变频器基础知识
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第一讲：变频器的基础知识
1。你认为什麽是变频器？
• 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频 电源变换为任意频率的电能控制装置。
• 英文叫inverter。变频器多采用交直交变频，而且采用 VVVF模式，也就是人们所说的变压变频。
2。到底什么是变频器呢？
• 2-1电机的保护、电源装置
首先它具有软起软停的功能；另外过流、电机过 载、变频器过载、欠压、直流过压、过热、输入 缺相、接触器吸合不良等保护
始起动后，再追加投入其他电机起动的场合，此时变频器的电 压、频率已经上升，追加投入的电机将产生大的起动电流，因 此，变频器容量与同时起动时相比需要大些。
此时变频器应同时满足以下两个条件：
式中：nT：并联电机的台数 ns：同时起动的台数 PCN1：连续容量(KVA) PCN1=K Pm nT/ηcosφ
3-6-3频繁加减速运转时变频器容量的选定
• 很多情况下电动机的负载具有周期性变化的特点。显然， 在此情况下，按最小负载选择变频器的容量，将出现过载， 而按最大负载选择，将是不经济的。由此推知，变频器的 容量可在最大负载与最小负载之间适当选择，以便变频器 得到充分利用而又不到过载。
根据加速、恒速、减速等各种运行状态下的电流值，按下式确定：
3-6-2加减速时间过短变频器容量的选择
• 变频器的最大输出转矩是受变频器的最大输出电 流决定的。一般情况下，对于短时的加减速而言， 变频器允许达到额定输出电流的130％～150％ (视变频器容量)，因此，在短时加减速时的输出 转矩也可以增大，此时应将变频器的最大输出电 流降低10％后再进行选定。
I1CN＝[(I1t1+I2t2+…+I5t5)/(t1+t2+…t5)]K0
式中：I1CN：变频器额定输出电流(A)
I1、I2、…I5：各运行状态平均电流(A) t1、t2、…t5：各运行状态下的时间
K0：安全系数(运行频繁时取1.2，其它条件下为1.1)
3-6-4一台变频器传动多台电动机，且多台电动机并联运行，即成组传动 用一台变频器使多台电机并联运转时，对于一小部分电机开
• 生产机械的负载转矩TL与转速的平方成正比 ，负载所需 的功率与速度的３次方成正比。 例如：风机、水泵（离心式、轴流式）、排水、中央空调 的冷却泵、排污泵等。
• 其节电主要与电动机的压力（流量）富余度有关，根据现 场工艺要求通过变频器控制调节恒定压力或流量，节电效 果显著，此时风机的出风口、引风口全部打开，水泵的阀 门也要完全打开。
部电路送来的信号进行相应的处理。
• 3-2-2驱动回路 • 通过对控制信号的功率放大，从而驱动逆变电路
的工作。起到隔离、放大、缓冲电路。
驱动回路
驱动隔离回路
VCC1
VCC2
逆变模块部分
P
OUT
RG
VEE1
VEE2
N
பைடு நூலகம்
3-2-3功率回路
• 主要包括整流桥、电解电容、逆变模块，它是变 频器的核心部分，也是比较容易损害的部位，任 何一个地方出现问题，都有可能殃及到功率部分， 变频器的各种保护，也是针对功率部分的保护。
作，变频器显示在待机状态。 • DSP根据设定的功能，控制下位端负载的运行。
3-4变频器的调速原理
• n = 60f(1-s ) / p
• n: 电机的转速 f: 电源频率 s：电机的转差率 s=(n1-n)/n1
p: 电机磁极对数 n1:同步转速
• 因为交流异步电动机电机极对数恒定，变转差调速在理论 上属于能耗调速，调速范围很小转差率基本不变，所以改 变频率就能改变电机转速。
• 2-2提高生产工艺、满足工艺要求的调速装置 • 2-3节能装置
变频器的内部组成
通过宣传片初步了解
3。变频器的组成和功能
3-1变频器的内部基本结构
电流吸收回路
整流单元
逆变单元
充电电阻
虑 波 电 容
逆 变 器
电动机
3-2变频器主要组成部分
• 3-2-1控制回路 • 通过DSP把电压检测、电流检测、温度检测等内
• 由于此类负载所需的功率与速度的３次方成正比，会导致 高速运行时所需功率增长过快，所以不应使风机、泵类负 载超工频运行。
此类负载图示
3-5-4惯性负载的应用
• 启动惯性较大，达到一定的转速负载又下降输出 功率也相应减小。
• 主要有压榨机、离心机、抛光机、脱水机、干洗 机等。
• 主要采用段速控制，需要有制动功能功能或加能 量回馈。
Pm：电动机输出功率 η：电动机的效率(约取0.85) cosφ：电动机的功率因数(常取0.75) IM：电机额定电流 K：电流波形正系数(PWM方式取1.05～1.10) PCN：变频器容量(KVA) ICN：变频器额定电流(A)
4.国内外品牌变频器的应用和对应的参数设置
谢谢大家
式中：PM、η、cosφ、UM、IM分别为电动机输出功率、效率(取0.85)、功 率因数(取0.75)、电压(V)、电流(A)。
K：电流波形的修正系数(PWM方式取1.05～1.1) PCN：变频器的额定容量(KVA) ICN：变频器的额定电流(A) 式中IM如按电动机实际运行中的最大电流来选择变频器时，变频器的容 量可以适当缩小。
功率回路
R
P
JC
C Rr S1
S3
S5
D1 D1 D1
D1
D3
U
Rq1
V
W
C
S4
S6
S2
D4 D4 D4
Rr Rq2
D4
D6
N
图3-8 主电路拓扑及开关吸收
Cs1 Ds Rs
D5 U V W
D2
Cs
3-3变频器是怎么运行的
• 380V交流电通过空开接到变频器的R、S、T端进 入。
• 整流后通过充电电阻给稳压电容充电。 • 继电器（小）和接触器（大）吸合，开关电源工
3-6变频器容量的选择
当运行方式不同时，变频器容量的计算方式和 选择方法不同，变频器应满足的条件也不一样。 选择变频器容量时，变频器的额定电流是一个关 键量，变频器的容量应按运行过程中可能出现的 最大工作电流来选择。
变频器的运行一般有以下几种方式
• 3-6-1连续运转时所需的变频器容量的计算 由于变频器输出的是脉冲电流，其脉动值比工频供电时 电流要大，因此须将变频器的容量留有适当的余量。此 时，变频器应同时满足以下三个条件：
恒转矩负载工作曲线图
3-5-2恒功率负载
• 指生产机械的功率是恒定的,即PL=常数 PL=TL*N/9550，在这转矩TL是变化的与转速成反 比
行业有:车床主轴、刨床、吹风机、塑料薄膜生产 线中的卷取机、开卷机卷取机（收卷机）、轧机 等
此类负载的功率与转速无关，改用变频的目的是 为了提高工艺。
3-5-3二次方减转矩负载（风机类负载）
3-5变频器在几种典型负载上的使用
3-5-1恒转矩负载：
1 恒转矩负载：生产机械的负载转矩TL是常数，与转速高 低无关。 关系式：P=TL＊n。 如：传送带、起重机、球磨机、空压机、罗茨风机、 注塑 机、齿轮泵、压榨机、拉丝机、战床、磨床、搅拌机、印 刷机、食品加工机、吹塑机等等。
2 应用变频器的目的是节电和调速，工作频率小于50HZ 是必要条件，在不影响生产工艺与效率的条件下通过降低 频率来达到节电的效果。
1。你认为什麽是变频器？
• 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频 电源变换为任意频率的电能控制装置。
• 英文叫inverter。变频器多采用交直交变频，而且采用 VVVF模式，也就是人们所说的变压变频。
2。到底什么是变频器呢？
• 2-1电机的保护、电源装置
首先它具有软起软停的功能；另外过流、电机过 载、变频器过载、欠压、直流过压、过热、输入 缺相、接触器吸合不良等保护
始起动后，再追加投入其他电机起动的场合，此时变频器的电 压、频率已经上升，追加投入的电机将产生大的起动电流，因 此，变频器容量与同时起动时相比需要大些。
此时变频器应同时满足以下两个条件：
式中：nT：并联电机的台数 ns：同时起动的台数 PCN1：连续容量(KVA) PCN1=K Pm nT/ηcosφ
3-6-3频繁加减速运转时变频器容量的选定
• 很多情况下电动机的负载具有周期性变化的特点。显然， 在此情况下，按最小负载选择变频器的容量，将出现过载， 而按最大负载选择，将是不经济的。由此推知，变频器的 容量可在最大负载与最小负载之间适当选择，以便变频器 得到充分利用而又不到过载。
根据加速、恒速、减速等各种运行状态下的电流值，按下式确定：
3-6-2加减速时间过短变频器容量的选择
• 变频器的最大输出转矩是受变频器的最大输出电 流决定的。一般情况下，对于短时的加减速而言， 变频器允许达到额定输出电流的130％～150％ (视变频器容量)，因此，在短时加减速时的输出 转矩也可以增大，此时应将变频器的最大输出电 流降低10％后再进行选定。
I1CN＝[(I1t1+I2t2+…+I5t5)/(t1+t2+…t5)]K0
式中：I1CN：变频器额定输出电流(A)
I1、I2、…I5：各运行状态平均电流(A) t1、t2、…t5：各运行状态下的时间
K0：安全系数(运行频繁时取1.2，其它条件下为1.1)
3-6-4一台变频器传动多台电动机，且多台电动机并联运行，即成组传动 用一台变频器使多台电机并联运转时，对于一小部分电机开
• 生产机械的负载转矩TL与转速的平方成正比 ，负载所需 的功率与速度的３次方成正比。 例如：风机、水泵（离心式、轴流式）、排水、中央空调 的冷却泵、排污泵等。
• 其节电主要与电动机的压力（流量）富余度有关，根据现 场工艺要求通过变频器控制调节恒定压力或流量，节电效 果显著，此时风机的出风口、引风口全部打开，水泵的阀 门也要完全打开。
部电路送来的信号进行相应的处理。
• 3-2-2驱动回路 • 通过对控制信号的功率放大，从而驱动逆变电路
的工作。起到隔离、放大、缓冲电路。
驱动回路
驱动隔离回路
VCC1
VCC2
逆变模块部分
P
OUT
RG
VEE1
VEE2
N
பைடு நூலகம்
3-2-3功率回路
• 主要包括整流桥、电解电容、逆变模块，它是变 频器的核心部分，也是比较容易损害的部位，任 何一个地方出现问题，都有可能殃及到功率部分， 变频器的各种保护，也是针对功率部分的保护。
作，变频器显示在待机状态。 • DSP根据设定的功能，控制下位端负载的运行。
3-4变频器的调速原理
• n = 60f(1-s ) / p
• n: 电机的转速 f: 电源频率 s：电机的转差率 s=(n1-n)/n1
p: 电机磁极对数 n1:同步转速
• 因为交流异步电动机电机极对数恒定，变转差调速在理论 上属于能耗调速，调速范围很小转差率基本不变，所以改 变频率就能改变电机转速。
• 2-2提高生产工艺、满足工艺要求的调速装置 • 2-3节能装置
变频器的内部组成
通过宣传片初步了解
3。变频器的组成和功能
3-1变频器的内部基本结构
电流吸收回路
整流单元
逆变单元
充电电阻
虑 波 电 容
逆 变 器
电动机
3-2变频器主要组成部分
• 3-2-1控制回路 • 通过DSP把电压检测、电流检测、温度检测等内
• 由于此类负载所需的功率与速度的３次方成正比，会导致 高速运行时所需功率增长过快，所以不应使风机、泵类负 载超工频运行。
此类负载图示
3-5-4惯性负载的应用
• 启动惯性较大，达到一定的转速负载又下降输出 功率也相应减小。
• 主要有压榨机、离心机、抛光机、脱水机、干洗 机等。
• 主要采用段速控制，需要有制动功能功能或加能 量回馈。
Pm：电动机输出功率 η：电动机的效率(约取0.85) cosφ：电动机的功率因数(常取0.75) IM：电机额定电流 K：电流波形正系数(PWM方式取1.05～1.10) PCN：变频器容量(KVA) ICN：变频器额定电流(A)
4.国内外品牌变频器的应用和对应的参数设置
谢谢大家
式中：PM、η、cosφ、UM、IM分别为电动机输出功率、效率(取0.85)、功 率因数(取0.75)、电压(V)、电流(A)。
K：电流波形的修正系数(PWM方式取1.05～1.1) PCN：变频器的额定容量(KVA) ICN：变频器的额定电流(A) 式中IM如按电动机实际运行中的最大电流来选择变频器时，变频器的容 量可以适当缩小。
功率回路
R
P
JC
C Rr S1
S3
S5
D1 D1 D1
D1
D3
U
Rq1
V
W
C
S4
S6
S2
D4 D4 D4
Rr Rq2
D4
D6
N
图3-8 主电路拓扑及开关吸收
Cs1 Ds Rs
D5 U V W
D2
Cs
3-3变频器是怎么运行的
• 380V交流电通过空开接到变频器的R、S、T端进 入。
• 整流后通过充电电阻给稳压电容充电。 • 继电器（小）和接触器（大）吸合，开关电源工
3-6变频器容量的选择
当运行方式不同时，变频器容量的计算方式和 选择方法不同，变频器应满足的条件也不一样。 选择变频器容量时，变频器的额定电流是一个关 键量，变频器的容量应按运行过程中可能出现的 最大工作电流来选择。
变频器的运行一般有以下几种方式
• 3-6-1连续运转时所需的变频器容量的计算 由于变频器输出的是脉冲电流，其脉动值比工频供电时 电流要大，因此须将变频器的容量留有适当的余量。此 时，变频器应同时满足以下三个条件：
恒转矩负载工作曲线图
3-5-2恒功率负载
• 指生产机械的功率是恒定的,即PL=常数 PL=TL*N/9550，在这转矩TL是变化的与转速成反 比
行业有:车床主轴、刨床、吹风机、塑料薄膜生产 线中的卷取机、开卷机卷取机（收卷机）、轧机 等
此类负载的功率与转速无关，改用变频的目的是 为了提高工艺。
3-5-3二次方减转矩负载（风机类负载）
3-5变频器在几种典型负载上的使用
3-5-1恒转矩负载：
1 恒转矩负载：生产机械的负载转矩TL是常数，与转速高 低无关。 关系式：P=TL＊n。 如：传送带、起重机、球磨机、空压机、罗茨风机、 注塑 机、齿轮泵、压榨机、拉丝机、战床、磨床、搅拌机、印 刷机、食品加工机、吹塑机等等。
2 应用变频器的目的是节电和调速，工作频率小于50HZ 是必要条件，在不影响生产工艺与效率的条件下通过降低 频率来达到节电的效果。