變頻器的基本知識第一頁，共十八頁，2022年，8月28日L1L2L3整流器中間直流電路逆變器控制調整電路M丹佛斯中國創恒DanfossChinaTruhigh通用變頻器原理

現代通用變頻調速器都采用了交－直－交工作原理，即先將三相交流電經整流部分變換成直流，經濾波后通過IGBT或其它電力電子器件逆變成頻率和電壓均可變的三相交流電供電機使用。變頻器的基本構成如下圖所示，由主電路（包括整流器、中間直流環節、逆變器）和控制電路組成。第二頁，共十八頁，2022年，8月28日丹佛斯中國創恒DanfossChinaTruhighL1L2L3整流器中間直流電路逆變器控制調整電路M1整流器它與單相或三相交流電源相連接，產生脈動的直流電壓。第三頁，共十八頁，2022年，8月28日L1L2L3整流器中間直流電路逆變器控制調整電路M丹佛斯中國創恒DanfossChinaTruhigh2中間電路將整流電壓變換成直流電流。使脈動的直流電壓變得穩定和平滑，供逆變器使用。將整流后固定的直流電壓變換成可變的直流電壓。第四頁，共十八頁，2022年，8月28日L1L2L3整流器中間直流電路逆變器控制調整電路M丹佛斯中國創恒DanfossChinaTruhigh3逆變器它產生電動機的電壓和頻率。第五頁，共十八頁，2022年，8月28日L1L2L3整流器中間直流電路逆變器控制調整電路M丹佛斯中國創恒DanfossChinaTruhigh4控制回路它將信號傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時它也接收來自這些部分的信號。變頻器都是由控制電路利用信號來開關逆變器的半導體器件，這是所有變頻器的共同點。控制回路是變頻器的第四個主要部分，它是變頻器的大腦，由運算電路、監測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅動電路等構成。其主要任務是完成對逆變器的開關控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能等。第六頁，共十八頁，2022年，8月28日丹佛斯中國創恒DanfossChinaTruhigh電流監測電流監測邏輯電路第七頁，共十八頁，2022年，8月28日丹佛斯中國創恒DanfossChinaTruhighn＝60f(1－s)/p式中n———異步電動機的轉速；f———異步電動機的頻率；s———電動機轉差率；p———電動機極對數。由式(1)可知，轉速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉速，當頻率f在0～50Hz的范圍內變化時，電動機轉速調節范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的，是一種理想的高效率、高性能的調速手段。變頻器調速原理第八頁，共十八頁，2022年，8月28日丹佛斯中國創恒DanfossChinaTruhigh異步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流之間相互作用而產生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和而使勵磁電流增加，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現象的產生。為什么變頻時又同時變壓？第九頁，共十八頁，2022年，8月28日丹佛斯中國創恒DanfossChinaTruhigh變頻器變壓變頻的實現脈沖寬度調制理論(PWM=PulseWidthModulation)

PWM是英文PulseWidthModulation(脈沖寬度調制)縮寫，按一定規律改變脈沖列的脈沖寬度，以調節輸出量和波形的一種調值方式。

第十頁，共十八頁，2022年，8月28日丹佛斯中國創恒DanfossChinaTruhigh變頻器變壓變頻的實現脈沖寬度調制理論(PWM=PulseWidthModulation)

PWM是英文PulseWidthModulation(脈沖寬度調制)縮寫，按一定規律改變脈沖列的脈沖寬度，以調節輸出量和波形的一種調值方式。

第十一頁，共十八頁，2022年，8月28日丹佛斯中國創恒DanfossChinaTruhigh變頻器變壓變頻的實現

理論基礎：在采樣控制理論中有一個重要的結論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環節上，其效果基本相同。沖量即指窄脈沖的面積。這里所說的效果基本相同，指環節的輸出相應波形基本相同。第十二頁，共十八頁，2022年，8月28日丹佛斯中國創恒DanfossChinaTruhigh變頻器變壓變頻的實現連續的PWM觸發信號第十三頁，共十八頁，2022年，8月28日丹佛斯中國創恒DanfossChinaTruhigh變頻器變壓變頻的實現第十四頁，共十八頁，2022年，8月28日丹佛斯中國創恒DanfossChinaTruhigh變頻器的控制方式簡介：1.U/f=C的正弦脈寬調制（SPWM）控制方式

其特點是控制電路結構簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求，已在產業的各個領域得到廣泛應用。但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態轉矩能力和靜態調速性能都還不盡如人意，且系統性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化，轉矩響應慢、電機轉矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區效應的存在而性能下降，穩定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調速。

第十五頁，共十八頁，2022年，8月28日丹佛斯中國創恒DanfossChinaTruhigh變頻器的控制方式簡介：2.電壓空間矢量（SVPWM）控制方式

它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉磁場軌跡為目的，一次生成三相調制波形，以內切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經實踐使用后又有所改進，即引入頻率補償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環，以提高動態的精度和穩定度。但控制電路環節較多，且沒有引入轉矩的調節，所以系統性能沒有得到根本改善。

第十六頁，共十八頁，2022年，8月28日丹佛斯中國創恒DanfossChinaTruhigh變頻器的控制方式簡介：3矢量控制（VC）方式

矢量控制變頻調速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1，再通過按轉子磁場定向旋轉變換，等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Im1、It1（Im1相當于直流電動機的勵磁電流；It1相當于與轉矩成正比的電樞電流），然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經過相應的坐標反變換，實現對異步電動機的控制。其實質是將交流電動機等效為直流電動機，分別對速度，磁場兩