变频器设计方法
通用变频器的设计
通用变频器的设计通用变频器是一种重要的电力传动装置，在现代工业中得到广泛应用。
其主要功能是将交流电动机的输入频率变换为可调节的输出频率，从而实现电动机转速调节。
通用变频器的设计涉及到电路设计、控制算法设计等方面，下面将对通用变频器的设计进行详细介绍。
首先，通用变频器的设计需要考虑的一个重要因素是功率因数校正。
功率因数是指电路中的有功功率与视在功率的比值，其数值范围在-1到1之间。
在实际应用中，功率因数通常要求尽量接近1，以提高电网的功率利用率。
为了实现功率因数校正，可采用有源功率因数校正电路。
该电路由功率因数校正电流采样电路和功率因数控制电路组成，通过对反馈信号的调整，使电路的功率因数接近1其次，通用变频器的设计还需要考虑到其输出电压和电流的调节。
通用变频器通过电路调节器件的开关控制来改变输出电压和电流的大小和波形。
其中，电压调节主要涉及到PWM技术的应用，通过调节开关器件的占空比来改变输出电压；电流调节主要涉及到电流反馈回路的设计，通过对电流进行采样和比较，控制开关器件的导通时间，从而调节输出电流的大小。
此外，通用变频器的设计还需要考虑到保护功能的实现。
保护功能可以通过设计过流保护、过压保护、过温保护等来实现，以保证变频器正常运行并保护电机免受损害。
过流保护主要通过电流采样和比较，当电流超过设定值时，及时切断电路以防止电机烧坏。
过压保护可以通过电压检测电路来实现，当输出电压超过设定值时，切断输出电路以防工作电机电压过高。
过温保护主要通过温度传感器来实现，当变频器温度过高时，及时切断电路以防止设备过热。
此外，通用变频器的设计还需要考虑到调速算法的选择和实现。
常见的调速算法有串级PID调速算法、模糊PID调速算法、自适应控制算法等。
选择合适的调速算法取决于具体的应用场景和要求。
例如，对于要求响应速度快且高精度的应用，在调速算法上可以选择模糊PID算法实现，可以快速响应变频器的输出频率调整。
最后，通用变频器的设计还需要考虑到EMC（电磁兼容）设计。
变频器一拖二设计
变频器一拖二必须具备仿真调试功能。
变频器应具备仿真调试功能选相，当外部电机不具备连接和安装条件时，可以将变频器设定到仿真调试功能，模拟出电机的转速、转向、电流、输出电压等，但同时保证变频器无动力电输出，实现安全预调试。
变频器调速范围：0-107%连续可调。
变频器加/减速时间：0.1-3600秒(根据负载情况可设定)。
变频器输出频率：0-75Hz（根据电机情况可设定）。
变频器的平均无故障时间MTBF要高于50000小时。
变频器可做为软启动器使用。
用户可调用数字表，可显示速度、电流、电压、功率等。
变频器能够报告参数、故障记录、故障分析。
变频器具有浪涌吸收保护电路。
变频器至少应配备以下设备l 输入侧的滤波器l 输出电抗器l 直流电抗器l 安装在开关柜面板上的操作面板及其连线整套变频控制装置等所有部件及内部连线一体化设计，用户只须连接输入/输出电缆，控制电源和控制信号线即可。
变频器应有过电压，过电流，欠电压，缺相，变频器过载，变频器过热，电机过载，输出接地，输出短路等保护功能，并能联跳输入侧开关。
变频器应设有标准的双RS485接口，内部要求可以配置多种标准通讯协议以便与电气监控管理系统（ECMS）进行通讯联系。
具体协议型式待定。
为便于用户现场维护，变频器的现场操作界面应为中文显示，能同时显示变频器母线电压值、电机电流、变频器输出频率、电机运行方向、变频器的速度给定方式（如自动/手动方式）、变频器当前状态(是否故障及故障时间)，可以实现七行液晶显示。
变频器的控制单元采用32位或以上CPU。
控制面板可以安装在变频器本体上，也可以安装在变频器柜门上，而且控制面板可以在变频器运行时实现带电插拔并且不会引起变频器停机故障；变频器的操作面板可同时存储2套所有变频器参数和通讯卡参数，并可下载到新的变频器中。
要求变频器本体具有24V直流电源，开关量I/O端子具备多种组态功能。
变频器的频率输出信号应为4~20mA.变频器的指令接受信号（来自DCS）也应为4~20mA。
变频器控制系统的设计方法
的设 计 过 程 。
反 馈 ， 流 反馈 ， 压 反 馈 ， 力 反 馈 等 。 对 于 动 静 电 电 张 态 指 标要 求 不 高 的生 产 工 艺 系 统 ， 变 频 调 速 控 制 在 系统 中也 有 电 流 反 馈 、 置 反 馈 等 。 但 是 这 些 反 馈 位
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般 都是 开关 量 型 的 ， 此 通 常 用 于 变 频 调 速 控 制 因 系统 的保 护 。 闭 环 调 速 控 制 系 统 设 计 的关 键 在 于 调 节 器 的设
维普资讯
２０ ０ ２年 第 ８期
信
息
技
术
・ ４ ３ ・
变 频 器 控 制 系 统 的 设 计 方 法
张 智 杰 ，王 序 凤 ２ 鲁 波２ ，
（ ． 济 南 大 学 ，济 南 ２ ｏ ２ ；２ 山 东 省 枣 庄 工 业 学 校 ，枣 庄 ２７ ０ ） １ ５ｏ２ ． ７ ５０
（ ． ｉａ ｉｅ ｓｔ １ Ｊｎ ｎ Ｕｎｖ ｒｉ ｙ，Ｊｎ ｎ ２ ０ ２ ｉａ ５ ０ ２．Ｃｈｎ ２ ｈ ｎ ｏ ｇ Ｚ ｏ ｈ ａ ｇ Ｉ ｄ ｓｒａ ｃ ｏ ｌ ａ ｚ ｕ ｎ ７ ５ ０．Ｃｈｎ ｉ ａ； ．Ｓ ａ ｄ ｎ ａ ｚ ｕ ｎ ｎ ｕ ｔｉｌ ｈ ｏ ，Ｚ ｏ ｈ ａ ｇ２ ７ ０ Ｓ ｉａ）
9款变频器设计方案,包含完整软硬件设计
9款变频器设计方案，包含完整软硬件设计变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工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、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
本文为大家介绍几种变频器的设计方案，包含完整软硬件方案。
基于Simulink的数字下变频器设计及其FPGA实现本文利用MATLAB的Simulink工具箱结合Altera公司的DspBuilder软件,仿真和设计了一体积较小(只需要一片FPGA)、可灵活配置的中频数字宽带接收机,并进行了FPGA的硬件实现。
实验结果表明:设计的数字中频接收机具有系统带宽较宽,体积较小,可以进行灵活的配置,能满足不同的性能要求等优点。
变频器与PLC通讯的精简设计本文介绍一种非常简便的三菱FX系列PLC通讯方式控制变频器的方法：它只需在PLC主机上安装一块RS485通讯板或挂接一块RS485通讯模块; 在PLC的面板下嵌入一块造价仅仅数百元的“功能扩展存储盒”，编写4条极其简单的PLC梯形图指令，即可实现8台变频器参数的读取、写入、各种运行的监视和控制，通讯距离可达50m或500m。
基于CPLD的级联型多电平变频器脉冲发生器的设计级联型多电平变频器其PWM驱动信号很难由单一的DSP或单片机完成。
本文设计的由DSP与CPLD构成的PWM脉冲发生器较好的解决了这一问题,用双DSP输出24路时存在同时性的问题,因而用复杂可编程逻辑器件CPLD来实现。
在级联型多电平变频器中有比较好的应用前景。
基于 RFFC2071的变频器设计结合RFFC2071设计变频器，主要应用于通信市场中各频段室内、室外覆盖用直放站及其它频率变换应用等。
变频器设计方案
变频器设计方案变频器是一种电力调节装置，用于改变电源频率以驱动电机。
变频器的设计方案是指构建一个高效、可靠的变频器的方案。
下面是一个700字的变频器设计方案：一、需求分析根据客户需求，设计一个适用于工业生产的变频器，具有高效率、稳定性强、负载适应性好等特点。
二、硬件设计1. 选择合适的功率等级：根据负载需求和工作环境，选择变频器的功率等级。
考虑负载的起动、加速、负荷变化等因素。
2. 选用高品质元器件：选用高品质的电子元器件，如IGBT、电容器、电感器等，以保证变频器的稳定性和长寿命。
3. 确定电源电压：根据工作环境的电源电压，确定变频器的输入电压范围，选择合适的电源电压。
4. 控制电路设计：设计变频器的控制电路，实现对输入电源频率的调节和电机转速的控制。
考虑使用微控制器或FPGA芯片等实现精确的控制。
5. 散热设计：根据变频器的功率和工作温度要求，设计散热器和风扇等散热装置，保证变频器的散热效果。
三、软件设计1. 控制算法设计：根据变频器的工作要求，设计合适的控制算法，实现对电机的精确控制。
可采用PID算法或模糊控制算法等。
2. 界面设计：设计变频器的人机界面，实现对变频器参数的设定和监控。
可采用触摸屏或按钮等。
3. 故障保护设计：根据变频器的使用环境和故障发生的概率，设计相应的故障保护机制，保护变频器和电机安全。
四、测试与调试1. 制作变频器样机：根据设计方案，制作变频器的样机，搭建相应的测试平台。
2. 测试参数：设置不同的负载条件，测试变频器的工作性能，包括输出功率、效率、调节范围、稳定性等。
3. 优化调试：根据测试结果，对变频器进行调试和优化，改善其性能和稳定性。
五、安全性评估1. 安规认证：进行安全性评估，符合相关安全标准和认证要求。
2. 环境适应性测试：测试变频器在不同工作环境下的适应性，包括温度、湿度、电源波动等。
3. 故障分析与解决：对变频器可能出现的故障进行分析和解决方案的设计，确保使用过程中的可靠性和安全性。
变频器控制电路设计方法(1)
控制线路的设计方法
功能添加法 较简单的控制线路 步进逻辑公式法 多个工作过程自动循环的复杂线路
功能添加法举例说明
设计要求： 1、有两台电动机，正转运行， 2、第一台电机必须先开后停，正常停车为 斜坡停车。 3、如果任何一台电机过载时，两台电机同 时快速停车。
设计两个能独立开停的控制线路
第三次添加功能——加过载同时停车 过载保护可以在Set－ttd参数设置电机热态阈值， 然后用变频器的内部继电器R1（或R2）停车， 即设置R1参数为I-O－r1＝tSA（达到热态阈值）。 由于正常停车与过载停车停车模式与停车时间均 不相同，所以过载时应通过逻辑输入快速停车， 设置Fun－StC－FSt＝LI5，即分配变频器的输入 端子LI5为过载停车端子
第三次添加功能后，虽然过载后两台电机 能快速停车，但停车后1KA、2KA线圈仍 处于吸合状态，无法重新起动，除非先按 下按钮2SB1和1SB1，使1KA、2KA线圈失 电，很不方便。我们可以用KA的触点使 1KA、2KA线圈自动失电，主电路不变
第四次添加功能——过载停车后，1KA、2KA线 圈自动失电
第二次添加功能——第一台电机不能先停。将 2KA的常开触点与停车按钮1SB1并联
第三次添加功能——加过载同时停车 过载保护可以在Set－ttd参数设置电机热态阈值， 然后用变频器的内部继电器R1（或R2）停车， 即设置R1参数为I-O－r1＝tSA（达到热态阈值）。 由于正常停车与过载停车停车模式与停车时间均 不相同，所以过载时应通过逻辑输入快速停车， 设置Fun－StC－FSt＝LI5，即分配变频器的输入 端子LI5为过载停车端子
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变频器控制柜的设计
• 1. VF1搅拌机变频器设置 VF1搅拌机变频器参数设置见表3.16。
• 2. VF2螺旋推进器变频器设置 VF2螺旋推进器变频器参数设置见表3.17。
• 3. VF3清水泵变频器设置 VF3清水泵变频器参数设置见表3.18。
变频器技术与应用
变频控制柜设计
1、变频控制 柜的设计和 防护等级
1.变频器的设 计基本要求
变频控制柜设计
IP等级
变频控制柜设计 IP等级
变频控制柜设计
2、变频控制柜的主回路和EMC设计
变频控制柜设计
2、变频控制柜的主回路和EMC设计
变频控制柜设计
2、变频控制柜的主回路和EMC设计
2.断路器和接触器 在变频调速系统的主回路中,断路器是至关重要的,它具有 短路保护的作用,能避免后级设备故障造成故障范围进一步 扩大,断路器的规格不能选择配电型而是电动机保护型。接 触器的选型只需直接对应变频器的功率即可。
2)直流电抗器LDC。直流电抗器接在变频系统的直流整 流环节与逆变环节之间,LDC能使逆变环节运行更稳定, 及改善变频器的功率因数。
3)输出电抗器LA2。它接在变频器输出端与负载(电动机) 之间,起到抑制变频器噪声的作用。
变频控制柜设计
2、变频控制柜的主回路和EMC设计
4.电抗器
技能训练: 化工厂变频控制系统的设计
变频控制柜设计
2、变频控制柜的主回路和EMC设计
3.滤波器
(1)插入损耗 (2)额定电流 (3)泄漏电流 (4)绝缘电阻
变频控制柜设计
2、变频控制柜的主回路和EMC设计
4.电抗器
1)进线电抗器LA1。又称电源协调电抗器,它能够限制电 网电压突变和操作过电压引起的电流冲击,有效地保护 变频器和改善其功率因数。
变频器设计方案
1. 引言变频器（Variable Frequency Drive，VFD）是一种通过控制电源电压和频率来实现电机转速调节的设备。
它在工业控制领域中广泛应用，能够提供高效、精准的电机控制，实现节能和增强设备性能的目标。
本文将介绍一个典型的变频器设计方案，包括硬件和软件设计。
2. 变频器硬件设计2.1 电源电路设计变频器需要提供稳定的电源供电，同时还需要保护电机和电源不受电网的干扰和故障。
在电源电路设计中，需要考虑以下几个关键因素：•电源的稳定性和可靠性：选择高质量的电源组件，如电容、电感和变压器，以确保电源的输出电压和频率的稳定性。
•过电压和过电流保护：使用快速保险丝或保护电路来防止电机和电源过载。
•滤波电路：采用电源滤波器来消除电网中的高频噪声和干扰。
2.2 控制电路设计控制电路是变频器的核心部分，负责接收用户输入的指令，并通过 PWM（脉宽调制）技术来控制电源的输出电压和频率。
在控制电路设计中，需要考虑以下几个关键因素：•微控制器选择：选择适合的微控制器来执行电机控制算法。
常用的微控制器有 PIC、AVR 和 STM32 等。
•PWM生成：使用微控制器的定时器和输出比较器来生成 PWM 信号，并根据用户的输入来调节占空比和频率。
•保护功能：设计过流、过温和电机转速保护功能，以保护电机和变频器免受损坏。
2.3 输出级设计输出级负责将控制电路生成的 PWM 信号转换为高压交流信号驱动电机。
它由功率半导体器件（如 IGBT 或 MOSFET）、保护电路和电路保护元件组成。
在输出级设计中，需要考虑以下几个关键因素：•功率器件选择：根据电机的功率和工作特性选择合适的功率半导体器件，以提供足够的电流和电压。
•温度管理：设计散热器和风扇来控制功率器件的温度，在高负载情况下保持电路的稳定性。
•短路和过电流保护：使用保护电路来检测电机的过电流和短路，及时切断输出电路，以保护电机和变频器。
3. 变频器软件设计变频器的软件设计主要包括电机控制算法和用户界面设计。
变频器 毕业设计
变频器毕业设计变频器是一种电气设备，广泛应用于各个领域，如工业生产、交通运输、家用电器等。
它的作用是调节电源的频率，从而改变电机的转速。
在我即将毕业的专业中，我选择了变频器作为我的毕业设计课题，下面我将分享一些关于变频器的基本原理、应用领域以及我对于这个课题的研究思路。
首先，让我们来了解一下变频器的基本原理。
变频器通过改变电源的频率，可以控制电机的转速。
它包括一个整流器、一个滤波器和一个逆变器。
整流器将交流电转换为直流电，滤波器用于消除电源中的噪声和干扰，逆变器则将直流电转换为可调频率的交流电供给电机。
通过调节逆变器的输出频率，我们可以实现对电机转速的精确控制。
变频器在各个领域都有广泛的应用。
在工业生产中，变频器可以用于控制电机的转速，从而实现生产线的自动化和高效运行。
在交通运输领域，变频器可以用于电动汽车的驱动系统，提高车辆的能效和驾驶舒适度。
在家用电器中，变频器可以用于空调、洗衣机等电器的控制，提供更加智能和节能的使用体验。
对于我的毕业设计课题，我计划研究变频器在工业生产中的应用。
我将选择一个具体的生产线进行研究，通过安装变频器来控制电机的转速，实现生产线的自动化和高效运行。
我将首先进行相关文献的调研，了解变频器在工业生产中的应用案例和最新研究成果。
然后，我将进行实地调研，了解该生产线的具体情况和需求。
根据实地调研的结果，我将设计并搭建一个变频器控制系统，并进行实验验证。
最后，我将对实验结果进行分析和总结，提出改进措施和建议。
在进行毕业设计的过程中，我将面临一些挑战和困难。
首先，我需要充分了解变频器的原理和工作方式，以及与之相关的电气知识。
这需要我进行大量的学习和实践，提高自己的专业能力。
其次，我需要与企业或工厂进行合作，获得实地调研的机会和数据支持。
这需要我具备一定的沟通和协调能力，与相关方面建立良好的合作关系。
最后，我需要进行大量的实验和数据分析，这需要我具备一定的实验技能和数据处理能力。
变频器控制系统的设计要点
变频器控制系统的设计要点在现代工业生产中普遍使用的变频器可以调节电机的转速和运行，能有效节约能源，降低生产成本。
这里将介绍变频器控制系统的设计要点，以及如何在设计中考虑到不同的应用场景。
一、变频器控制系统设计要点1. 电机类型：在变频器控制系统设计之前，需要考虑待控制的电机类型。
不同的电机类型可能会有不同的参数和特性，需要根据不同的电机类型选择合适的变频器。
2. 额定功率：在设计变频器控制系统时，应该考虑待控制电机的额定功率和最大扭矩，这些参数将直接影响到变频器的选择。
3. 控制方式：变频器控制系统可以采用不同的控制方式，如速度控制、转矩控制、位置控制等。
根据应用场景的不同，需要选择合适的控制方式。
4. 速度范围：变频器可以实现宽范围的速度调节，但是需要考虑待控制电机的速度范围，以及在实际应用中可能出现的速度低下和高速过载等情况。
5. 过载能力：在设计变频器控制系统时，需要考虑电机在运行时可能面临的过载情况。
因此，变频器的额定负载能力和过载能力需要满足实际应用要求。
6. 环境条件：在变频器控制系统设计中，环境因素如温度、湿度、电磁干扰等都需要考虑。
设计时应根据实际应用场景选择防护等级和屏蔽措施等。
二、不同应用场景下的变频器控制系统设计1. 泵站控制系统：在泵站控制系统中，变频器需要实现流量控制和压力控制。
因此，需要选择可靠的流量传感器和压力传感器，并根据不同的管道条件进行参数调整。
2. 空调系统控制：在空调系统中，需要变频器控制风机和冷凝泵的转速。
需要考虑不同的温度和湿度条件下，空调系统的运行要求，并选择合适的变频器控制方案。
3. 电梯系统控制：在电梯系统中，需要变频器控制电梯的运行速度和开关门动作。
考虑到电梯系统的安全性能和通行效率，需要选择具有高精度控制和抗干扰能力的变频器。
结论：总之，变频器控制系统设计的关键在于选择合适的变频器，并根据实际应用场景选择合适的控制方式和参数调整。
对于不同的应用场景，需要考虑到不同的环境条件和操作要求，以实现最佳的控制效果。
利用单片机设计通用变频器
利用单片机设计通用变频器通用变频器是一种利用单片机进行控制的电气装置，能够调节电机运行的频率，从而控制电机的转速。
它广泛应用于各种机械设备中，如电梯、空调、水泵、风扇等，可以提高电机的效率和可控性。
本文将从原理、设计过程、功能特点以及应用领域等方面介绍通用变频器的设计。
首先，通用变频器的原理是利用单片机实现对电机供电电压的调节，从而改变电机的频率和转速。
单片机通过接收外部传感器的反馈信号，对输出电压进行实时调整，使电机的转速保持在预设的范围内。
常见的单片机型号有AT89C51、STM32F103等，它们能够满足通用变频器的设计要求。
其次，通用变频器的设计过程包括硬件设计和软件设计。
硬件设计部分主要是选取合适的电机和驱动电路，确定输入和输出电压的范围，以及搭建必要的传感器和控制电路。
软件设计部分则是编写单片机的控制程序，对输入信号进行采样和处理，然后通过PWM信号控制电机转速的调节。
在功能特点方面，通用变频器具有以下几个主要特点：首先，它具有高效节能的特点，通过控制电机的转速，可以根据实际负载情况动态调整电机运行的频率和电压，以达到最优的效果。
其次，通用变频器具有稳定性好的特点，单片机控制的精度高，可以实时监测电机的运行状况并进行调整，使电机保持稳定运行。
再次，通用变频器具有多功能的特点，可以通过调整单片机的控制程序，实现电机的正反转、启停控制、加减速控制等多种功能。
最后，通用变频器具有智能化的特点，单片机可以通过与其他设备的通讯接口，实现远程监控和控制。
通用变频器广泛应用于各个行业，如工业自动化、交通运输、农业和家庭电器等。
在工业生产中，通用变频器可以提高生产效率，减少电能消耗，同时也可以降低机械设备的损耗和维护成本。
在交通运输领域，通用变频器可以用于电梯、卷闸门、自动扶梯等设备的控制，提供安全和便利。
在农业领域，通用变频器可以用于水泵、灌溉设备等的控制，提高灌溉效率和水资源利用率。
在家庭电器中，通用变频器可以应用于空调、洗衣机等设备的控制，提供舒适和节能。
变频器调速电动机的设计说明
变频调速电机的设计摘要在这个经济快速发展的社会，随着电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的发展，交流调速代替DC调速已经成为现代电气传动的主要发展方向，这使得交流变频调速系统广泛应用于工业电机传动领域。
许多国外企业会在生产中应用变频技术。
此外，由于PLC功能强大、使用方便、可靠性高，常被用作数据采集和设备控制。
工作中发现身边很多设备都应用了变频技术，在接触中感受到了变频技术的重要性。
通过调节电机的速度来达到节能增产的效果，在未来必然更加重要。
变频器和可编程控制器以其优越的调速、启停性能、高效率、高功率因数和显著的节电效果，广泛应用于大中型交流电动机，被公认为最有前途的调速控制。
关键词:电气传动，变频技术，调速目录第一章导言..........................................................一1.1交流变频调速发展历史综述........................................一1.2逆变器的结构和功能........................................一1.3....................................二、逆变器的关键技术。
第二章变频器调速...................................................四2.1变频调速原理.................................................四2.2逆变器的控制模式 (5)2.3变频器调速模式 (6)第三章变频调试技术 (8)3.1变频器的结构和功能预设有.........................................8.3.2操作...................................................变频器9的第四章变频调速电机的设计 (11)4.1硬件设计 (11)4.2软件设计 (14)摘要 (20)致谢 (21)参考 (22)第一章导言1.1交流变频调速发展历史概述自1965年变频器问世以来，已经经历了40多年的发展。
通用低压变频器的设计与实现
环球市场/电力工程-170-通用低压变频器的设计与实现和 虎华电渠东发电有限公司摘要：变频器是一种针对电机的可以调节频率的驱动系统，应用变频技术通过改变压频来平滑控制交流电动机所输出的速度及转矩，在变频器出现之前，电机调速一般是通过使用直流电机来实现的，或者要利用内建耦合机的电动机，在运转中的时候通过耦合机实现最终输出转速的改变，而变频器的出现能够节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质量以及改善运行环境，因此进一步加强对其的研究非常有必要。
基于此本文分析了通用低压变频器的设计与实现。
关键词：通用低压变频器；设计；控制1 变频器的基本结构和原理变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的控制装置，应用变频驱动技术改变交流电动机工作电压的频率和幅度，来平滑控制交流电动机速度及转矩。
变频器的工作原理：总体来说变频器就是将工频交流电源转换成频率可调的电源设备，根据交流电动机同步转速N=60f/p(在式中，N 为电机同步转速，f 为电源频率，p 为电机极对数)这一公式，只要改变频率，就可以改变交流电动机的转速，变频器就是根据这一原理研制开发出来的电源变换装置。
通用变频器和专用变频器的工作原理也相同，只是专用变频器是根据专业设备的特性，研制出来更具有针对性的变频器，因此要求变频器容量要求足够大，过载能力强，纺织和冶金机械要求变频器的精度高等性能。
交一交变频器的主要缺点是所用电力元器件比交一直一交变频器多，并且只能运行在电网频率(工频)以下，其频率只能运行在工频以下，现在各国正在研究开发中的矩阵式交一交型变频器可以克服这一缺点。
2 低压变频器的设计2.1 变频器的设计方法变频调速系统设计主要包括以下几个方面内容：1)控制系统总体方案设计，明确系统的总体要求及技术条件。
包括系统的基本功能、控制方案选择，以及性能指标(响应时间、稳态精度、通信接口)等。
2)设计主电路拓扑结构。
3)选择各变量的检测元件或传感器。
变频器硬件设计方案
一．设计思路通用型变频器的硬件电路主要由3部分组成:整流电路、开关电源电路以及逆变电路。
整流电路将工频交流电整流为直流,并经大电容滤波供给逆变单元; 开关电源电路为IPM和计算机控制电路供电;逆变电路是由PM50RSA120组成。
二．控制回路 1.整流电路整流电路中,输人为380V工频交流电。
YRl〜YR3为压敏电阻,用于吸收交流侧的浪涌电压，以免造成变频器损坏。
输人电源经二极管整流桥6R130G-160整流为直流，并经电的作用。
发光二极管用于指示变频器的工作状态。
Rl是启动过程中的限流电阻，由El〜E4大电容滤波后成为稳定的直流电压,再经电感和电容滤波后作为逆变单元和开关电源单元的电源。
R2和R3是为了消除电容的离散性而设置的均压电阻，同时还起到放于E1〜E4容量较大，上电瞬间相当于短路，电流很大,尺l可以限制该电流大小，电路正常状态后由继电器RLYl将该电阻短路以免增加损耗。
继电器的控制信号SHORT来自于计算机,上电后延时一定时间计算机发出该信号将电阻切除。
R1应选择大功率电阻,本电路中选择的是20W的水泥电阻，而且为了散热该电阻安装时应悬空。
电路中的+5V、+12V和±15V电压是由开关电源提供的电压。
LVl是电压传感器,用于采集整流电压值，供检测和确定控制算法用。
UDCM是电压传感器的输出信号。
通过外接插排连接至外接计算机控制电路。
2.开关电路输出电压进行变换,为IPM 模块和外接的计算机控制电路提供电源,提供的电压为土该电路主要由PWM控制器TL3842P、MOSFETK1317和开关变压器组成, 其功能是对整流电路的流15V、+1直2V、+5v。
3.IPM 的控制电路在电路中，HCPL4504是高速光耦，隔离计算机信号与变频器控制板，LM 、UM 是算机输入，控制对应的IGBT 导通的控制信号,VNI 、WN 、F0、VNC 为对应IGBT 的信号引脚。
P521是光电隔离器件,其输出信号FOUT 是错误信号,表明IPM 内部 出现错误，通过计算机响应进行错误处理。
变频器电路设计、计算及一些经验
图 3 模块的驱动与保护
驱动脉冲 WG3＃低电平有效时，B 点为低电平。当 IGBT 正常开通时，CE 间电压较低 （一般为 1.7～3V） ，W 点电位较低，C 点是 15V 的高电平，则 A 点经 3k 和 510 欧电阻分 压得到 1 个电压约为 5V(2＋0.7+2)，该电压不足以导致反向器翻转，点 F 保持高电平，三极 管不导通，FO 为高电平；若 IGBT 发生短路故障，CE 间电压 VCE 增大，导致 A 点电平升 高，达到反向器的翻转电平，从而使 F 点为低，三极管导通，FO 输出为低，从而产生故障 信号，同时 B 点也变成高电平，将该 IGBT 驱动脉冲封锁，达到保护 IGBT 的目的。 D 点到 B 点的反馈起个增强稳定的作用，去掉影响也不大。 电压保护： 一般而言， 变频器对瞬时超过模块耐压的过电压没有好的防止方法， 超过模块耐压的瞬 时过电压很容易导致模块电压击穿损坏。 对母线瞬时过电压一般在母线上并高频吸收电容保 护模块。见图 1 中的电容 C。其他的吸收形式如 RC 吸收、RCD 吸收在变频器中都不常用。 慎重选择吸收电路的形式并仔细选择吸收电容的型号、容量、耐压及厂家。一般耐压选 为 1600V 的 CBB 电容，电容量跟变频器容量和结构有关，0.47~10uF，大小不等。 IGBT 等逆变元件吸收电容的要求：
2、逆变桥元件的保护
电流保护： 一般采用电流检测保护 （要求整个保护环节响应速度满足元件的规格要求） ， 如快速霍尔电流检测保护，VCE保护等。 霍尔电流检测保护可以在软件中处理，也可以采用硬件比较电路实现。SB60，SB70均 采用软件保护，SB80有硬件过流保护。 VCE保护是对IGBT模块最底层的保护，原理如下图所示：
I 143.5 (1.7 ~ 2.5) 122 ~ 179A np 2
变频器的设计与应用
变频器的设计与应用变频器，是一种电力传动装置，主要由整流器、滤波器、逆变器、控制系统等组成。
它能够根据负载的需求，自动调节和控制电机的转速，实现了能耗的节约和运行效率的提升，因此在很多领域都应用广泛。
本文将从变频器的设计与应用两方面进行探讨。
一、变频器的设计1.硬件设计变频器的硬件设计，主要涉及整流器、滤波器、逆变器等单元。
其中，整流器和滤波器是用来将交流电信号转换为直流电信号并消除杂波，逆变器则用来将直流电信号再次转换为交流电信号。
这三个单元的参数设计需根据负载情况、功率需求和电压等因素综合考虑，以保证变频器的安全稳定运行。
2.软件设计变频器的软件设计，主要涉及控制算法、保护系统和人机交互等方面。
其中，控制算法的选择和优化对变频器的性能和功耗有着决定性的影响。
保护系统则是为了保障变频器和负载的安全，可以包括过流、过压、欠压、短路等保护措施。
人机交互则是为了方便操作和维护变频器，可以通过触摸屏、键盘或遥控等多种方式实现。
二、变频器的应用1.工业工业领域是变频器应用的主要场景之一。
例如，变频器可以用于控制生产线上的传动设备，如输送带、机械手臂等。
通过根据工作负载的变化自动调节电机的转速，可以避免传统的定速控制方式下产生的能耗浪费和机械损耗等问题。
此外，变频器还可以用于高空吊车、电梯等场景中，提高设备的使用效率和安全性。
2.建筑建筑领域也是变频器的主要应用领域之一。
例如，空调和水泵等设备在使用中常常需要根据负载需求调整转速，通过变频器可以实现对这些设备的精细控制，从而达到更加舒适和节能的效果。
此外，变频器还可以用于给排水系统、电梯等设备上，提高效率和安全性。
3.交通交通领域是变频器应用的另一重要领域。
例如，地铁、城轨、高速铁路等交通设施中的电力传动系统，都需要使用到变频器来控制电机的转速。
通过变频器的精细控制，可以实现电动机负载均衡，提高设备使用寿命，并且降低了噪音和能源消耗。
总结变频器的设计和应用已成为现代化制造业的重要组成部分，它不仅提高了工业生产效率和产品质量，还为人们的生活带来了更多的舒适和便捷。
变频器设计方案
变频器设计方案硬件部分：本实验所设计的变频器输入电压为单相220v，50Hz交流电，输出也为单相。
变频器的设计要以变频器的带动对象电动机为最终出发点和落脚点（对本实验而言，则选用三相异步电动机），为此首先确定本实验所设计的变频器最大带动额定功率为400W的电动机。
由计算公式得：电动机额定电流的大小为：400/（0.85×0.9×220）=2.4A。
而变频器的选用应以电动机的额定电流为依据，只要在功率容量相当的情况下，变频器的电流能够能够承受电动机的额定电流即可。
变频器的具体设计：1：主电路部分（电能变换部分）：由单相整流桥，平波电容和逆变桥（本实验采用智能功率模块IPM）组成。
（1）：单相整流桥。
完成220v，50HZ交流电向直流电的转换，由于其后连接的平波电容的影响使得整流桥只在一段时间内导通，而流过整流桥的电流瞬时则可达到负载电流的2倍左右（对本实验而言，可达到5.8A），兼顾考虑整流桥的耐压值（对本实验而言，可达到220v×1.414=310v），故需选用6A，400V的单相整流桥。
（2）：平波电容。
用于滤去整流输出电压中的纹波，本实验采用电容滤波电路。
考虑到要满足RC》（3～5）T/2，故电容的容量需大于182uF，而兼顾电容的耐压值（对本实验而言，可达到220v×1.414=310v），故需选用200uF 的电解电容。
（3）：逆变桥（IPM）。
IPM在选用时，首先是根据变频电源的容量（负载的额定功率），同时也要考虑到供电电源容量，确定其额定值和最大值，然后选择具体的型号。
选型时，有两个主要方面需要考虑。
根据IPM的过流动作数值以确定峰值电流及适当的热设计，以保证结温峰值永远小于最大结温额定值，使基板温度永远低于过热动作数值。
负载电流最大峰值：Ic=400×1.5×1.414×1.2/0.9×0.85×220=6.05A，故选用三菱10A的智能功率模块。
变频器热设计方案
变频器热设计方案变频器（Variable Frequency Drive，VFD）广泛应用于工业设备中，用于控制交流电动机的速度。
在使用变频器时，由于电力的转换和功率的调节，会产生大量的热量，如果不有效地散发热量，会导致变频器的失效和性能下降。
因此，变频器的热设计方案至关重要。
首先，变频器的热设计要考虑的是散热效率。
为了提高散热效率，可以采用散热片、风扇和散热管等散热元件。
散热片通常由铝材料制成，具有高导热性和较大的表面积，可以快速将热量传导到周围空气中。
同时，在散热片上安装风扇，可以通过对流将热量带走。
此外，散热管可以将散热元件和散热风扇连接起来，提高热量的传导效率。
其次，变频器的热设计还需要考虑外壳的散热。
外壳通常采用金属材料制成，如铁、铝等，具有良好的散热性能。
在外壳上设计散热孔或散热槽，可以增加散热面积，提高散热效果。
此外，可以考虑在外壳上安装散热风扇，增加对流散热方式，进一步提高散热效率。
再次，变频器的热设计还需要注意热传导的问题。
变频器内部的电子元件和散热元件之间需要良好的热传导，以确保热量能够有效地从热源传递到散热元件。
可以使用导热硅脂或导热胶固定电子元件，并提高热导率，增加热传导效果。
最后，变频器的热设计还需要考虑环境条件。
如果变频器工作环境的温度较高，会增加散热的难度。
可以通过增加散热风扇数量、使用更高效的散热元件等方式来增加散热效果。
同时，还可以增加环境温度传感器，实时监测环境温度，并自动调节散热风扇的转速，以保持变频器的工作温度在安全范围内。
综上所述，变频器的热设计方案需要综合考虑散热效率、散热元件、外壳散热、热传导和环境条件等因素。
通过合理的热设计，可以有效地散发变频器产生的热量，保证变频器的正常工作和长寿命。
三相变频器的设计与调试
三相变频器的设计与调试一、硬件设计三相变频器的硬件设计包括电源电路设计、驱动电路设计和控制电路设计。
其中，电源电路设计主要负责为变频器提供稳定的直流电源，驱动电路设计负责控制电机的开关与驱动，控制电路设计负责实现频率和电压的调节等功能。
在电源电路设计中，需要选择合适的整流电路和滤波电路，保证输出直流电源的稳定性。
常用的整流电路有整流桥等，滤波电路可采用电容滤波或者电感滤波等方式。
驱动电路设计中，需根据电机的类型选择合适的驱动方案。
常见的驱动方案有单级逆变、两级逆变和三级逆变等，可以根据具体需求进行选择。
控制电路设计中，需要选择合适的控制器和传感器。
控制器可以选择单片机、PLC等，传感器可以选择温度传感器、压力传感器等，根据需要进行接口设计和程序编写。
二、软件编程软件编程是三相变频器设计过程中的重要环节，其主要任务是控制变频器的运行。
常见的软件编程方式有直接编程和使用工具软件编程两种。
直接编程是指通过编程语言对变频器进行控制。
常用的编程语言有C语言、汇编语言等，可以根据具体需求进行选择。
直接编程需要熟悉编程语言的语法和规则，并具备一定的编程能力。
使用工具软件编程是指通过使用专门的工具软件进行编程，这些工具软件通常提供了图形化的编程界面，用户可以通过拖拽和连接图形元素来控制变频器。
工具软件编程不需要掌握编程语言，更加方便快捷。
在软件编程中，需要实现变频器的开关控制、频率调节、电压调节等功能，以及实现保护措施，如过流保护、过压保护等。
三、参数调试参数调试是三相变频器设计的最后一步，主要是进行系统性能的调试和优化。
参数调试需要根据具体需求和应用场景来进行，一般包括以下几个方面：1.频率范围调试：调试变频器的频率输出范围，根据实际需求进行设置。
2.电压范围调试：调试变频器的电压输出范围，根据实际需求进行设置。
3.变频器的响应速度调试：调试变频器的响应速度，使其在电机启停、加速减速等方面具备较好的性能。
4.稳定性调试：测试变频器在长时间运行和负载变化时的稳定性，并进行相应的调整。
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变频器设计方法一、变频调速系统设计的一般性方法（一）变频调速系统设计的内容和步骤变频调速系统设计的主要内容和步骤如下：（1）控制系统总体方案设计，明确系统的总体要求及技术条件。
包括系统的基本功能、控制方案选择以及性能指标（响应时间、稳态精度、通信接口）等；（2）设计主电路拓扑结构，选定逆变器件类型；（3）确定控制策略和控制方式；（4）选择主控制芯片；（5）选择各物理量的传感器和检测电路； （6）系统硬件设计，包括主电路模块、驱动与保护电路，与CPU 相关的电路、外围设备、接口电路、逻辑电路及键盘显示模块；（7）系统软件设计，包括应用程序的设计、管理以及监控程序的设计；图4-25 变频调速系统的研发过程（8）在各单元软硬件调试合格的基础上，进入系统实验与统调阶段。
变频调速系统的研制开发过程如图4-25所示。
（二）变频调速系统总体方案的确定确定变频调速系统总体方案是设计系统的第一步。
总体方案直接影响整个控制系统的投资、性能品质及实施难度。
确定控制系统的总体方案必须根据实际应用的要求，结合具体被控对象而定。
但在总体设计中还是有一定的共性，大体上可以从以下几个方面考虑。
1.选择主电路拓扑结构根据系统容量的大小以及实际要求选择合理的变频调速系统主电路拓扑结构。
20世纪80年代以来，以GTO、BJT、MOSFET为代表的自关断器件得到长足的发展，尤其是以IGBT为代表的双极型复合器件的惊人发展，使得电力电子器件正沿着大容量、高频率、易驱动、低损耗、智能模块化的方向迈进。
伴随着电力电子器件的飞速发展，逆变器主电路的结构也日趋多样化。
（1）普通三相变频器通常也称为二电平变频器，即第二章中所讲的交-直-交型变频器，这种拓扑结构比较简单，为了获得大功率可采用器件的串并联来实现。
（2）交-交变频电路普通二电平逆变器直流侧电压通常由交流电整流获得，因为存在直流环节，所以逆变器效率不高，主电路相对复杂。
而交-交直接变频电路省去中间直流环节一次功率变换控制，效率高，但输出频率低，最高输出频率一般为输入频率的1/3~1/2，通常仅用于低频场合，而且控制复杂，对电网产生的无功和谐波污染较大。
（3）高-低-高电路这是高压变频器的典型结构之一，先将电网的高电压经输入变压器降压，再经过普通三相变频器变频，然后由输出变压器将电压升高为负载电动机所需要的高压。
这种结构由于输入/输出侧均需要变压器，体积较大，效率略低。
其优势在于可靠性高，价格相对便宜一些。
（4）直接高压变频调速在高压大功率的场合，采用三电平技术直接获得高压输出，或采用多重化技术将多个低压逆变桥并联/串联起来获得大电流/高电压，再加上一定的相移，可得到接近正弦的电压输出。
2.确定控制系统方案根据系统的要求，首先确定系统是通用型的，还是高性能的，还是有特殊要求的。
其次要确定系统的控制策略，是采用U/f控制、矢量控制，还是采用直接转矩控制等。
第三要确定是采用单机控制系统还是主从控制系统等。
在数字系统中，通过模块化设计，可以使系统通用性增强，组合灵活。
在主从控制系统或是分布式控制系统中，多由主控板和系统支持板组成。
支持板的种类很多，如A/D和D/A转换板、并行接口板、显示板等，通常采用统一的标准总线，以方便功能板的组合。
3.选择传感器和检测电路在确定总体方案时，必须首先选择好传感器和检测电路，它是影响控制精度的重要因素之一。
主要被测量有电压、电流、温度、速度等。
4. 选择CPU 和输入/输出通道及外围设备 变频调速系统主控板及过程通道通常应根据被控对象变量的多少来确定，并根据系统的规模及要求，配以适当的外围设备，如键盘、显示、外部控制及I/O 接口等。
选择时应考虑以下一些问题： （1）控制系统方案及控制策略； （2）PWM 的产生方式； （3）被控对象变量的数目； （4）各输入/输出通道是串行操作还是并行操作； （5）各数据通道的传递速率； （6）各通道数据的字长及选择位数； （7）对键盘、显示及外部控制的特殊要求。
5. 画出整个系统原理图 前面四步完成以后，最后要画出一个完整的交流电机变频调速系统原理图，其中包括整流电路、逆变电路、驱动电路，以及各种传感器、变送器、外围设备、输入/输出通道及微处理器部分。
它是整个系统的总图，要求全面、详细、清晰、正确、统一。
二、变频器主电路设计 这里以二电平SPWM 通用变频器为例，介绍变频器主电路的3~图4-26 交流侧阻容吸收环节设计，通用变频器主电路如图4-1。
（一）变频器主电路设计在变频器主电路的设计中，主要包括电源侧阻容吸收电路中R 、C 的选择，三相整流电路器件的选择，中间滤波电容的选择，以及IGBT 的电压、电流定额值的选择。
1. 交流侧阻容吸收环节R 、C 的选择阻容吸收电路中，C 的作用是防止变压器操作过电压和浪涌过电压，R 的作用是防止电容和变压器漏抗产生谐振。
电源变压器为Y 接法，阻容吸收环节采用∆接法，如图4-26所示。
电容容量C 按下式计算：220S %631U i C ××= （4-15）式中，i 0％是变压器励磁电流百分数；S 是变压器每相平均计算容量（V A ）；U 2是变压器次级相电压有效值（V ）。
电容C 的耐压计算（U C 计算）： 235.1U U C ×≥ （4-16）阻尼电阻R 的计算：⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛××≥%%3.230k 22i u S U R （4-17）式中，u k ％是变压器短路比，一般u k ％=5~10。
电阻器R 的功率计算：22212R ])()2)[(2~1(CU k RC k f P +≥π （4-18）式中，k 1＝3（对三相桥式电路）；k 2＝900。
2. 整流二极管（VD 1~VD 6）的选择整流器输出接滤波电容，稳定工作时流过变压器副边相电流如图4-27所示。
通过三相整流桥的每个整流二极管的电流波形近似为方波，如图4-28所示。
图中I m 对应于电动机最大负载电流的峰值，也决定了方波的峰值，则流过二极管的电流有效值为 m 12002m VD 31)d(3601I t I I ==∫°°ω （4-19）故二极管的电流定额值为m VD ed 72.2157.1/I I I == （4-20）二极管的耐压m l 2D V )3~2(U U = （4-21）式中，U 2lm —–整流器输入线电压峰值。
3. 平滑滤波电容（C ’）的选择 中间滤波环节的电解电容C ’有两个作用：一是对整流电路的输出电压滤波，尽可能保持其输出直流电压为恒定值；二是吸收来自逆变电路由元件换向引起的续流能量和电动机在制动过程中回馈的能量，防止逆变器过电压损坏IGBT 。
考虑电解电容用作滤波时，C ’和负载的等效电阻的乘积（时间常数）应远远大于三相整流桥输出电压的脉动周期T =0.0033s （即为3.3ms ），则)F (1030033.0'6f µ×=R C （4-22）i I 图4-28 整流二极管近似电流I i 2图4-27 变压器副边近似相电流取负载等效电阻R f =0.5Ω。
考虑将C ’用作吸收异步电动机的回馈能量时，其容量只能按能量关系来近似估计。
当异步电动机突然停车和减速制动时，电容两端将产生“泵升”电压，为保护IGBT 不致损坏，一般尽量选取大电容值，形成“水池”以使泵升电压不致太高。
另外，逆变器一般要有泵升电压限制电路。
设电动机轴上的转动惯量之和为J Σ，机械角速度为ΩD ，则电动机轴上的机械储能2D j 21Ω=∑J W （4-23）漏感的储能2L 21LI W = （4-24）电容上的初始电压为u 0，电容的储能)(212021C u u C W −′= （4-25）式中，u 1为能量回馈后引起的电容电压升高值。
假定能量回馈时不计其他损耗，电动机骤停时，机械储能与漏感储能之和等于电容上的储能，即22D 20212121)(21LI J u u C +Ω=−′∑ （4-26）设过压系数K =u 1/u 0（K ＞1），则()20222D 1u K LI J C −+Ω=′∑ （4-27）若限定K ＝1.3，即允许电容上泵升电压升高30%，则2022D 69.0u LIJ C +Ω=′∑ （4-28）式（4-28）表明，当电压泵升值一定时，负载侧储能越大，滤波电容的容量也越大。
而当储能一定时，泵升电压值越低，K 越小，所需的电容量也就越大。
4. IGBT （VT 1~VT 6）的选择IGBT 是电压控制器件，开关速度高，具有自关断能力，易于驱动。
缺点是熔通达时间小，承受过载能力差。
所以，使用时要注意以下三个问题：（1）要根据负载的最严重情况选择IGBT ，如要适当考虑异步电动机的启动电流，要考虑交流电流的峰值。
因此，通过IGBT 的集电极电流m c 2~2.1I I ）（= （4-29）（2）要考虑IGBT 的β是受集电极电流I c 的增加而降低的，I c 越大，β越小。
（3）IGBT 的耐压U ceo 至少应为实际承担的最大峰值电压的1.2倍以上，即d ceo 2~2.1U U ）（≥ （4-30）（二） 11.2kV A 变频器设计举例ZHI ×50W ×40×40双面铣组合机床的机械滑台，由原来的齿轮变速改造成变频调速。
要求速度变化范围为16~750r/min ，以满足工作进给和快速返回的加工工艺要求。
试设计变频器。
已知被控对象的原始数据：异步电动机型号：Y132M2—6额定功率：5.5kW额定电压：380V额定电流：12.6A额定转速：960r/min系统能提供2倍的额定转矩。
设计步骤：1. 决定变频器的工作方式由设计要求可知，调速范围为1:47，低速性能要求高，故选用双极性IGBT-SPWM 工作方式。
2. 设计变频器的主电路由于采用双极性IGBT-SPWM 变频器，变频器的主电路如上节所示。
3. 变频器的功率开关管的计算（1）计算通过IGBT 的峰值电流I mI m 由系统工作的最严重情况决定。
由题意要求可知，系统要具有2倍额定电流的电磁转矩，再考虑交流电流的峰值，则35.63A A 6.122222n m =××=×=I I（2）选用IGBT 的电流定额值由式（4-29）得出IGBT 的集电极电流42.7A A 63.352.12.1m c =×==I I选用I c ＝50A 的电流定额值。
（3）选用IGBT 的电压定额值变频器输出交流电压为380V 。
为此，必须用线电压为380V 的交流电直接整流，直流侧整流电压U d =1.35×380V=513V 。