变频器控制电路设计及其原理分析
变频器的工作原理和控制方式
变频器的工作原理和控制方式近年来，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频调速越来越被工业上所采用。
如何选择性能好的变频其应用到工业控制中，是我们专业技术人员共同追求的目标。
下面结合作者的实际经验谈谈变频器的工作原理和控制方式：1 变频器的工作原理我们知道，交流电动机的同步转速表达式位：n＝60 f(1－s)/p (1)式中n———异步电动机的转速；f———异步电动机的频率；s———电动机转差率；p———电动机极对数。
由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。
变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。
2变频器控制方式低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。
其控制方式经历了以下四代。
2.1U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。
但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。
另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。
因此人们又研究出矢量控制变频调速。
2.2电压空间矢量（SVPWM）控制方式它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。
经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。
海尔变频空调电路基础学习知识原理及其图纸
海尔变频空调电路原理及图纸海尔变频空调电路原理及图纸海尔牌变频空调器早期在市场上主要有：KFR-20Gw／(BP)、KFR-28GW／A(BP)、KFR-32Gw／(BP)、KFR-36GW ／(BP)、KFR-40Gw／(BP)、KFR-50Lw／(BP)和带有负离子发生器的健康型空调器KFR-25Gw／BP×2(F)、KFR-50LW／(BPF)等。
他们的变频控制原理基本相同，本文主要以KFR-50LW(BP)金元帅柜机王为例，分析控制电路的工作原理，以抛砖引玉。
图1是室内机控制电路原理图，图2是室外机控制电路原理图，两个原理图均是作者依据实物绘制，仅供参考。
一、室内机控制电路原理室内机控制电路采用变频空调专用芯片47C862AN-Gc5l。
该芯片内部除了写入空调器专用程序外，还包含有CPU 微处理器、程序存贮器、数据存贮器、输入输出接口和定时计数器电路等电路，可对输入的信号进行运算和比较，根据运算和比较的结果，对室外机、风机、定时、制冷制热、抽湿等工作状态进行控制。
1．ICI(47C862AN-GC51)主要引脚功能(1)35、64脚为供电端，典型的工作电压为+5V。
(2)芯片的32、33、34、39、48、60为接地端。
(3)31脚是蜂鸣器接口。
CPU每接到一次用户指令，31脚便输出一个高电平，蜂鸣器鸣响一次，以告知用户CPU已接到该项指令。
若整机已处于关机状态，遥接器再输出关机指令，蜂鸣器也不响。
(4)36、37、38是温度采集口，其中36、37脚为室内机热交换器温度输入口，38脚为室内温度输入口。
(5)复位电路由20脚和ICl03、R101、D101、C103、C109构成，低电平有效。
空调器每次上电后，复位电路产生一个低电压，使CPU程序复位。
当机器正常工作时，复位端为高电平。
(6)62脚为开关控制端开关控制口(多功能口)，低电平有效。
应急运转时，按住电源开关，使该脚连续3秒以上持续高电平，蜂鸣器连响两下，机器即可进入应急运转状态。
变频器基本原理图讲解
变频器基本原理图讲解
变频器是一种电力变换装置，可以将交流电源转换成可调频率和可调幅度的交流电信号。
它主要由整流电路、滤波电路、逆变电路和控制电路等组成。
下面我们来逐步分析变频器的基本原理图。
整流电路是变频器的第一个部分，它将交流电源转换成直流电。
整流电路一般由二极管桥或者可控硅等元件组成。
经过整流电路后，电流只能在一个方向上流动。
滤波电路是整流电路输出的直流电进行滤波处理的部分。
它主要由电容器和电感器组成，能使电流平滑、波动小。
滤波电路的作用是减小直流电中的脉动，使得直流电更加稳定。
逆变电路是变频器的核心部分，它将经过滤波处理后的直流电再次转换成交流电。
逆变电路一般由晶闸管、中间频率变压器等元件组成。
通过控制逆变电路的工作方式和频率，可以实现交流电频率的调整。
控制电路是变频器的控制部分，它根据输入的控制信号，实现对整个变频器的控制和调节。
控制电路一般由微处理器、模拟电路等组成。
通过调整控制电路的参数，可以实现对变频器输出信号的频率和幅度的调节。
总之，变频器的基本原理图可以简单概括为整流电路、滤波电路、逆变电路和控制电路等组成。
它能够将交流电源转换成可调频率和可调幅度的交流电信号，具有广泛的应用。
变频器工作原理与结构图文详解—变频器的功能作用分析
变频器工作原理与结构图文详解—变频器的功能作用分析变频器变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
变频器基本组成变频器通常分为4部分：整流单元、高容量电容、逆变器和控制器。
整流单元：将工作频率固定的交流电转换为直流电。
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。
变频器的结构与原理图解变频器的发展也同样要经历一个徐徐渐进的过程，最初的变频器并不是采用这种交直交：交流变直流而后再变交流这种拓扑，而是直接交交，无中间直流环节。
这种变频器叫交交变频器，目前这种变频器在超大功率、低速调速有应用。
其输出频率范围为：0-17（1/2－1/3 输入电压频率），所以不能满足许多应用的要求，而且当时没有IGBT，只有SCR，所以应用范围有限。
变频器其工作原理是将三相工频电源经过几组相控开关控制直接产生所需要变压变频电源，其优点是效率高，能量可以方便返回电网，其最大的缺点输出的最高频率必须小于输入电源频率1/3或1/2，否则输出波形太差，电机产生抖动，不能工作。
故交交变频器至今局限低转速调速场合，因而大大限制了它的使用范围。
变频器电路结构框架图矩阵式变频器是一种交交直接变频器，由9个直接接于三相输入和输出之间的开关阵组成。
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。
变频器工作原理图(维修用)
变频器维修工作原理要想做好变频器维修，了解变频器基础知识当然是相当重要的，但是对于变频器维修，仅了解以上基本电路还远远不够的，还须深刻了解主回路电路，主回路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测取样电路部分组成。
下图是它的结构图。
图1.1变频器基本电路图分析目前，通用型变频器绝大多数是交—直—交型变频器，通常尤以电压器变频器为通用，其主回路图（见图1.1），它是变频器的核心电路，由整流回路（交—直交换），直流滤波电路（能耗电路）及逆变电路（直—交变换）组成，当然还包括有限流电路、制动电路、控制电路等组成部分。
图1.21）整流电路如图1.2所示，通用变频器的整流电路是由三相桥式整流桥组成。
它的功能是将工频电源进行整流，经中间直流环节平波后为逆变电路和控制电路提供所需的直流电源。
三相交流电源一般需经过吸收电容和压敏电阻网络引入整流桥的输入端。
网络的作用，是吸收交流电网的高频谐波信号和浪涌过电压，从而避免由此而损坏变频器。
当电源电压为三相380V时，整流器件的最大反向电压一般为1200—1600V，最大整流电流为变频器额定电流的两倍。
2）滤波电路逆变器的负载属感性负载的异步电动机，无论异步电动机处于电动或发电状态，在直流滤波电路和异步电动机之间，总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠直流中间电路的储能元件来缓冲。
同时，三相整流桥输出的电压和电流属直流脉冲电压和电流。
为了减小直流电压和电流的波动，直流滤波电路起到对整流电路的输出进行滤波的作用。
通用变频器直流滤波电路的大容量铝电解电容，通常是由若干个电容器串联和并联构成电容器组，以得到所需的耐压值和容量。
另外，因为电解电容器容量有较大的离散性，这将使它们随的电压不相等。
因此，电容器要各并联一个阻值等相的匀压电阻，消除离散性的影响，因而电容的寿命则会严重制约变频器的寿命。
3）逆变电路逆变电路的作用是在控制电路的作用下，将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任意调节的交流电源。
变频器原理图讲解
变频器的主要功能是改变交流 电的频率和电压
变频器的工作原理是通过改变 交流电的频率来控制电机的转 速
变频器的应用广泛如工业自动 化、家用电器等领域
变频器的工作原理
变频器主要由整流器、逆变器 和控制单元组成
整流器将交流电转换为直流电
逆变器将直流电转换为交流电
功率模块：将直流电转换为交流电驱动 电机
驱动电路：控制功率模块的输出实现对 电机转速和转矩的控制
控制电路：接收控制信号控制驱动电路 的输出实现对电机转速和转矩的控制
保护电路原理图解析
过电流保护：当电流超过设定值时自动切断电源 过电压保护：当电压超过设定值时自动切断电源 欠电压保护：当电压低于设定值时自动切断电源 过热保护：当温度超过设定值时自动切断电源 短路保护：当电路发生短路时自动切断电源 接地保护：当电路接地时自动切断电源
主电路原理图解析
主电路：变频器 的核心部分负责 将交流电转换为 直流电
整流器：将交流 电转换为直流电 为变频器提供稳 定的直流电源
逆变器：将直流 电转换为交流电 实现变频调速
控制电路：控制 逆变器的开关频 率实现变频调速
控制电路原理图解析
控制电路：用 于控制变频器 的运行状态和
参数设置
控制信号：包 括频率、电压、
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变频器原理图讲解
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变频器原理概述
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变频器电路原理图 解析
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变频器在自动化系 统中的应用
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变频器参数设置与 调试
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科孚德变频器电气、电路分析
科孚德变频器电气、电路分析简介科孚德变频器在东汽机组中应用的比较广泛，但采用的是双向变频器，变速恒频控制回路多，控制部分复杂。
本文从科孚德变频运行流程、电气部分及一些故障处理进行了一些分析。
一、科孚德变频器的介绍1、科孚德变频器组成主要由整流（交流变直流）模块、滤波回路、逆变（直流变交流）模块、制动单元、驱动单元、检测单元及信息处理单元等组成的。
其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。
2、科孚德变频器核心部分包括与电网相连的网侧变流器（NPR）和与发电机转子相连的机侧变流器(M PR)，二者之间通过直流母线连接。
变流器通过控制器实施控制。
控制器通过变流器控制发电机转子侧的电流来实现对发电机有功功率和无功功率的控制。
二、科孚德变频器工作原理1. 科孚德变频器主要通过控制三相异步发电机的转子的励磁电流大小来实现机组的稳定运行和恒频输出，三相异步发电机的定子绕组通过定子接触器连接到风机变压器的低压侧，转子通过变流器连接到并网点上。
2. 发电机定子通过定子接触器与690V 的电网相连。
转子回路通过由I GBT 构成的变频器（M PR ）给发电机提供电压，其频率也会根据不同的转速而变化，在电源的主进线回路安装有断路器，主要起到保护主电源回路的功能。
变频器网侧通过主接触器与电网相连，从电网获得电能输入，网侧模块采用三相全桥电路，在发电机亚同步转速时，将从电网输入的690V50HZ 的三相交流电逆变成直流电，给直流母线进行充电（至1080V ），并在负载波动和电网输入波动的情况下，保持整流输出直流电压稳定。
3. 转子侧模块在发电机为亚同步转速时（FD1500同步转速为1500），将直流电逆变成三相交流电供给发电机转子绕组进行励磁，在发电机为超同步转速时，工作在逆变状态下，向电网馈送能量并通过矢量控制算法来调整网侧输出的功率因数,工作在整流状态下，实现能量的双向流动，通过调节、控制转子的励磁电流的频率实现发电机的变速恒频运行，调节励磁电流额幅值和相位可以控制发电机电势的相位和幅值，从而控制定子输出的有功和无功功率，通过du/dt 电抗器用于避免因电压变化率过大造成发电机转子绕组匝间绝缘损坏。
分析变频器的工作原理及作用
本文摘自再生资源回收-变宝网（）分析变频器的工作原理及作用变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
属于电力控制设备。
那么，变频器的工作原理是什么，有什么作用呢？一、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变频功率分析仪：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”。
2、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。
3、整流器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。
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。
变频器主电路工作原理
变频器主电路工作原理标题：变频器主电路工作原理引言概述：变频器是一种用于调节交流电动机转速的设备，通过改变机电输入的频率和电压来实现调速。
变频器主电路是变频器的核心部份，其工作原理对于了解变频器的运行机制至关重要。
一、电源输入1.1 变频器接收来自电网的三相交流电源。
1.2 电源通过整流器将交流电转换为直流电。
1.3 直流电通过滤波电路去除波动和噪音，保证电源稳定。
二、逆变器2.1 逆变器将直流电转换为可变频率的交流电。
2.2 逆变器采用晶闸管、IGBT等元件进行电压和频率的调节。
2.3 逆变器通过PWM技术控制输出波形，实现对机电转速的精确调节。
三、控制电路3.1 控制电路接收用户设定的转速信号。
3.2 控制电路根据设定值调节逆变器输出频率和电压。
3.3 控制电路监测机电运行状态，保证机电安全稳定运行。
四、保护电路4.1 保护电路监测电流、电压和温度等参数，保护机电和变频器不受损坏。
4.2 保护电路在浮现故障时自动切断电源，避免事故发生。
4.3 保护电路通过显示屏或者报警器提示用户故障信息，便于维修和排除故障。
五、反馈回路5.1 反馈回路监测机电转速和输出功率。
5.2 反馈回路将实际运行情况反馈给控制电路，实现闭环控制。
5.3 反馈回路可以根据实际负载情况调整输出频率和电压，提高系统效率和稳定性。
结论：变频器主电路是变频器的核心部份，通过电源输入、逆变器、控制电路、保护电路和反馈回路的协同作用，实现对机电转速的精确调节和保护。
深入理解变频器主电路的工作原理，有助于提高设备的运行效率和可靠性。
变频空调电路原理和系统原理分析
变频空调电路原理和系统原理分析一、变频空调电路原理分析1.电源系统：变频空调的电源系统主要由变频器、整流器、滤波器等组成。
变频器将220V、50Hz的交流电转换为直流电，然后通过整流器进行滤波去除杂波，最后得到稳定的直流电供给压缩机驱动电机。
2.控制系统：变频空调的控制系统主要由微电脑控制器、温度传感器、压力传感器以及驱动电机等组成。
微电脑控制器负责控制整个系统的运行，实时监测室内温度、压力等参数，并根据设定的目标温度和制冷需求来控制压缩机的运转频率。
3.压缩机及驱动系统：压缩机是变频空调的核心部件，通过压缩制冷剂将室内热量排出，从而实现室内温度的降低。
驱动系统由变频器和电机组成，其中变频器可以调节电机的运转频率，从而控制压缩机的制冷能力。
4.制冷系统：制冷系统主要由蒸发器、冷凝器、节流装置和制冷剂组成。
制冷剂在蒸发器中接触室内空气，吸收热量并蒸发，然后被压缩机吸入，通过冷凝器排出热量，从而实现制冷效果。
节流装置控制制冷剂的流量，使其保持一定的压力和温度。
二、变频空调系统原理分析变频空调系统原理是指变频空调的整体工作原理，包括供冷工作原理和供热工作原理。
1.供冷工作原理：当室内温度高于设定的目标温度时，温度传感器会感应到室内温度的变化，并将信号传输给微电脑控制器。
微电脑控制器通过对室内温度的监测和运算，判断当前制冷需求，并控制变频器调节压缩机的运转频率，以满足室内制冷需求。
2.供热工作原理：当室内温度低于设定的目标温度时，微电脑控制器会判断当前需要供热，并控制变频器调节压缩机的运转频率，以满足室内制热需求。
此时，制冷循环反转，将室外的热量吸收并传递给室内。
变频空调的优势在于能够根据室内温度变化进行智能调节，具有较高的能效比和舒适性。
由于变频空调采用了变频器来控制压缩机的运转频率，有效地减少了能量的浪费，提高了空调的节能性能。
在维修变频空调时，首先需要对空调电路进行检查，包括各部件的电路连接是否正常，电源系统是否供电，控制系统是否工作等。
变频调速基本原理及控制原理
变频调速基本原理及控制原理1.基本原理：目前使用较多的是“交—直—交”变频，原理如图1所示，将50Hz交流整流为直流电Ud，再由三相逆变器将直流逆变为频率可调的三相交流供给鼠笼电机实现变频调速。
2.控制原理：变频调速装置主电路(见图2)由空气开关QF1，交流接触器KM1和变频器VF组成，由安装在配电柜面板上的转换开关SA，复位开关SB；或安装在现场防爆操作柱上启动按钮SB 和停止按钮SB2控制VF的运行：(1)启动VF时必须先合上QF1和QF2，使SA置于启动位置，KM1便带动电触点闭合，来电显示灯HL2亮；此时按下SB，也可以按下现场SB1使KA1带电触点闭合，VF投入运行同时运行指示灯HL3亮。
(2)需要停止VF时，按下SB2使KA1失电，VF停止运行，此时HL3灭；置SA于停止位置，KM1断开同时HL1亮表示停机。
(3)如果在运行过程中VF有故障FLA、FLC端口将短接，KA2带电，KM带电其触点断开，同时故障指示灯HL3亮并报警。
由于工艺条件复杂，实际运行过程中有多方面不确定因素，为安全其见，每台变频器均加有一旁路接触器KM2；如果KM1或VF发生故障时保证电机仍能变频运行。
变频调速实行闭环负反馈自动控制即由仪表装置供给变频器1V和CC端口4～20MA电信号，靠信号大小改变来控制VF频率高低变化达到调节电动机转速和输出功率的目的，使泵流量和实际工艺需求最佳匹配，实现仪表电气联合自动控制体系。
二、实际运用分析1.变频调速实行工艺过程控制，由于生产流程和工艺条件的复杂性；不通过实践有些问题不被人们认识，只有通过实践才能找出解决这此问题方法和途径。
在闭环控制回路中，变频器作用类似风开式调节阀，对于实用风关式调节阀控制回路需在变频器上设定最低下降频率，当仪表装置故障时变频器输出最低频率，保证电机运转，维持工艺流程最低安全量，不至于生产中断。
变频器下限频率设定必须通过实际测试，不能随意变动。
就拿P6101A 脱丙烷塔进料泵来说，当时调试时当仪表信号4AM时，变频器输出频率10Hz，此时根本达不到工艺需要流量，通过仪表、电气专业人员多测试设定4MA信号输出23Hz能达到最低安全量，故23Hz 便没定为法定下限参数，这样既可保证工艺安全运行又有27Hz的频率调节范围。
变频器的控制原理及应用实验报告
变频器的控制原理及应用实验报告1. 引言在现代工业控制系统中，电动机是一种常见的驱动设备，而变频器作为一种重要的电动机调速装置，在工业生产中得到了广泛的应用。
本文旨在介绍变频器的控制原理及应用，并通过实验报告的形式对其性能、优势和限制进行分析和评估。
2. 变频器的工作原理变频器是一种通过改变电源频率和电压来改变电动机转速的装置。
其主要由三个部分组成：整流器、逆变器和控制器。
2.1 整流器整流器负责将交流电源转换为直流电源。
它由一个桥式整流电路组成，将交流电转换为直流电，为逆变器提供所需的直流电源。
2.2 逆变器逆变器将直流电源转换为可变频率的交流电源，用于驱动电动机。
逆变器由多个功率开关器件和滤波电路组成，通过改变开关的导通和截止状态，使输出电压和频率可以随着需求进行调整。
2.3 控制器控制器是变频器的核心部分，它通过采集传感器信号和用户输入，对整个变频器系统进行控制。
控制器可以实现多种工作模式，如恒速控制、定转矩控制和定功率控制等。
3. 变频器的应用变频器在工业生产中有广泛的应用，以下是一些常见的应用领域：• 3.1 机械制造业变频器可以用于驱动各种类型的机械设备，如输送带、风机、泵等。
通过调整电机的转速和输出功率，可以提高设备的运行效率和控制精度。
• 3.2 能源节约领域变频器可以用于调节风机、水泵等设备的转速，以适应实际负载需求。
通过减少电机的运行频率和功率损耗，可以显著降低能源消耗和运行成本。
• 3.3 电梯和升降机变频器常用于电梯和升降机的控制系统中，它可以实现平稳启动、停止和调速功能，提高乘坐舒适度和安全性。
• 3.4 交通运输领域变频器可以用于电动汽车和电动车辆的驱动系统，通过调整电机的输出功率和转矩，实现车辆的高效运行和能源回收。
4. 变频器的实验评估为了对变频器的性能和应用进行评估，我们进行了一系列的实验。
4.1 实验目标本实验的目标是通过控制变频器，实现电机的调速功能，并评估其控制精度和稳定性。
常用变频器的工作原理和使用场合分析
常用变频器的工作原理和使用场合分析变频器是一种控制电动机转速和输出功率的电子设备，常用于工业生产和机电设备中。
它通过改变电源电压和频率，实现对电机转速的精确控制，从而达到降低能耗、提高生产效率和减少机械磨损的目的。
下面我们将详细介绍常用变频器的工作原理和使用场合分析。
一、变频器的工作原理变频器通常由整流器、滤波器、逆变器和控制部分组成。
1.整流器：将输入的交流电转换为直流电并输出，为后续的电路提供直流电源。
2.滤波器：将整流器输出的直流电进行滤波，消除其谐波成分，保证后续电路的稳定工作。
3.逆变器：将滤波后的直流电转换为可调的交流电，其输出的频率和电压可由控制部分调整，实现对电机转速和输出功率的控制。
4.控制部分：根据用户的需求，通过电脑、编程器或人机界面等方式设置变频器的工作参数，控制逆变器输出波形的频率和幅度，进而控制电机的转速和输出功率。
变频器主要工作在逆变器部分，通过改变输入电压的频率，实现对电机转速的精确控制。
具体来说，变频器通过对输入三相电压的调整，使得输出频率可以在一定范围内连续变化。
在变频器内部，逆变器通过PWM （脉宽调制）技术来实现输出电压的调整。
通过不同的PWM方法和控制算法，可以实现电机在不同负载、转速和功率等工作状态下的高效控制。
变频器在工业和机电设备中有着广泛应用，以下是一些常见的使用场合分析：1.电梯控制：电梯需要根据乘客的需求来调整运行速度，变频器可以根据电梯所需运行楼层和乘客流量的变化，精确控制电机的转速和输出功率，从而使电梯在运行过程中更加平稳，提高运行效率。
2.空调系统：空调系统需要根据室内温度、湿度和人员流量等实时信息来调整制冷或制热的功率需求。
通过变频器控制室内和室外机组的压缩机转速，可以根据需要来调整制冷或制热的效果，达到节能减排和提高舒适度的目的。
3.水泵系统：水泵系统常需要根据水流量和水位来调整水泵的运行速度。
通过变频器对水泵驱动电机进行控制，可以根据实际需求来调整水泵的转速和输出功率，达到节能降耗的目的。
《变频器原理及应用》ppt课件
的1/2，那么不允许运转。在DTC 方式下电机额 定电流的范围是1/6 ... 2 ·I2hd，在SCALAR 方式 下电机额定电流的范围是0 ... 2 ·I2hd。电机控制 方式是由传动的一个参数来选择的。
• 26 MOTOR CONTROL • 30 FAULT FUNCTIONS • 31 AUTOMATIC RESET • 32 SUPERVISION • 40 PID CONTROL
〔性能优化〕
可编程的缺点维护功能 自动缺点复位。
监控极限值。
ACS800
99
9904 SCALAR
规范控制
9905
• 14 RELAY OUTPUTS
继电器输出的形状信号
• 15 ANALOGUE OUTPUTS 选择由模拟输出显示的实践信号。 •
20 LIMITS 21 START/STOP 22 ACCEL/DECEL 23 SPEED CTRL 25 CRITICAL SPEEDS
传动运转极限值。 电机启动和停顿的方式 加速和减速时间。 速度控制器的变量。〔微积分〕 危险速度区，电机不允许在这区域里运转。
根本启动过程。假设选择 ID MAGN那么自动进入下一步。 • 或选择ID Run (STANDARD 或 REDUCED) ： • 按LOC/REM 键改为本地控制 (L 显示在第一排)。 • 按启动键运转辨识励磁方式。在零速下电机励磁20-60秒。
电动机的快速启动
• 检查电机的运转方向
• 设置最小转速。
• 风机、泵等轴输出功率于速度的立方成比 例添加，所以转速少许升高时也要留意〕。
日常维护与检查 对于延续运转的变频
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变频器控制电路设计及其原理分析变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
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。
我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
变频器控制原理图设计分析：
1）首先确认变频器的安装环境；
I. 工作温度。
变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为0～55℃，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40℃以下。
在控制箱中，变频器一般应安装在箱体上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。
II.环境温度。
温度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。
必要时，必须在箱中增加干燥剂和加热器。
在水处理间，一般水汽都比较重，如果温度变化大的话，这个问题会比较突出。
III.腐蚀性气体。
使用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能。
IV. 振动和冲击。
装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。
淮安热电就出现这样的问题。
这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。
设备运行一段时间后，应对其进行检查和维护。
V. 电磁波干扰。
变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。
因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰。
所有的元器件均应可靠接地，除此之
外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。
如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。
2）变频器和电机的距离确定电缆和布线方法；
I.变频器和电机的距离应该尽量的短。
这样减小了电缆的对地电容，减少干扰的发射源。
II.控制电缆选用屏蔽电缆，动力电缆选用屏蔽电缆或者从变频器到电机全部用穿线管屏蔽。
III. 电机电缆应独立于其它电缆走线，其最小距离为５００ｍｍ。
同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线，这样才能减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰。
如果控制电缆和电源电缆交叉，应尽可能使它们按９０度角交叉。
与变频器有关的模拟量信号线与主回路线分开走线，即使在控制柜中也要如此。
IV.与变频器有关的模拟信号线最好选用屏蔽双绞线，动力电缆选用屏蔽的三芯电缆（其规格要比普通电机的电缆大档）或遵从变频器的用户手册。
3）变频器控制原理图；
I. 主回路：电抗器的作用是防止变频器产生的高次谐波通过电源的输入回路返回到电网从而影响其他的受电设备，需要根据变频器的容量大小来决定是否需要加电抗器；滤波器是安装在变频器的输出端，减少变频器输出的高次谐波，当变频器到电机
的距离较远时，应该安装滤波器。
虽然变频器本身有各种保护功能，但缺相保护却并不完美，断路器在主回路中起到过载，缺相等保护，选型时可按照变频器的容量进行选择。
可以用变频器本身的过载保护代替热继电器。
II.控制回路：具有工频变频的手动切换，以便在变频出现故障时可以手动切工频运行，因输出端不能加电压，固工频和变频要有互锁。
4）变频器的接地；
变频器正确接地是提高系统稳定性，抑制噪声能力的重要手段。
变频器的接地端子的接地电阻越小越好，接地导线的截面不小于4mm，长度不超过5m。
变频器的接地应和动力设备的接地点分开，不能共地。
信号线的屏蔽层一端接到变频器的接地端，另一端浮空。
变频器与控制柜之间电气相通。
常见故障分析：
1）过流故障：过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。
其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均，输出短路等原因引起的。
这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。
如果断开负载变频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已环，需要更换变频器。
2）过载故障：过载故障包括变频过载和电机过载。
其可能是加速时间太短，电网电压太低、
负载过重等原因引起的。
一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。
负载过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。
如前者则必须更换大功率的电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。
3）欠压：说明变频器电源输入部分有问题，需检查后才可以运行。