变频器基础原理知识 -

变频器基础原理知识

[size=3][size=2][size=2]1.变频器基础 1: VVVF Variable Voltage and Variable Frequency 的缩写，意为改变电压和改变频率，也就是人们所说的变压变频。 2: CVCF Constant Voltage and Constant Frequency 的缩写，意为恒电压、恒频率，也就是人们所说的恒压恒频。

变压器变压，整流滤波后得到的。交流电源在人们使用电源中占总使用电源的95％左右。 无论是用于家庭还是用于工厂，单相交流电源和三相交流电源，其电压和频率均按各国的规定有一定的标准，如我国大陆规定，直接用户单相交流电为220V，三相交流电线电压为380V，频率为50Hz，其它国家的电源电压和频率可能于我国的电压和频率不同，如有单相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，标准的电压和频率的交流供电电源叫工频交流电。 通常，把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。

为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。

把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。 一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。

变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。

对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行整理，可以输出标准的正弦波，叫变频电源。一般变频电源是变频器价格的15－－20倍。

由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器。 还有荧光灯等产品。

器主要用于调节电源供电的频率。

汽车上使

用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。

源的供电，在该项应用中，

变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。 2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？

n = 60f/p(1-s) n: 电机的转速 f: 电源频率 p: 电机磁极对数 s：电机的转差率

电机的转速 = 60(秒)＊频率（Hz)/电机的磁极对数 - 电机的转差率

rpm/min也可表示为rpm

同步电机的转差矩为0,同步电机的转速 = 60(秒)*频

率(Hz)／电机的磁极对数

异步的转速比同步电机的转速低。

例如：4极三相步电机 60Hz时 低于 1,800 [r/min] 4极三相异步电机 50Hz

时低于 1,500 [r/min] 电机。

决定电机的磁极对数是固定不变的。由于电机的磁极对数1个磁

极对数等于2极，电机的极数不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以不适和改变该值来调整电机的速度。 机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。

防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。

60Hz改变到30Hz，

这时变频器的输出电压就必须从400V改变到约200V。

, 必须认真地考虑散热的问题。 降。环境温度升高10度，变频器使用寿命减半。 因此，我们要重视散热问题啊！

, 变频器产生的热量也是非常大的，

不能忽视其发热所产生的影响

通常，变频器安装在控制柜中。我们要了解一台变频器的发热量大概是多少. 可以用以下公式估算:

变频器容量（KW）×55 [W] , 如果变频器容量是以

恒转矩负载为准的 (过流能力150% * 60s)

器, 并且也在柜子里面, 这时发热量会更大一些。 电抗器安装在变频器侧面或测上方比较好。

: 变频器容量（KW）×60 [W]

不多, 所以上式可以针对各品牌的产品. 如果有制动电阻的话，因为制动电阻的散热量很大， 因此最好安装位置最好和变频器隔离开， 如装在柜子上面或旁边等。

, 怎样采能降低控制柜内的发热量呢?

尺寸尽量减小，就必须要使机柜中产生的热量值尽可能地减少。

有70％的发热量释放到控制机柜的外面。由于大容量变频器有很大的发热量，所以对大容量变频器更加有效。

, 使散热器的散热不影响到变频器本体。这样

效果也很好。

!

都带有冷却风扇。同时，也建议在控制柜上出风口

安装冷却风扇。进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜。 注意控制柜和变频器上的风扇都是要的，不能谁替代谁。其他关于散热的问题

1、在海拔高于1000m的地方，因为空气密度降低，因此应加大柜子的冷却风量以

改善冷却效果。理论上变频器也应考虑降容，1000m每-5%。但由于实际上因为设计上变频器的负载能力和散热能力一般比实际使用的要大， 所以也要看具体应用。 比方说在1500m的地方，但是周期性负载，如电梯，就不必要降容。

2、 开关频率：变频器的发热主要来自于IGBT， IGBT的发热有集中在开和关的瞬间。 因此开关频率高时自然变频器的发热量就变大了。 有的厂家宣称降低开关频率可以扩容， 就是这个道理。

1: 转矩提升

此功能增加变频器的输出电压，以使电机的输出转矩和电压的平方成正比的关系增加，从而改善电机的输出转矩。 改善电机低速输出转矩不足的技术

使用\矢量控制\，可以使电机在低速,如(无速度传感器时)1Hz（对4极电机，其转速大约为30r/min）时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩（最大约为额定转矩的150％）。

对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足，变频器中需要通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。变频器的这个功能叫做“转矩提升”。

转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压，电机转矩并不能和其电流相对应的提高。 因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量（如励磁分量）。

“矢量控制”把电机的电流值进行分配，从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量（如励磁分量）的数值。 \矢量控制\可以通过对电机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增加电流的情况下，允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。

1: 制动的概念

指电能从电机侧流到变频器侧（或供电电源侧）,这时电机的转速高于同步转速。 负载的能量分为动能和势能. 动能(由速度和重量确定其大小）随着物体的运动而累积。当动能减为零时，该事物就处在停止状态。

机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和能消耗掉。

对于变频器，如果输出频率降低，电机转速将跟随频率同样降低。这时会产生制动过程. 由制动产生的功率将返回到变频器侧。这些功率可以用电阻发热消耗。

在用于提升类负载,在下降时, 能量(势能)也要返回到变频器(或电源)侧,进行制动。 这种操作方法被称作“再生制动”，而该方法可应用于变频器制动。 在减速期间，产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到变频器电源侧的方法叫做“功率返回再生方法”。在实际中，这种应用需要“能量回馈单元”选件。

2：怎样提高制动能力？

为了用散热来消耗再生功率，需要在变频器侧安装制动电阻。 为了改善制动能力，不能期望靠增加变频器的容量来解决问题。请选用“制动电阻”、“制动单元”或“功率再生变换器”等选件来改善变频器的制动容量。

3. 当电机的旋转速度改变时，其输出转矩会怎样？

矩要小于直接用工频电源驱动时的起动转矩和

最大转矩。

我们经常听到下面的说法：“电机在工频电源供电时，电机的起动和加速冲击很大，

而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些”。如果用大的电压和频率起动电机，例如使用工频电网直接供电，就会产生一个大的起动冲击（大的起动电流 ）。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机产生的转矩要小于工频电网供电的转矩值。所以变频器驱动的电机起动电流要小些。

通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减些的变频器手册中会给出说明。

通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。

20％时，电机的输出转矩将降低 出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te, P<=Pe) 大于额定频率时（如我国的电机大于50Hz），电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。

20％速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止

电机输出转矩的不足。

50Hz的电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生

转矩的1/2。因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速. (P=Ue*Ie) [/size]

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