变频器原理及应用实例..
变频的原理与应用
变频的原理与应用一、概述变频技术作为一种先进的电力调节技术，广泛应用于各个领域。
本文将详细介绍变频的原理及其在不同领域中的应用。
二、变频的原理变频器通过改变电源频率来控制电机的转速，从而实现对电机的调节。
具体而言，变频器将交流电源输入经过整流、滤波、逆变等处理后，得到所需的变频电源输出。
其主要原理可以概括如下：1.输入电源整流滤波：将交流电源通过整流电路转换为直流电源，并经过滤波电路削去输出纹波。
2.逆变输出：将直流电源通过逆变器电路转换为可调节的交流电源输出，在逆变过程中通过改变逆变电路的开关频率来实现输出频率的调节。
3.控制单元：变频器通过控制单元对逆变器进行调节，实现频率、电压等参数的控制。
常见的控制方式包括串行通信、模拟控制和数字控制等。
三、变频的应用1. 工业领域变频技术在工业领域中得到了广泛应用，主要体现在以下几个方面：•变频电机驱动：传统的电机驱动方式使用固定频率的电源供电，而变频电机驱动将电机与变频器相结合，可以实现对电机转速的精确控制，大大提高了生产效率。
•节能降耗：通过变频器控制电机转速，能够根据实际负载情况自动调整电机的输出功率，以达到节能降耗的目的。
•调速精度高：变频器可以实现电机转速的精确控制，适用于对转速要求较高的设备，如机床、风机、泵等。
2. 暖通空调领域暖通空调系统是变频技术应用的又一个重要领域，其主要应用在以下几个方面：•变频压缩机：传统的空调系统使用固定频率的压缩机，无法根据负载变化的实际需求进行调节。
而采用变频技术的空调系统可以根据室内温度、负载情况等实时调整压缩机的转速，从而实现能耗的降低。
•精确控制温度：变频技术可以实现空调系统的整体调节，根据室内外温度、湿度等参数来精确控制空调的运行，提供更加舒适的室内环境。
•节能环保：通过变频技术，空调系统可以实现高效运行，避免能量的浪费，达到节能环保的目的。
3. 水处理领域在水处理领域，变频技术也起到了重要作用，常见应用包括：•潜水泵变频调速：将潜水泵与变频器相结合，能够根据实际需求调整泵的运行频率和转速，从而实现水位的稳定控制。
变频器的控制原理与应用实验
变频器的控制原理与应用实验1. 引言变频器（Variable Frequency Drive，简称VFD）是一种用于控制交流电动机转速的设备。
它通过调整电源频率来改变电机的转速，从而实现对电机的精确控制。
本文将介绍变频器的控制原理及其在实际应用中的实验。
2. 变频器的控制原理变频器的控制原理主要基于电力电子技术和数字控制技术。
其基本工作原理如下：•整流器：变频器的输入端接入交流电源，通过整流器将交流电转换为直流电。
整流器通常采用可控硅器件，实现对电流的精确控制。
•中间电路：直流电经过中间电路进行滤波和电压调节，以保证稳定的直流电源供给给逆变器。
•逆变器：逆变器将直流电转换为交流电，并通过调整交流电的频率来控制电机的转速。
逆变器通常采用高性能的智能功率模块，具有良好的动态响应和稳定性。
变频器的控制原理实际上是通过调整逆变器的输出频率来改变电机的转速。
通过对逆变器的控制策略和参数配置，可以实现对电机转速的精确控制。
3. 变频器的应用实验为了更好地理解和应用变频器，我们进行了以下实验：3.1 实验设备和材料•一个变频器•一台交流电动机•一台电源•相关连接线和控制器3.2 实验步骤1.将电源连接到变频器的输入端，并将变频器的输出端连接到电动机的输入端。
2.使用控制器配置变频器的控制策略和参数，包括输出频率、过流保护等。
3.启动电源，打开变频器并将其设置为运行状态。
4.通过控制器调整变频器的输出频率，观察电动机的转速变化。
5.测试并记录不同频率下的电动机转速和电流。
3.3 实验结果和分析通过实验，我们观察到以下现象和结果： - 随着变频器输出频率的增加，电动机转速增加。
- 在一定频率范围内，电动机的转速和电流成正比关系。
- 超出一定频率范围后，电动机的转速不再增加，电流却继续增加。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：- 变频器可以精确控制电动机的转速，以满足不同应用需求。
- 在使用变频器时，需要根据实际情况配置适当的控制策略和参数，以提高电机运行效率并保护设备安全。
变频器原理及应用实例..共36页文档
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
变频器原理及应用实例..
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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变频器工作原理及应用
变频器工作原理及应用一、变频器的定义变频器是一种电子器件，用于控制交流电动机电能的变频调速设备，通过改变电机的输入电压、频率实现电机的调速并控制其运行。
在工业生产中，变频器被广泛应用于各种设备的调速控制和能效优化。
二、变频器的工作原理变频器主要由整流器、滤波器、逆变器和控制系统组成。
其工作原理如下：1.整流器当市电供电时，整流器将交流电转换为直流电并存储在电容器中，以备逆变器的使用。
2.滤波器滤波器用于净化整流器输出的直流电，消除电压的脉动以保证电压平稳。
3.逆变器逆变器是变频器的核心部件，将直流电转换为有可调频率和电压的交流电，控制电机的转速。
4.控制系统控制系统通过监测电机的运行状态、用户的输入信号以及内部参数，调整逆变器输出的频率和电压，实现对电机的精准控制。
三、变频器的应用1.电梯行业变频器在电梯控制系统中起到了关键作用，通过调整电梯电机的转速，实现快速运行、平稳停靠，提升了乘坐舒适度和安全性。
2.工业生产在各种生产设备中广泛使用变频器，通过调节设备的运行速度，实现生产过程的自动化控制，节约能源并提高生产效率。
3.空调系统变频器在空调系统中用于调节压缩机的转速，根据室内温度实时调整冷凝器的工作状态，提供舒适的室内环境并节约能源。
4.风力发电在风力发电系统中，变频器将风机输出的不稳定交流电转换为稳定的电网接入电能，提高了发电效率并实现了大规模清洁能源供应。
结语变频器作为一种重要的电气设备，其工作原理和应用领域非常广泛。
随着科技的发展和产业的进步，变频器在能效优化、设备控制等方面的应用将会越来越重要，为工业生产和生活带来更多便利和效益。
变频器的应用实例
变频器的应用实例变频器是一种能够调节电机转速的电力设备，广泛应用于各个领域。
下面将介绍几个变频器的应用实例。
1. 工业生产中的泵站控制在工业生产过程中，常常需要使用泵站来输送液体或气体。
传统的泵站控制方式通常是通过手动操作或者采用恒速电机来实现。
然而，这种方式存在能源浪费和操作不灵活的问题。
通过使用变频器，可以根据实际需要调节泵站的转速，从而实现节能效果和灵活控制。
2. 电梯系统中的驱动控制电梯作为现代建筑中不可或缺的设施，其安全性和稳定性要求非常高。
变频器在电梯系统中的应用主要体现在电梯的驱动控制上。
传统的电梯系统通常采用恒速驱动方式，这种方式存在能源浪费和运行不平稳的问题。
而采用变频器可以根据载重情况和乘客需求动态调节电梯的速度，从而提高运行效率和乘坐舒适度。
3. HVAC系统中的风机控制暖通空调系统（HVAC）中的风机控制是一个非常重要的环节。
传统的风机控制系统通常采用恒速运行方式，无法根据实际需要进行调整，造成能源浪费和运行效率低下。
而使用变频器可以根据室内温度和需求实时调节风机的转速，提高空气流通效率，实现节能效果。
4. 机械加工中的数控设备在机械加工领域，数控设备的应用越来越普遍。
数控设备的运行通常需要精确控制电机的转速和位置。
传统的数控设备通常采用直流电机或者恒速交流电机，无法满足精确控制的需求。
而采用变频器可以根据数控程序要求实时调节电机的转速和位置，提高加工精度和效率。
5. 新能源领域中的风力发电控制风力发电是一种清洁能源，具有广阔的发展前景。
在风力发电系统中，变频器主要应用于风机的控制。
通过采用变频器可以根据风速的变化调节风机的转速，实现最大化的能量转化效率。
此外，变频器还可以对风力发电机组进行监控和故障诊断，提高运维效率。
变频器在工业生产、电梯系统、HVAC系统、机械加工和新能源领域等方面都有广泛的应用。
通过使用变频器，可以实现节能效果、提高运行效率和加工精度，从而为各个行业带来更好的发展前景。
变频器原理及应用
三、变频器的应用实例
起动过程，既是一个加速过程，也是克服 设备巨大惯性的过程。一旦变频器克服了这种 大惯性负载而起动起来，维持正常运转时，所 需的驱动转矩及功率就很小了。根据回转窑的 这种负载特点，选择变频器及电动机的功率就 比较复杂，功率选择过大，起动没问题，但正 常运转时出现大马拉小车现象，能耗大，一次 性投资加大；功率选择小些适合于正常运行， 效率高投资小，但不能正常起动。
一、变频器的作用
2、功率因数补偿节能
无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的 是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量 的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下， 浪费严重，使用变频调速装置后，由于变频器内部 滤波电容的作用，从而减少了无功损耗，增加了电 网的有功功率。
一、变频器的作用
3、实现软起动，软停止减少设备的冲击
三、变频器的应用实例
3.平方转矩负载 风机、水泵等流体机械，当叶轮转动时，其工作 介质对叶轮的阻力大致与叶轮的转速的平方成正 比。特性曲线如图。
三、变频器的应用实例
3.4 变频器在提升机上的应用 矿井提升机是煤矿、铁矿、有色金属等矿生 产过程中的重要设备。提升机的安全、可靠运 行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。 煤矿井下采煤，采好的煤通过斜井用提升机将 煤车拖到地面上来。在井口有一绞车提升机， 由电动机经减速器带动卷筒旋转，卷筒拉动钢 丝绳，由钢丝绳将煤车拉到地面（见下图）。 这种拖动系统要求电动机频繁的正、反转起动， 减速制动，而且电动机的转速按一定规律变化。
变频器原理及应用
新疆新能源集团节能科技有限责任公司
XinJIang NewEnergy Group-saving Technological co.,Ltd
变频器原理及应用
浅谈变频器的工作原理及应用
浅谈变频器的工作原理及应用自80年代变频技术在国内兴起以来并得到迅速发展。
变频器以其结构简单、可靠性强、调速范围宽等特点被人们认可并应用于各个领域。
目前广泛应用的低压变频器大多数为交直交过程实现无级调速，即将市电整流滤波再由控制单元经逆变单元逆变为交流输出（如图1所示）。
图1根据控制原理变频器大致可分为5个部分一．整流：将市电AC220V/AC380V经整流桥堆整流滤波后得到直流母线电压DC310V/DC540V，滤波电容的容量根据变频器功率的大小均有不同配置。
二．充电：因考虑到电容在储能的过程中会产生大电流冲击，在整流桥与电容之间串联一个功率电阻，以限制在充电的瞬间大电流，待电容电压满足母线电压时开关电源工作，旁路接触器吸合（可控硅导通）将该电阻短接。
电阻阻值和功率随电容容量变化，电容容量越大则充电电阻功率越大。
三．逆变：逆变部分现在所用的器件均为IGBT，这种绝缘栅极型功率管，具有大电流、高耐压和功耗小等优点。
三相输出由三组共六只IGBT组成，随着控制部分输出的PWM方波有序导通，控制门极限制电压±20V，采用光电耦合器隔离，为了让IGBT可靠关断一般门极控制采用负电压使其截止，正电压导通。
如图2所示常态光耦的初级为低电平时门极为-10V关断状态，当控制信号为高电平时门极为+15V导通。
六组驱动当中如有任意一组损坏或驱动不良都有可能引起变频器异常（如缺相、输出不平衡等故障）。
图2四．能耗：在变频器使用过程中，经常会碰到电机工作在发电状态的情况，发电状态下的电动机所产生的能量均会反馈到变频器，使变频器母线电压升高，如该过程持续则可能导致变频器内部元器件因过电压而烧毁。
那么在这种情况下变频器就需要将多余的能量释放，当控制部分检测到变频器母线电压高过阀值，则能耗部分开始工作，直到母线电压低于阀值时关断，从而很好的保护了变频器。
目前还有一种更好的方式可将多余的能量反馈给电网，可使资源进一步得到利用。
变频器的控制原理与应用
变频器的控制原理与应用1. 引言变频器（Variable Frequency Drive，VFD）是一种用于调整交流电源频率的设备，可以通过改变电机的转速来控制电机的运行速度。
变频器的控制原理是通过改变电源频率来改变电机的供电频率，进而实现对电机转速的控制。
变频器广泛应用于各种工业自动化领域，例如电机驱动系统、通风设备、水泵、风机等。
2. 变频器的工作原理变频器主要由整流器、滤波器、逆变器和PWM控制模块等组成。
其工作原理基本如下：1.整流器（Rectifier）：将输入的交流电源转换为直流电压。
2.滤波器（Filter）：将整流后的直流电压进行滤波，去除电源的高频噪声。
3.逆变器（Inverter）：通过周期性开关控制，将直流电压转换为可变频率、可变幅值的交流电压。
4.PWM控制模块（Pulse Width Modulation）：根据控制信号，通过改变逆变器的开关频率和占空比，来实现对输出交流电压的控制。
3. 变频器的应用3.1 电机驱动系统变频器在电机驱动系统中广泛应用。
通过改变供电频率和电压，可以调节电机的转速和输出功率，实现对电机驱动的精确控制。
在工业生产中，电机驱动系统通常需要根据不同生产需求调整工作速度，变频器能够实现平滑无级调速，提高生产效率和能源利用率。
3.2 通风设备变频器在通风设备中的应用也很常见。
通风设备如风机、风扇等通常需要根据环境要求和风量需求进行调节。
采用变频器控制，可以根据不同的工作条件实时调整风机转速和风量，提高通风设备的能效，降低能耗。
3.3 水泵控制使用变频器控制水泵可以实现水压、流量的精确调节，提高水泵的运行效率和稳定性。
通过变频器控制水泵的运行频率和电压，可以根据实际需求实现节能控制和优化运行，适应不同的水压变化。
4. 变频器的优势•节能：通过变频调速，避免了电机长时间运行于额定负载以下的情况，减少无效工作，节约能源。
•精确控制：变频器可以精确控制电机的转速和输出功率，根据实际需求实现精确调节。
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（2）输出侧的额定值
① 输出电压UN， ② 输出电流IN， ③ 输出容量（kVA）SN，SN与UN、IN关系为 ④ 配用电动机容量（kw）PN， S N 3U N I N ⑤ 过载能力
（3）频率指标
① 频率范围，即变频器能够输出的最高频 率和最低频率。（0。01——400HZ ） ② 频率精度，指变频器输出频率的准确程 度。 ③ 频率分辨率，指输出频率的最小改变量， 即每相邻两挡频率之间的最小差值。
四、软件设计 1．设计思路 2．变频器的设定参数 （1）上限频率Pr1=50Hz； （2）下限频率Pr2=0Hz； （3）基底频率Pr3=50Hz；
（4）加速时间Pr7=2s； （5）减速时间Pr8=2s； （6）电子过电流保护Pr9=电动机的额 定电流； （7）操作模式选择（组合）Pr79=3；
图7-3
变频器的主接线
图 7-4 变频器及操作面板外形图
图 7-5 操作面板各部分说明
4 ． 变 频 器 的 基 本 操 作
1.变频器的PU操作。即在频率设定模式下，设定变频器的运行频率；在参 数设定模式下，改变各相关参数的设定值；在报警履历模式下，可观察过去4 次的报警情况。 （1）按图7-3接连好变频器。 （2）按MODE键，在“参数设定模式”下，设Pr.7 9 = 3或(1)，这时，“P U”灯亮。 （3）按MODE键，在“频率设定模式”下，设F = 60H z。 （4）按RUN键，电动机运转，监示运行频率，按STOP键，电动机停止。 （5）按MODE键，在“参数设定模式”下，设定变频器的有关参数。 Pr.1=60Hz Pr.2 =0Hz Pr.3=50Hz Pr.7 = 3 s Pr.8 = 4 s Pr.8= 0.1s Pr.9=1A Pr.71 = 3 Pr.80 = 0。18 Pr.81= 4
2.操作面板与外部信号 的组合操作
通过本节的学习，要求 掌握变频器的外部端子的 功能、变频器组合控制的 接线和参数设置、能运用 变频器的组合控制解决工 程实际问题。
一、变频器的外部端 子 变频器的外部端子 如图7-7所示。。 图 7-7 变频器端子图
表 7-1 控制端子说明
表 7-1 控制端子说明
图 7-10 多段速度运行接线图
（2）按表7-3使相应端子闭合，即可运行相应的参数号的设定频率。
三、实训要求 用PLC、变频器设计一个电动机的三 速运行的控制系统。其控制要求如下： 按下起动按钮，电动机以30Hz速度运行， 5s后转为45Hz速度运行，再过5s转为20Hz 速度运行，按停止按钮，电动机即停止。
图7-2
七段速度对应的端子
（5）起动频率（Pr.13）， （6）适用负荷选择（Pr.14）， （7）点动运行（Pr.15、Pr.16）， （8）参数写入禁止选择（Pr.77）， （9）操作模式选择（Pr.79），
2．变频器的主接线(见图7-3) 3．变频器的操作面板 FR-S540E型变频器操及作面板外 形如图7-4所示，操作面板各按键及各 显示符的功能说明见图7-5所示。
变频器及电控综合实训
图7-1
交－直－交变频器的基本构成
一、基础知识 1．变频器的基本构成(见图7-1) 2．变频器的调速原理 因为三相异步电动机的转速公式为
60 f n n0 (1 s) (1 s) p
式中 n0机极对数； s ——电动机转差率。 从公式可知，改变电源频率即可实现 调速。
变频器的组合控制。即首先用外部信号控制变频器运行，然 后组合控制变频器运行，最后多段速度运行变频器。 1．按图7-3、图7-10连接好变频器，设定各相关参数。 2．设Pr.79=2，用外部信号控制变频器运行，观察频率的变化 。 （1）合上K5，电动机正向运行，调节RP，电动机转速发生 改变，断开K5，电动机即停止。 （2）合上K4，电动机反向运行，调节RP，电动机转速发生 改变，断开K4，电动机即停止。
二、实训指导
1．变频器的基本参数 （1）输出频率范围（Pr.1、Pr.2、 Pr.18），Pr.1为上限频率，Pr.2为下限 频率 . （2）多段速度运行（Pr.4、Pr.5、Pr.6、 Pr.24～Pr.27）.
（3）加减速时间（Pr.7、Pr.8、 Pr.20）. （4）电子过电流保护（Pr.9），Pr.9用 来设定电子过电流保护的电流值，以防 止电动机过热，故一般设定为电动机的 额定电流值。
二、外部信号控制连续运行
图 7-8 外部信号控制连续运行的接线图
图7-8是变频器外部信号控制连续运行的接线图。当变频器需要用外部信号控制连续运 行时，将Pr.79设为2，此时，EXT灯亮，变频器的起动、停止以及频率都通过外部端子 由外部信号来控制。若按图7-8所示接线，当合上K1、转动频率设定器RP时，电动机可 正向加减速运行；当断开K1时，电动机即停止运行。当合上K2、转动频率设定器RP时， 电动机可反向加减速运行；当断开K2时，电动机即停止运行。当K1、K2同时合上时， 电动机即停止运行。(此处要设置参数Pr.63=---，以获得STR端子)。
图7-9 外部信号控制点动运行的接线图
四、多段速度运行 变频器可以在三段（Pr.4~Pr.6）和七段（Pr.4~Pr.6和Pr.24~Pr.27）速度下运行，其频 率分别由Pr.4~Pr. 6和Pr.24~Pr.27来设定，其运行哪一段速度由外部端子来控制，见表7-2 和图7-2所示。
表 7-2 七段速对应的参数号和端子
三、外部点动运行 当变频器需要用外部信号控制点动运行时，按图7-9所示接线，并将Pr.79设为2，此时， 变频器处于外部点动状态，点动频率由Pr.15决定，加、减速时间由Pr.16决定。在此前 提下，若按SB1，电动机正向点动；若按SB2，电动机反向点动（此处要设置参数 Pr.62=9，以形成JOG）。
根据三相异步电动机定子每相电动势 的有效值为
E1 4.44 f1 N1 m
式中 f1——电动机定子频率，单位为Hz； N1——定子相绕组有效匝数； Фm——每极磁通量，单位为Wb。 从公式可知，对E1和f1进行适当控制 即可维持磁通量不变。
因此，异步电动机的变频调速必须按照 一定的规律同时改变其定子电压和频率，即 必须通过变频器获得电压和频率均可调节的 供电电源。 3．变频器的额定值和频率指标 （1）输入侧的额定值(电压和相数) R（L1），S（L2），T（L3）
3．设Pr.79=3，外部用端子控制电动机起动、停止；操作面板设定 运行频率（此时，EXT和PU灯同时亮）。 （1）合上K5，电动机正向运行在PU设定的频率上，断开K5即停止 。 （2）合上K4，电动机反向运行在PU设定的频率上，断开K4即停止 。 4．多段速度运行。 （1）按表7-3设定各参数的值。 表 7-3 多段速度的设定值
（8）多段速度设定（1速）Pr4=20Hz； （9）多段速度设定（2速）Pr5=45Hz； （10）多段速度设定（3速）Pr6=30Hz。
3．PLC的I/O分配 根据系统的控制要求、设计思路和变频 器的设定参数，PLC的I/O分配如下： X0：停止（复位）按钮， X1：起动按钮； Y0：运行信号（STF）， Y1：1速（RL）， Y2：2速（RM）， Y3： 3速（RH）， Y4：复位（RES）。
4．控制程序(见图7-11) 五、系统接线 根据控制要求及I/O分配，其系统接线 图如7-12所示。
图7-11
电动机多速运行的控制程序状态转移图
图7-12
电动机多速运行的系统接线图
六、系统调试 （1）设定参数， （2）输入程序， （3）PLC模拟调试， （4）空载调试， （5）系统调试，。
七、实训报告
Pr.83 = 380 Pr.84= 50
（6）分别设变频器的运行频率为35Hz、45Hz、50Hz，运行变频器，观察 电动机的运 行情况。 （7）单独改变上述一个参数，观察电动机的运行情况有何不同。 （8）按MODE键，在“参数设定模式”下，设定Pr.15=10Hz，Pr.16=3s， 按RUN键，观察电动机的运行情况。 （9）按MODE键，在“参数设定模式”下，分别设定Pr.77=0、1、2，在 变频器运行和停止状态下改变其参数，是否成功。