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：
变频器工作原理及应用
变频器工作原理及应用变频器（Inverter）是一种用来将直流电转换成交流电的电子设备，也是许多电气控制系统和工业自动化系统中常用的设备。
它通过改变输入直流电的电压和频率，来控制输出交流电的电压和频率，以实现对电机的精确控制。
本文将详细介绍变频器的工作原理及应用。
一、工作原理变频器的工作原理基本上是先将输入的直流电通过一个整流电路转换成直流电，在经过一个逆变电路将直流电转换成交流电。
具体而言，变频器的工作包括以下几个步骤：1.整流：变频器的输入端接收来自电源的交流电，通过整流电路将交流电转换为直流电。
整流电路主要由整流桥、滤波电路和继电器组成。
2.滤波：经过整流的直流电并不是完全稳定的，因为整流器转换过程中会产生一些脉动，并且整流后的直流电中可能还会含有一些高频噪声。
为了使变频器能够更好地工作，需要通过滤波电路去除这些脉动和噪声。
滤波电路主要由电感和电容组成，通过串联和并联的方式来实现滤波效果。
3.逆变：直流电经过滤波后，进一步通过逆变电路将直流电转换为交流电。
逆变电路主要由逆变器和控制电路组成。
逆变器通过高频开关管对直流电进行调节，生成高频脉冲信号，然后通过变压器进行变压和变频，最终输出所需的交流电。
4.控制：变频器的控制电路用来控制逆变器的输出频率和电压。
通过对控制电路的调节，可以实现对输出电压和频率的精确控制。
控制电路主要由微处理器和PWM（脉冲宽度调制）电路组成，通过对PWM电路的输出进行调节，实现对逆变器工作状态的调控。
二、应用变频器具有调速范围宽、速度调节精度高、启动扭矩大、对电机起动冲击小等特点，广泛应用于工业生产中的电机控制系统中。
以下是一些常见的变频器应用领域：1.机床：变频器能够控制电机的转速，通过调节电机的转速和扭矩，实现对机床的精确控制，提高加工质量和效率。
2.风机和水泵：风机和水泵是一些大型工业设备中常见的元件，在使用变频器控制的情况下，可以根据实际使用需求调节风机和水泵的转速和扭矩，提高能效和节能效果。
变频器工作原理
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电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。
一、变频器工作原理1、概述主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。
电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。
它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
2、整流器最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。
也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。
3、平波回路在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。
为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。
装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。
4、逆变器同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。
以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。
控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。
（1）运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。
（2）电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。
（3）驱动电路：驱动主电路器件的电路。
它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。
（4）速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。
变频器的工作原理及功能初步简介
菱、韩国变频器、台湾变频器台达、香港变频器。
•
按电压等级分类：
•
⑴、高压变频器：3KV、6KV、10KV
•
⑵、中压变频器：660V、1140V
•
⑶、低压变频器：220V、380V
•
按电压性质分类：
•
⑴、交流变频器：AC-DC-AC(交-直-交)、AC-AC(交-
交)
•
⑵、直流变频器：DC-AC(直-交)
• 高容量电容：存储转换后的电能。 • 逆变器：由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，
将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波。 • 控制器：按设定的程序工作，控制输出方波的幅
度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动 交流电动机。
变频器的分类
• 按变换的环节分类：
•
(1)交-直-交变频器，则是先把工频交流通过
IGCT简介
• IGCT集成门极换流晶闸管(Intergrated Gate Commutated Thyristors)是一种 中压变频器开发的用于巨型电力电子成套装置中的新型电力半导体开关器件( 集成门极换流晶闸管=门极换流晶闸管+门极单元)。1997年由ABB公司提出。 IGCT使变流装置在功率、可靠性、开关速度、效率、成本、重量和体积等方 面都取得了巨大进展，给电力电子成套装置带来了新的飞跃。IGCT是将GTO 芯片与反并联二极管和门极驱动电路集成在一起，再与其门极驱动器在外围 以低电感方式连接，结合了晶体管的稳定关断能力和晶闸管低通态损耗的优 点，在导通阶段发挥晶闸管的性能，关断阶段呈现晶体管的特性。IGCT具有 电流大、阻断电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、低导通损耗等特 点，而且成本低，成品率高，有很好的应用前景。 已用于电力系统电网装置 （100MVA）和的中功率工业驱动装置（5MW）IGCT在中压变频器领域内成 功的应用了11年的时间（到09年为止），由于IGCT的高速开关能力无需缓冲 电路，因而所需的功率元件数目更少，运行的可靠性大大增高。
变频器入门基础知识简介.doc
变频器入门基础知识简介变频器在工控行业中应用越来越广泛，对于初学者来讲，了解变频器基本信息，对于将来的工作发展非常重要，在这里，简单介绍下变频器工作原理和组成。
1 变频器的工作原理变频器分为 1 交---交型输入是交流，输出也是交流将工频交流电直接转换成频率、电压均可控制的交流，又称直接式变频器2 交—直---交型输入是交流，变成直流再变成交流输出将工频交流电通过整流变成直流电，然后再把直流电变成频率、电压、均可控的交流又称为间接变频器.多数情况都是交直交型的变频器。
2 变频器的组成由主电路和控制电路组成主电路由整流器中间直流环节逆变器组成先看主电路原理图三相工频交流电经过VD1 ~ VD6 整流后，正极送入到缓冲电阻RL中，RL的作用是防止电流忽然变大。
经过一段时间电流趋于稳定后，晶闸管或继电器的触点会导通短路掉缓冲电阻RL ，这时的直流电压加在了滤波电容CF1、CF2 上，这两个电容可以把脉动的直流电波形变得平滑一些。
由于一个电容的耐压有限，所以把两个电容串起来用。
耐压就提高了一倍。
又因为两个电容的容量不一样的话，分压会不同，所以给两个电容分别并联了一个均压电阻R1、R2 ，这样，CF1 和CF2 上的电压就一样了。
继续往下看，HL 是主电路的电源指示灯，串联了一个限流电阻接在了正负电压之间，这样三相电源一加进来，HL就会发光，指示电源送入。
接着，直流电压加在了大功率晶体管VB的集电极与发射极之间，VB的导通由控制电路控制，VB上还串联了变频器的制动电阻RB，组成了变频器制动回路。
我们知道，由于电极的绕组是感性负载，在启动和停止的瞬间都会产生一个较大的反向电动势，这个反向电压的能量会通过续流二极管VD7~VD12使直流母线上的电压升高，这个电压高到一定程度会击穿逆变管V1~V6 和整流管VD1~VD6。
当有反向电压产生时，控制回路控制VB导通，电压就会通过VB在电阻RB释放掉。
当电机较大时，还可并联外接电阻。
变频器的基本原理
其平均值按正弦规律变化，即基波。调大小范
围则改变电压大小。
•
特点：输出频率低，仅工频的
1 2
~
1
3，
0～25Hz，
过高则谐波大，调速范围小；适合低频大功率调
速；调相使得功率因数很低；控制复杂，器件多。
§2.2 交—直—交变频器的结构
• 可控整流调压（VV），逆变器变频（VF）。
缺点：输出电压频率低时，cosφ低，SCR调相角 大，对电网谐波污染大。
• 功率因数：
I1 I
cos 1
22
cos
0.9 cos
u2
i 21 i2
180
2. 三相全控桥整流
• L很大时，id近恒流Id，ia比ua滞后角为300+，
1200正负对称方波，总有效值 I 32Id
• 基波与谐波有效值：I1
6
Id
In
6 n
Id
,
n 6k 1,k 1,2,3,
n=5,7,11,13…不含3的整倍数次谐波也不含偶次谐 波。
1. 单相全控桥整流
• 大L-R（E）负载时，变压器副边电流i2为近似 1800正负对称方波。基波与各次谐波电流有效值
为
In
2
2Id n
(n 1,3,5,)
• 求畸变因数：i2总有效值 I=Id，
I1
2
2
Id
,
I1 I
22
0.9
• 求位移因数：电流基波与电压u2的相位差角等于
控制角，cos φ1 =cos
•
功率因数：
P S
UI1 cos UI
1
I1 I
cos
变频器的基础知识 原理及应用
变频器的组成变频器(Frequency Converter)是利用电力电子半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电转变成电压、频率都可调的交流电。
现在使用的变频器主要采用交-直-交的工作方式，先把工频交流电整流成直流电，再把直流电逆变为频率、电压均可控制的交流电。
变频器输出的波形是模拟正弦波，主要用于电动机的调速，又叫变频调速器。
变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元和微处理一、交流-直流部分(整流部分)：∙整流电路：由VD1-VD6六个整流二极管组成不可控全波整流桥。
对于380V的额定电源，二极管反向耐压值一般应选1200V 。
二极管的正向电流为电机额定电流的1.414~2倍。
∙ 吸收电容C 1：整流电路输出是脉动的直流电压，必须加以滤波。
∙压敏电阻：过电压保护与耐雷击要求。
∙热敏电阻：过热保护。
∙ 霍尔:安装在U 、V 、W 的其中二相,用于检测输出电流值。
选用时额定电流约为电机额定电流的2倍左右。
∙ 电解电容：又叫储能电容，在充电电路中主要作用为储能和滤波。
PN 两端的电压工作范围一般在 430VDC ～700VDC 之间，而一般的高压电容都在400VDC 左右。
为了满足耐压需要就必须是二个400VDC 的电容串起来作800VDC 。
容量选择≥60uf /A 。
∙ 充电电阻：防止开机(上电)瞬间的涌浪电流烧坏电解电容。
因为开机(上电)前电容两端的电压为 0V ，在开机(上电)的瞬间电容相当于短路状态。
如果整流桥与电解电容之间没有充电电阻，相当于电源直接短路，瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉。
一般而言，变频器的功率越大，充电电阻越小。
充电电阻的选择范围一般为10~300Ω。
∙ 均压电阻：防止电解电容的电压不均从而烧坏电解电容。
因为两个电解电容不可能做成完全一致，这样每个电容上所承受的电压就可能不同。
承受电压高的电容严重发热或因超过耐压值而损坏。
∙ 吸收电容C 2：主要作用是吸收IGBT 的过流与过压能量。
变频器基础知识
变频器基础知识一、什么是变频器变频器，也称为交流调速器，是一种用于控制交流电动机转速的装置。
它通过改变电源电压的频率和大小，来控制电机的转速和运行状态。
变频器广泛应用于工业生产中的风机、水泵、压缩机等设备中。
二、变频器的工作原理1. 变频器的输入端接收三相交流电源，并将其转换成直流电源；2. 变频器内部的逆变器将直流电源转换成高频交流电源；3. 高频交流电源经过控制模块进行调整，输出给驱动模块；4. 驱动模块根据控制信号来控制输出功率，从而实现对电机转速的控制。
三、变频器的优点1. 节能：通过调整负载要求来降低负载功率，从而达到节能效果；2. 增加设备寿命：通过减少启停次数和降低设备运行温度来延长设备寿命；3. 提高生产效率：可以根据需要随时调整设备运行状态，提高生产效率；4. 降低噪音：通过减少启停次数和降低设备运行温度来降低噪音。
四、变频器的分类1. 按控制方式分：开环控制和闭环控制；2. 按输出电压分：低压变频器和中高压变频器；3. 按功率分：小功率变频器和大功率变频器。
五、变频器的选型在选型时需要考虑以下因素：1. 电机类型和额定功率；2. 工作环境温度和湿度；3. 控制方式和要求；4. 负载特性和要求。
六、常见问题及解决方法1. 变频器故障：可以通过检查电源线路、信号线路、驱动模块等进行排查；2. 变频器过热：可以通过增加散热设备、降低负载要求等进行解决；3. 变频器电容老化：可以定期检查并更换电容来解决。
七、注意事项1. 在使用前需要对设备进行检查，确保各部件正常运行；2. 在使用过程中需要注意安全，避免触电等危险情况发生；3. 在停机前需要将负载逐渐降低，避免突然停机对设备造成损害。
八、总结变频器作为一种重要的控制装置，在工业生产中发挥着重要的作用。
通过了解其基础知识、工作原理、优点、分类、选型等方面的内容，可以更好地应用和维护变频器设备，提高生产效率和设备寿命。
同时需要注意安全和维护，确保设备正常运行。
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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)。