1、變頻器的工作原理1、基本概念（1） VVVF 改變電壓、 改變頻率（VariableVoltageandVariableFrequency 的縮寫。（2） CVCF 恒電壓、恒頻率（ConstantVoltageandConstantFrequency 的縮寫。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。該設備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（DC）。然后再把直流電（DC）變換為三相或單相交流電（AC）。變頻器同時改變輸出頻率與電壓，也就是改變了電機運行曲線上的 n0,使電機運行曲線平行下移。因此變頻器可以使電機以較小的啟動電流，獲得較大的啟動轉矩，

2、即變頻器可以啟動重載負荷。變頻器具有調壓、調頻、穩壓、調速等基本功能，應用了現代的科學技術，價格昂貴但性能良好，內部結構復雜但使用簡單，所以不只是用于啟動電動機，而是廣泛的應用到各個領域，各種各樣的功率、各種各樣的外形、各種各樣的體積、各種各樣的用途等都有。隨著技術的發展，成本的降低，變頻器一定還會得到更廣泛的應用。各國使用的交流供電電源，無論是用于家庭還是用于工廠，其電壓和頻率均200V/60Hz（50Hz）或 100V/60Hz（50Hz）。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產生可變的電壓和頻率，該設備首先要把三相或單相交流電變換為直流

3、電（DC）。然后再把直流電（DC） 變換為三相或單相交流電 （AC） ,我們把實現這種轉換的裝置稱為“變頻器”（inverter）。變頻器也可用于家電產品。使用變頻器的家電產品中不僅有電機（例如空調等），還有熒光燈等產品。用于電機控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。但用于熒光燈的變頻器主要用于調節電源供電的頻率。汽車上使用的由電池（直流電）產生交流電的設備也以“inverter”的名稱進行出售。變頻器的工作原理被廣泛應用于各個領域。例如計算機電源的供電，在該項應用中，變頻器用于抑制反向電壓、頻率的波動及電源的瞬間斷電。2.電機的旋轉速度為什么能夠自由地改變？（1）r/min 電機旋轉

4、速度單位：每分鐘旋轉次數，也可表示為 rpm。例如：4 極電機 60Hz1,800r/min,4 極電機 50Hz1,500r/min,電機的旋轉速度同頻率成比例。本文中所指的電機為感應式交流電機，在工業領域所使用的大部分電機均為此類型電機。感應式交流電機（以后簡稱為電機）的旋轉速度近似地取決于電機的極數和頻率。電機的極數是固定不變的。由于極數值不是一個連續的數值（為 2 的倍數，例如極數為 2,4,6）,所以不適合改變極對數來調節電機的速度。另外，頻率是電機供電電源的電信號，所以該值能夠在電機的外面調節后再供給電機，這樣電機的旋轉速度就可以被自由的控制。因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為

5、電機調速設備的優選設備。n=60f/p,n:同步速度，f:電源頻率，p:電機極數，改變頻率和電壓是最優的電機控制方法。如果僅改變頻率，電機將被燒壞。特別是當頻率降低時，該問題就非常突出。為了防止電機燒毀事故的發生，變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓，例如：為了使電機的旋轉速度減半，變頻器的輸出頻率必須從 60Hz改變到 30Hz,這時變頻器的輸出電壓就必須從 200V 改變到約 100V。例如：為了使電機的旋轉速度減半， 變頻器的輸出頻率必須從 60Hz 改變到 30Hz,這時變頻器的輸出電壓就必須從 200V 改變到約 100V。3、關于散熱的問題如果要正確的使用變頻器，必須認真地考慮

6、散熱的問題。變頻器的故障率隨溫度升高而成指數的上升。使用壽命隨溫度升高而成指數的下降。環境溫度升高 10 度，變頻器使用壽命減半。因此，我們要重視散熱問題啊！在變頻器工作時，流過變頻器的電流是很大的，變頻器產生的熱量也是非常大的，不能忽視其發熱所產生的影響。通常，變頻器安裝在控制柜中。我們要了解一臺變頻器的發熱量大概是多少，可以用以下公式估算：發熱量的近似值=變頻器容量（KW）X55W在這里，如果變頻器容量是以恒轉矩負載為準的（過流能力 150%*60s）如果變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器，并且也在柜子里面，這時發熱量會更大一些。電抗器安裝在變頻器側面或測上方比較好。這時可以用估算：變頻器容

7、量（KW）X60W因為各變頻器廠家的硬件都差不多，所以上式可以針又 t 各品牌的產品.注意：如果有制動電阻的話，因為制動電阻的散熱量很大，因此最好安裝位置最好和變頻器隔離開，如裝在柜子上面或旁邊等。那么，怎樣采能降低控制柜內的發熱量呢？當變頻器安裝在控制機柜中時，要考慮變頻器發熱值的問題。根據機柜內產生熱量值的增加，要適當地增加機柜的尺寸。因此，要使控制機柜的尺寸盡量減小，就必須要使機柜中產生的熱量值盡可能地減少。如果在變頻器安裝時，把變頻器的散熱器部分放到控制機柜的外面，將會使變頻器有 70%的發熱量釋放到控制機柜的外面。由于大容量變頻器有很大的發熱量，所以對大容量變頻器更加有效。還可以用隔

8、離板把本體和散熱器隔開，使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好。變頻器散熱設計中都是以垂直安裝為基礎的，橫著放散熱會變差的！關于冷卻風扇一般功率稍微大一點的變頻器，都帶有冷卻風扇。同時，也建議在控制柜上出風口安裝冷卻風扇。進風口要加濾網以防止灰塵進入控制柜。注意控制柜和變頻器上的風扇都是要的，不能誰替代誰。另外，散熱問題還要注意以下兩個問題：（1）在海拔高于 1000m 的地方，因為空氣密度降低，因此應加大柜子的冷卻風量以改善冷卻效果。理論上變頻器也應考慮降容，1000m 每-5%。但由于實際上因為設計上變頻器的負載能力和散熱能力一般比實際使用的要大，所以也要看具體應用。比方說在 1

9、500m 的地方，但是周期性負載，如電梯，就不必要降容。（2）開關頻率：變頻器的發熱主要來自于 IGBT,IGBT 的發熱有集中在開和關的瞬間。因此開關頻率高時自然變頻器的發熱量就變大了。有的廠家宣稱降低開關頻率可以擴容，4、矢量控制是怎樣使電機具有大的轉矩的？（1）轉矩提升：此功能增加變頻器的輸出電壓，以使電機的輸出轉矩和電壓的平方成正比的關系增加，從而改善電機的輸出轉矩。改善電機低速輸出轉矩不足的技術，使用矢量控制，可以使電機在低速，如（無速度傳感器時）1Hz/44 極電機，其轉速大約為 30r/min）時的輸出轉矩可以達到電機在 50Hz 供電輸出的轉矩（最大約為額定轉矩的 150%）。

10、對于常規的 V/F 控制，電機的電壓降隨著電機速度的降低而相對增加，這就導致由于勵磁不足，而使電機不能獲得足夠的旋轉力。為了補償這個不足，變頻器中需要通過提高電壓，來補償電機速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個功能叫做轉矩提升（*1）。轉矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓，電機轉矩并不能和其電流相對應的提高。因為電機電流包含電機產生的轉矩分量和其它分量（如勵磁分量）。矢量控制”把電機的電流值進行分配，從而確定產生轉矩的電機電流分量和其它電流分量（如勵磁分量）的數值。矢量控制可以通過對電機端的電壓降的響應，進行優化補償，在不增加電流的情況下，允許電機產出大的轉矩。此功能對

11、改善電機低速時溫升也有效。5、變頻器制動的有關問題（1）制動的概念：指電能從電機側流到變頻器側（或供電電源側），這時電機的轉速高于同步轉速.負載的能量分為動能和勢能.動能（由速度和重量確定其大?。╇S著物體的運動而累積。當動能減為零時，該事物就處在停止狀態。機械抱閘裝置的方法是用制動裝置把物體動能轉換為摩擦和能消耗掉。對于變頻器，如果輸出頻率降低，電機轉速將跟隨頻率同樣降低。這時會產生制動過程.由制動產生的功率將返回到變頻器側。這些功率可以用電阻發熱消耗。在用于提升類負載，在下降時，能量（勢能）也要返回到變頻器（或電源）側，進行制動.這種操作方法被稱作再生制動，而該方法可應用于變頻器制動。在減速

12、期間，產生的功率如果不通過熱消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到變頻器電源側的方法叫做功率返回再生方法。在實際中，這種應用需要能量回饋單元（2）怎樣提高制動能力？為了用散熱來消耗再生功率，需要在變頻器側安裝制動電阻。為了改善制動能力，不能期望靠增加變頻器的容量來解決問題。請選用制動電阻、制動單元或功率再生變換器”等選件來改善變頻器的制動容量6、當電機的旋轉速度改變時，其輸出轉矩會怎樣？（1）:工頻電源由電網提供的動力電源（商用電源）（2）:起動電流當電機開始運轉時，變頻器的輸出電流變頻器驅動時的起動轉矩和最大轉矩要小于直接用工頻電源驅動。我們經常聽到下面的說法：”電機在工頻電源供電時（*1）時

13、，電機的起動和加速沖擊很大，而當使用變頻器供電時，這些沖擊就要弱一些。如果用大的電壓和頻率起動電機，例如使用工頻電網直接供電，就會產生一個大的起動沖擊（大的起動電流（*2）。而當使用變頻器時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的，所以電機產生的轉矩要小于工頻電網供電的轉矩值。所以變頻器驅動的電機起動電流要小些。通常，電機產生的轉矩要隨頻率的減?。ㄋ俣冉档停┩ㄟ^使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機低速時轉矩的不足，甚至在低速區電機也可輸出足夠的轉矩。當變頻器調速到大于 60Hz 頻率時，電機的輸出轉矩將降低。通常的電機是按 50Hz（60Hz 兒壓設計制造的，具額定轉矩也是在這個電壓范圍內給

14、出的。因此在額定頻率之下的調速稱為恒轉矩調速.（T=Te,P=Pe 皮頻器輸出頻率大于50Hz 頻率時， 電機產生的轉矩要以和頻率成反比的線性關系下降。 當電機以大于 60Hz頻率速度運行時，電機負載的大小必須要給予考慮，以防止電機輸出轉矩的不足。舉例， 電機在 100Hz 時產生的轉矩大約要降低到 50Hz 時產生轉矩的 1/2。 因此在額定頻率之上的調速稱為恒功率調速（P=Ue*Ie）0一、變頻器的直接作用：通過改變電動機的電壓和頻率，使電機的速度可以無極調節。軟啟動節能，功率因數補償節能變頻器的間接作用：1 .節能（節電）。風機、泵類等設備傳統的調速方法是通過調節入口或出口的擋板、閥門開

15、度來調節給風量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當使用變頻調速時，如果流量要求減小，通過降低泵或風機的轉速即可滿足要求。降低電耗。2 .提高生產設備自動化程度.當前有很多品牌的變頻器，如：杭州奧圣電氣有限公司代理的日業變頻器 CM530 系列在滿足客戶通用需求的前提下，通過擴展設計可以靈活地滿足客戶個性化要求、行業性要求滿足各種復雜高精度傳動的要求，同時為設備制造業客戶提供高集成度的一體化解決方案，二、變頻器原理變頻器工作原理主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾

16、波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。整流器最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉。平波回路在整流器整流后的直流電壓中，含有電源 6 倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產生的脈動電流也使直流電壓變動。 為了抑制電壓波動， 采用電感和電容吸收脈動電壓 （電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。逆變器同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使 6 個開關器件導通、關斷就可以得到 3 相交流輸出。以電壓型 pwm 逆變器為例示出開關時間和電壓波形?？刂齐娐肥墙o異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路”， 主電路的“電壓、 電流檢測電路”， 電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號進行放大的“驅動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。