变频器工作原理(基础知识)
变频器的基础知识
变频器在长时间运行过程中保持性能 稳定的能力，包括温度稳定性、电气 性能稳定性等。
04 变频器的应用领域
工业自动化
电机控制
01
变频器在工业自动化领域中广泛应用于电机控制，通过调节电
源频率来改变电机转速，实现生产线的自动化和高效化。
过程控制
02
变频器能够精确控制工业生产过程中的各种参数，如流量、压
直接转矩控制
通过控制电机的磁通和转矩来直接控制电机的输 出转矩和速度，具有快速响应和良好的动态性能。
调速性能指标
调速范围
变频器能够调节的电机转速范围，通常 以最高转速与最低转速的比值来表示。
动态响应时间
从设定值变化到实际输出值所需的时 间，要求快速响应以减小对机械系统
的冲击。
调速精度
调速过程中实际转速与设定转速的偏 差，一般要求精度在±5%以内。
其他领域
楼宇自动化
变频器在楼宇自动化领域中用于控制 空调系统、电梯和照明等设备的运行 ，提高楼宇的能源效率和舒适度。
医疗器械
变频器在医疗器械中用于控制设备的 运行速度和精度，如呼吸机、输液泵 等，保障患者的安全和治疗质量。
05 变频器的选型与使用注意 事项
选型原则
根据电机功率选择合适的变频器
在选择变频器时，应确保其能够满足电机的功率需求，同时 留有一定的余量。
保护电路
在变频器出现异常时，及时切断主电 路和控制电路的电源，保护变频器和 电机不受损坏。
保护电路
过流保护
检测主电路的电流，当电流超过设定值时， 保护电路动作，切断电源。
欠压保护
检测直流母线的电压，当电压低于设定值时， 保护电路动作，切断电源。
过压保护
变频器工作原理
变频器工作原理一、引言变频器是一种电力电子设备，用于控制交流电动机的转速和扭矩。
它通过改变电源频率和电压，实现对机电的精确控制。
本文将详细介绍变频器的工作原理。
二、工作原理1. 变频器的组成变频器由整流器、滤波器、逆变器、控制电路等组成。
整流器将交流电转换为直流电，滤波器用于减小电源噪声和波动，逆变器将直流电转换为可调的交流电，控制电路用于监测和控制变频器的运行状态。
2. 变频器的控制方式变频器有开环控制和闭环控制两种方式。
开环控制是根据用户设定的频率和电压输出信号，直接控制逆变器的输出；闭环控制则通过反馈回路，将实际输出与设定值进行比较，调整逆变器的输出，以实现更精确的控制。
3. 变频器的工作过程变频器的工作过程可以分为以下几个步骤：(1) 输入电源：交流电源输入到整流器，经过整流和滤波后，转换为直流电源。
(2) 逆变器控制：控制电路根据用户设定的频率和电压信号，控制逆变器的输出。
(3) 逆变器输出：逆变器将直流电源转换为可调的交流电源，供给交流机电。
(4) 机电控制：交流机电通过接收变频器输出的电源，实现转速和扭矩的精确控制。
4. 变频器的频率和电压控制变频器可以通过改变输出频率和电压来控制机电的转速和扭矩。
频率控制是通过改变逆变器的开关频率来实现的，而电压控制则是通过调整逆变器的输出电压来实现的。
变频器可以根据用户需求，实现机电的精确控制，提高生产效率和节约能源。
5. 变频器的优势使用变频器控制机电具有以下优势：(1) 节能：变频器可以根据实际负载需求，调整机电的转速和扭矩，避免机电长期运行在高负载下，节约能源。
(2) 精确控制：变频器可以实现机电的精确转速和扭矩控制，提高生产效率和产品质量。
(3) 软启动：变频器可以实现机电的软启动，避免机电启动时的冲击和损坏。
(4) 减少维护成本：通过精确控制机电的运行状态，可以延长机电的使用寿命，减少维护成本。
三、应用领域变频器广泛应用于各个行业，包括工业创造、石油化工、交通运输、建造等。
变频器工作原理
变频器工作原理一、引言变频器是一种电力电子器件，用于控制交流电机的转速和运行方式。
它通过改变输入电源的频率和电压来调整电机的转速和运行状态。
本文将详细介绍变频器的工作原理及其相关知识。
二、工作原理1. 变频器的基本组成变频器主要由整流器、滤波器、逆变器、控制电路和驱动电路等组成。
整流器将交流电源转换为直流电源，滤波器用于平滑输出电压，逆变器将直流电源转换为交流电源，控制电路用于控制逆变器的输出频率和电压，驱动电路用于控制电机的转速和运行方式。
2. 变频器的工作过程(1) 输入电源经过整流器和滤波器，将交流电源转换为直流电源，并平滑输出电压。
(2) 控制电路接收输入信号，根据设定的转速和运行方式，生成相应的控制信号。
(3) 控制信号经过驱动电路，控制逆变器的输出频率和电压。
(4) 逆变器将直流电源转换为交流电源，并输出给电机。
(5) 电机根据逆变器输出的频率和电压，调整转速和运行方式。
三、变频器的优势1. 节能效果显著变频器通过调整电机的转速，使其在实际负载下工作，避免了传统方式下电机的频繁启停，从而降低了能耗。
根据统计数据，使用变频器可以节约电能30%以上。
2. 调速范围广变频器可以根据需要精确地调整电机的转速，使其适应不同的工况要求。
传统方式下，电机的转速只能通过改变输入电源的频率来实现，调速范围较窄。
3. 提高生产效率由于变频器可以实现精确调速，使得生产过程更加稳定和可控。
在一些需要精确控制转速的工业生产中，使用变频器可以提高生产效率。
4. 增强设备的可靠性变频器具有过载保护、短路保护、过热保护等功能，可以有效保护电机和设备的安全运行。
同时，变频器还具有自诊断功能，能够检测设备的故障并及时报警，提高了设备的可靠性。
四、应用领域变频器广泛应用于各个领域，包括工业生产、冶金、石化、建筑、交通运输等。
常见的应用场景有风机、水泵、压缩机、输送机、切割机等。
五、总结变频器是一种控制交流电机转速和运行方式的重要设备，通过改变输入电源的频率和电压来实现精确调速。
变频器的工作原理及选型
变频器的工作原理及选型一、工作原理变频器是一种能够改变电源频率并控制机电转速的电力调节设备。
它通过将输入电源的直流电转换为可调变频的交流电，从而改变机电的转速。
变频器由整流器、滤波器、逆变器和控制电路组成。
1. 整流器：将输入的交流电转换为直流电，通常采用整流桥电路实现。
2. 滤波器：用于滤除整流后的直流电中的脉动成份，保证逆变器输出的交流电质量。
3. 逆变器：将滤波后的直流电转换为可调变频的交流电，常用的逆变器有PWM逆变器和调制逆变器。
4. 控制电路：用于控制变频器的工作状态和输出频率，通常采用微处理器或者数字信号处理器实现。
变频器的工作原理可以简单概括为：输入电源经过整流和滤波后，通过逆变器转换为可调变频的交流电，再经过控制电路调节输出频率和电压，最终驱动机电实现对转速的控制。
二、选型指南在选择变频器时，需要考虑以下几个因素：1. 负载类型：根据负载类型选择适合的变频器。
常见的负载类型包括离散负载（如风机、水泵）、连续负载（如输送机、压缩机）和混合负载（如注塑机、卷绕机）。
不同负载类型对变频器的要求不同，需要根据实际情况选择。
2. 功率需求：根据负载的功率需求选择合适的变频器。
功率通常以千瓦（kW）为单位表示。
需要根据负载的额定功率和峰值功率来确定变频器的额定功率。
3. 频率范围：根据负载的工作频率范围选择变频器。
不同负载对频率范围的要求不同，需要根据负载的工作频率范围来确定变频器的输出频率范围。
4. 控制方式：根据对控制方式的要求选择变频器。
常见的控制方式包括V/F控制、矢量控制和直接转矩控制。
不同的控制方式适合于不同的应用场景，需要根据实际需求选择。
5. 额定电压：根据负载的额定电压选择变频器。
电压通常以伏特（V）为单位表示。
需要根据负载的额定电压来确定变频器的输入电压范围。
6. 环境条件：根据使用环境的要求选择适合的变频器。
包括温度、湿度、海拔高度等环境条件。
需要选择能够适应使用环境的变频器。
变频器工作原理及维修知识
变频器工作原理及维修知识变频器是一种电力电子设备，用于控制电动机的转速和输出功率。
它通过调整电源输入电压和频率来实现对电动机的控制。
变频器由电源、整流器、滤波器、逆变器和控制电路等组成。
变频器的工作原理如下：1.电源：提供电能，一般为交流电源，常见的为三相交流电。
2.整流器：将交流电转换为直流电，采用整流电路实现。
3.滤波器：对直流电进行滤波处理，消除波动和杂散。
4.逆变器：将直流电转换为交流电，通过逆变电路实现，控制交流电的频率和幅值。
5.控制电路：对逆变器进行控制，通过控制信号调整逆变器的输出频率和电压，从而控制电动机的转速和输出功率。
维修变频器时，需要注意以下几点：1.外部维修：检查变频器外部接线是否正确，是否松动或断开，检查变频器的接地是否良好，是否有电源故障等。
2.故障现象：根据用户提供的故障描述，分析故障原因可能性，对故障进行分类和归类，找到故障所在。
3.检查电源：检查电源电压是否正常，电源线路是否受损，检查电源模块是否正常，有无明显的烧毁痕迹。
4.检查驱动电路：检查驱动电路是否正常工作，有无明显的烧毁痕迹，检查电容、电阻、二极管等元器件的工作状态。
5.探测电路：检查探测电路是否正常工作，检查传感器的连接是否松动或断开，检查传感器的工作状态。
6.逆变器：检查逆变器是否正常工作，检查IGBT、电阻、电容等元器件的工作状态，是否有明显的烧毁痕迹。
7.控制电路：检查控制电路是否正常工作，检查芯片和电路板的工作状态，是否有明显的烧毁痕迹。
8.故障排除：根据检查结果，找到故障的具体原因，进行修复或更换故障元器件，重新测试变频器功能是否正常。
维修变频器需要具备一定的电子技术知识和工程经验。
在维修过程中，应注意安全，避免触电事故发生。
另外，维修过程中要有耐心，仔细排查，辨别故障的具体原因，对于复杂的故障可以寻求专业人员的帮助。
在维修完成后，还应进行功能测试，确保变频器能正常工作。
变频器的原理介绍完整版课件
(1)自然采样法 (2)规则采样法
图(十) 三相SPWM变 频器输出波形
三、异步电机变频调速控制策略
变频器控制的对象是电机，首先研究电机等效图
(一)等效图: 1、转子电势: 转子电势的频率为f2 ，转子旋转后，由于转子导体与磁
场之间的相对运动速度减小，转子感应电势的频率也随之减小，此时:
f2=f1S
1、定义：利用半导体器件的开通和关断，把直流电压变成一定形状的 电压脉冲序列，以实现变频、变压及控制和消除谐波为目标的一门技术。
2、数学分析：
f (t) a0 (an cosnt bn sin nt)
n1
t 02
a 1
0
2 t 0
f (t)dt
f(t)
t 02
a 1
n
2 t 0
f (t)dt
1
4 sin ntdt
3
m
sin ntdt]
m 1
2
[
c
osn
1
c
osn
n
2
c
osn
2
]
2 n
m
(1)k1 cosnk
k 1
(4)
于是，由(3)和(4)式对于奇数n和任意的m均有:
m
bn
(1) k 1 cos nk
(5)
k 1
式中 : 0
1
2 m
2
对于奇函数，偶次谐波为零，仅有奇次谐波，即：
一.变频器的原理与组成
(一)概述:
1.定义：转换电能并能改变频率的电能转换装置。 2.交流调速技术发展的概况与趋势： 交流电机：结构简单，价低，动态响应好、维护方便，但调速困难。 直流电机：结构复杂、成本高、故障多、维护困难且工作量大；机械换向 器的换向能力限制了电动机的容量（单机容量12000kW~14000kW）、电压和 速度（最高电压1000多伏、最高转速3000r/min）。接触式的电流传输又限制 了其使用场合；电枢在转子上，电动机的效率低，散热条件差。为改善换向 能力，减小电枢漏感，转子变得粗短惯性增大，影响系统的动态响应。 交流调速飞速技术发展的原因： 电力电子器件制造技术；电力电子电路的变换技术；PWM技术，矢量控 制技术，直接转矩控制技术；微机和大规模集成电路基础的数字控制技术。
变频的工作原理
变频的工作原理
变频（变频驱动）是一种将交流电源转换为可变频率和可变电压的电力设备。
其工作原理如下：
1. 输入电源：变频器通常使用交流电源作为输入，通常为工业电网的交流电。
2. 整流：交流电源经过整流电路将交流电转换为直流电，用于变频器的内部电路供电。
3. 滤波：整流后的直流电通过滤波电路，去除电流中的纹波，以保持稳定的直流电信号。
4. 逆变：经过滤波的直流电通过逆变电路，将直流电转换为交流电，输出频率和电压可根据需求进行调节。
5. 控制：变频器内部设有控制电路，可以根据外部的控制信号（如电压、电流、频率等）来调节输出频率和电压。
通过控制电路，实现电机的速度调节、负载的控制等功能。
6. 输出：最终将调节完成的交流电输出到电动机或其他负载上。
总之，变频器通过将输入的交流电转换为直流电，再通过逆变电路将直流电转换为可变频率和可变电压的交流电，实现对电机或负载的精确控制。
变频器基本工作原理与构成
主回路器件
七、汇川变频器主回路器件 1、整流桥（SIZE-D以下，整流桥与IGBT等封装在一起，称 为PIM，厂家：TYCO，SEMIKRON、EUPEC、FUJI等） 2、逆变IGBT （SIZE-D以下，整流桥与IGBT等封装在一起， 称为PIM，SIZE-E/I是六管封装、SIZE-F/G/H是双管封装。） 3、大电解电容，作用：储能和滤波，供应商：海立。 4、SIZE-E及以下使用继电器，SIZE-F及以上使用直流接触 器。 5、电流检测部分： SIZE-E及以下使用分流器及光耦， SIZE-F及以上使用霍尔。 6、直流电抗器能提高功率因数，抑制谐波等，对整流桥和电 解电容都有好处，SIZE-D以下由于体积限制，没有装，SIZED/E/F内置，SIZE-G以上是标配外置。
基本构成
二、件
主回路 元器件
单板
钣金件 塑胶件
性能
功能
功率范围
三、功率范围
汇川变频器的功率大小从单相0.2KW一直到315KW，涵盖在 SIZE-A、B、C、D、E、F、G、H、I共9种大小的箱体结构中。 如下表所示：
SIZE A
B
C D E F G H I
输入电源 单相220VAC 单相220VAC 三相380VAC 三相380VAC 三相380VAC 三相380VAC 三相380VAC 三相380VAC 三相380VAC 三相380VAC
基本原理
一、基本原理
1、变频器是一种控制交流电机运转的控制器。它 把固定频率（我国为50HZ）的交流电源变成频率电 压可调的交流电源，从而控制电机的转速。异步电 机转速公式如式(1)所示：
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1、基本概念（1）VVVF 改变电压、改变频率（Variable Voltage and Variable Frequency）的缩写。
（2）CVCF 恒电压、恒频率（Constant Voltage and Constant Frequency）的缩写。
各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60H z（50Hz）或100V/60Hz（50Hz）。
通常，把电压和频率固定不变的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，该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。
然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（A C），我们把实现这种转换的装置称为“变频器”（inverter）。
变频器也可用于家电产品。
使用变频器的家电产品中不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。
用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。
但用于荧光灯的变频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。
变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。
例如计算机电源的供电，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？r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm。
例如：4极电机60Hz 1,800 [r/min]，4极电机50Hz 1,500 [r/min]，电机的旋转速度同频率成比例。
本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。
感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地取决于电机的极数和频率。
电机的极数是固定不变的。
由于极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以不适合改变极对数来调节电机的速度。
另外，频率是电机供电电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。
因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。
n = 60f/p，n: 同步速度，f: 电源频率，p: 电机极数，改变频率和电压是最优的电机控制方法。
如果仅改变频率，电机将被烧坏。
特别是当频率降低时，该问题就非常突出。
为了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，例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。
例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。
3、关于散热的问题如果要正确的使用变频器, 必须认真地考虑散热的问题。
变频器的故障率随温度升高而成指数的上升。
使用寿命随温度升高而成指数的下降。
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！在变频器工作时，流过变频器的电流是很大的, 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：发热量的近似值＝变频器容量（KW）×55 [W]在这里, 如果变频器容量是以恒转矩负载为准的(过流能力150% * 60s) 如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器, 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。
这时可以用估算: 变频器容量（KW）×60 [W]因为各变频器厂家的硬件都差不多, 所以上式可以针对各品牌的产品. 注意：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。
那么, 怎样采能降低控制柜内的发热量呢? 当变频器安装在控制机柜中时，要考虑变频器发热值的问题。
根据机柜内产生热量值的增加，要适当地增加机柜的尺寸。
因此，要使控制机柜的尺寸尽量减小，就必须要使机柜中产生的热量值尽可能地减少。
如果在变频器安装时，把变频器的散热器部分放到控制机柜的外面，将会使变频器有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。
还可以用隔离板把本体和散热器隔开, 使散热器的散热不影响到变频器本体。
这样效果也很好。
变频器散热设计中都是以垂直安装为基础的，横着放散热会变差的! 关于冷却风扇一般功率稍微大一点的变频器，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。
另外，散热问题还要注意以下两个问题：（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15 00m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。
4、矢量控制是怎样使电机具有大的转矩的？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"（*1）。
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。
5、变频器制动的有关问题（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。
6、当电机的旋转速度改变时，其输出转矩会怎样？（1）：工频电源由电网提供的动力电源（商用电源）（2）：起动电流当电机开始运转时，变频器的输出电流变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动。
我们经常听到下面的说法："电机在工频电源供电时（*1）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(*2) ）。
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 减小的实际数据在有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。
当变频器调速到大于60Hz频率时，电机的输出转矩将降低。
通常的电机是按50 Hz(60Hz)电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。
因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te,P<=Pe) 变频器输出频率大于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。
当电机以大于60Hz频率速度运行时，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。
举例，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)。