 浅谈交流电动机变频调速技术及应用--《机电信息》2011年第12
期
(4)浅谈交流变频调速技术的发展