变频调速技术

变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速目的的技术，电力拖动系统由电动机、负载和传动装置。

直流电动机的工作原理：直流有2个独立绕组。定子和转子，定子绕组通入直流电，产生稳恒磁场，转子绕组通直流电，产生稳恒电流，定子的稳恒磁场和转子的电流相互作用，产生机械转矩，拖动转子旋转，且此机械转矩分别和定子的稳恒磁场和转子的电流成正比。直流电动机的调速特性：因为直流电机的定子路和转路相互独立，可以分别调节定子磁场的强弱和转子电流的大小，两者相互作用产生的机械转矩分别和定子的稳恒磁场和转子电流成正比。直流电动机的调速方法：调压调速，在额定转速以上弱磁调速，电枢电路串电阻r 调速。

三相异步交流电动机原理：定子绕组通入相位差为120的三相对称的交流电，产生不变磁场，此旋转磁场切割笼型导体，在转子中感应出电流，旋转磁场和感电流作用，产生机械转矩，拖动转子旋转。方法。。调频，改变磁极对数，改变转差率。

电力电子器件有哪些？SCR(可控硅)GTO(门极可关断晶闸管)IGBT(绝缘栅型双极型晶体管)IGCT(集成门极换流晶闸管)MOSFET(金属氧化物场效应管)SIT(静电感应晶体管)SITH （静电感应晶闸管）

晶闸管导通时必须同时具备的两个条件：1晶闸管的阳极A和阴极K之间加正向电压2晶闸管的门极G和阴极K之间加正向触发电压，具有足够的门极电流。

为什么说电力电子器件的发展是变频器发展的基础？变频器的逆变部分都基于允许通过电流大、耐受电压很高的器件。电力电子器件在逆变电路中主要用作开关使用，能够承受足够大的电压和电流而且可以频繁的开关，控制方便。晶闸管的特性，单向导电和正向导通，没有自关断能力。

IGBT的特性。1输入阻抗高，开关速度快，用作变频器件会使变频器的载波频率也较高。2开关波形比较平滑，电动机基本无电磁噪声，电动机的转矩增大3驱动电路简单，已经集成化4通态电压低，能承受高电压、大电流等5能耗小6增强了对常见故障的自处理能力，故障率大为减少。在瞬间断电时，驱动电源的电压衰减较慢，整个管子不易因进入放大区而损坏。

交流异步电动机变频调速原理。变频调速的最大特点是由三相异步电动机的转速公式n=（1-s）*60f/p知道，调节了三相交流电的频率，也就调节了同步转速，也就调节了异步电动机转子的转速。特点：电动机从高速到低速，其转速差率失踪保持最小的数值，因此变频调速时，异步电动机的功率因数都很高。

变频调速系统的控制方式。1在基频以下调速：保持气隙磁场最大值φm不变，让频率f1从基频f1N往下调，必须同时降低E1，使E1/f1保持不变，为变量，但定子绕组的感应电势不容易控制。可以通过控制U1/f1=常量的方式来控制E1/f1不变，达到调频调速的目的2在基频以上调速：让频率f1从基频f1N往上调时，不可能继续保持E1/f1的值不变，因电压U1不能超过额定电压U1N。这时，只能保持电压U1不变，结果是：使气隙磁通最大值φm随频率升高而降低，电动机的同时转速升高，最大转矩减少，输出功率基本不变。所以，基频以上调速属于弱磁恒功率调速。

SPWM型脉冲调制原理。在开关原件的控制端加上两种信号:三角载波uc和正弦调制波ur，当正弦调制波ur的值在某点上大于三角载波uc的值时，开关元件导通，输出矩形脉冲；反之，开关元件截止。改变正弦调制波ur的幅值，可以改变输出电压脉冲的宽窄，从而改变输出电压的相应时间间隔内的平均值的大小；改变正弦调制波ur的频率，可以改变输出电压的频率。变频器多采用SPWM控制原因：对于三厢逆变器，必须要有一个能产生相位上互差120°的三相变频变幅的正弦调制波发生器。载波三角波可以共享。逆变器输出三相频率和幅值都可以调节的脉冲波。

通用变频器由整流和逆变单元，驱动控制单元，中央处理单元、保护与报警单元、参数设定和监视单元。

变频器主电路由整流电路、中间直流电路和逆变器三部分组成。交直部分的整流电路由整流二极管D1~D6或者整流二极管块组成三相不可控全波整流桥，作用是采用全波整流将三相交流电成直流电。滤波电路中电容的作用：1滤波；2在整流与后面的逆变电路之间起去耦作用，消除两电路之间的相互干扰；3为整个电路的感性负载提供容性无功补偿电容器组还有储能作用。直交部分的三相逆变桥电路由6个逆变管构成三相逆变桥电路，功能是把整流滤波后的直流电“逆变”成频率幅值都可以调节的交流电。续流电路的作用：1为电动机的感性无功电流返回直流电源提供“通道”2当频率下降，随之同步转速也下降，电动机处于回馈制动状态，再生电流将通过续流二极管返回直流电源3在逆变构成中，同一桥臂的两个逆变管以很高的频率，在交替“导通”和“截止”过程中，需要续流二极管提供通道。缓冲电路的作用：电容：减低逆变管在每次关断时的电压变化率；电阻：限流。二极管：使逆变管在关断过程中电阻不起作用。制动电阻和制动单元的作用：减少对对变流器件的伤害普通控制型V/f通用变频器缺点：1不能恰当的调节电动机转矩，不能补偿适应转矩的变化。2无法准确的控制电动机的实际转速3转速极低时，由于转矩不足而无法克服较大的静摩擦力。

具有恒定磁通功能的v/f通用变频器的优点：可以使电动机在低速的速度下，让电动机的转矩过载能力达到或超过150%，频率设定范围达到1：:30，电动机的静态机械特性的硬度高于在工频电网运行的自然机械特性的硬度。

转速闭环控制的转差频率控制系统控制原理：转差频率fs是施加于电动机的交流电压频率f1与以电动机实际转速nN作为同步转速所对应的电源频率fN的差频率，即fs=f1-fN。当转差频率fs较小时，如果E1/f1为常数，则电动机的转矩基本上和转差频率fs成正比，即在进行E1/f1控制的基础上，只要对电动机的转差频率fs进行控制，就可以达到控制电动机输出转矩的目的，这是转差频率控制的基本出发点。在电动机转子上安装测速发动机等测速检测器装置，转速检测器可以测出fN,并根据希望得到的转矩调节变频器的输出频率f1，就可以输出电动机具有设定的转差频率fs0，即使电动机具有所需的输出转矩。转差频率控制与V/f控制的优点：空股指电动机的转差频率还可以达到控制和限制电动机转子电流的目的，从而起到保护电动机的作用。为了控制转差频率，虽然需要检测电动机的转速，但系统的加减特性比开环的V/f控制获得了提到，过电流的限制效果也更好。

矢量控制的基本思想是：仿照直流电动机的调速特点，使异步交流电动机的转速能通过控制两个相互独立的直流磁场进行调节。矢量控制经过的集中变换：将给定先好和反馈信号，经过控制器，产生励磁电流的给定信号和电枢电流的给定信号，经过反旋转变换得到，早经过2/3坐标变换，得到，把三个电流控制信号和由控制器直接得到的频率控制信号加到带电流控制器的变频器上，就可以输出异步电动机调速所需的三相变频电流，实现了用模拟直流电动机的控制方法去控制交流异步电动机，使异步电动机的调速性能达到直流电动机的控制效果

直流电动机的结构的特点：定子励磁电路和电枢供电电路相相互独立，可以分别调整，互不干扰。2，两个磁场在空间相互垂直，互补不影响。

变频技术的发展方向：高水平的控制，开发清洁电能的变流器，缩小装置的尺寸，高速的数字控制，模拟器与计算机辅助设计技术。

变频调速时为什么要维持恒磁通的控制：在异步电动机调速时，一个重要的因素是希望保持每级磁通为额定值，既磁通恒定，如果气隙磁通小于额定磁通，则电动机的铁芯没有得到充分利用，也会使电动机的输出转拒下降，反之，则电动机的铁芯产生饱和，这就意味着励磁电流会过大，导致绕组过分发热，造成系统的功率因数下降，电动机的效率也随之下