交流变频调速技术总结

p 6010f n =00n n n s -=

p f s 60)1(n -=如

果电动机实际运行中的最大电流小于电动机的额定电流：恒转矩负载--变频器的容量不应小于电动机的功率的80％；恒功率负载--选变频器的容量不应小于电动机的功率的65

％；11114.44m

E Kn f N =

Φ

连续恒载运转的场合:所需的变频器容量(kV·A)需同时满足下列的三个计算式

直接启动时选取变频器的额定输出电流为

减小容量：

频繁加减速运行时的校核: I cn =k 0(I 1t 1+I 2t 2+…I 5t 5)/(t 1+t 2+…t 5)

直流调速的主要缺点：(1)维护困难 (2)设置环境受到限制，易燃易爆以及环境恶劣的地方不能适用(3)在结构发展上，制造大容量、高转速及高电压的直流电机比较困难(4)造价高

交流调速系统的特点：(1)可以扩大交流电机的容量，提高交流电机的转速和电压(2 )交流电机特别是鼠笼式异步电动机设置环境适应性广(3)维护省力(4)异步机结构简单，坚固耐用，惯性小(5)具有同直流调速系统一样好的性能指标(6)交流电机的造价低 降压（机械特性）1.同步转速n0不变2.启动转矩TS 和临界转矩TK 都减少3.临界转速nk 和临界转差率nk 均不变；改变转差率：

1.机械特性变软

2.同步转速n0和临界转矩Tk 不变

3.临界转速nk 减小

4.临界转差率Sk 和启动转矩Ts 变大；改变频率：1.同步转速n0和临界转矩Tk 减少2.临界转速nk 减少3.临界转差率Sk 不变；恒转矩负载：1.阻（负载）转矩与转速无关2.负载功率与转速成正比；恒功率负载：1.转速和转矩成反比2.负载功率与转速无关；二次方率负载：1.转矩和转速平方成正比2.负载功率与转速三次

方成正比

变频器种类：1.按变换环节分：交-直-交变频器，交-交变频器2.按滤波方式：电流型和电压型

(1)相位控制：它主要应用于交-交变频器和交-直-交变频器中的整流器控制，同一般整流控制原理一样，采用相位控制原则(2)VVVF 控制：为保持恒磁通变频控制(或恒转矩控制)原则，要求变压变频控制(即VVVF控制)，这是协调控制条件所要求的．通常把变频装置也称为VVVF装置(3)脉宽调制(PWM)控制：脉宽调制型变频器由于具有输入功率因数高和输出波形好的特点，其技术关键是PWM调制方法(4)矢量变换控制：矢量变换控制是一种新的控制理论和控制技术。其控制思想是设法模拟直流机的控制特点对交流机进行控制(5)直接转矩控制：直接转矩控制的特点是不需坐标变换，将检测来的定子电压和电流信号进行磁通和转矩运算，实现分别的自调整控制

半导体功率变换器存在的共性问题1高次谐波的影响2功率因数变坏3瞬时停电影响大

元器件、装置及电动机相互配套问题（1）使电动机产生附加损耗，温升增加（2）电动机和电器的噪声增大，对无线电通讯干扰增大（3）使电动机产生转矩脉动

逆变（器）：关键问题：换流；实现方法：电力电子器件：能够承受足够大的电压和电流；允许频繁地开关，且控制方便

常用的电力电子器件：SCR可控硅（晶闸管):耐压高，电流大，控制功率小等；GT0门极可关断晶闸管:具有普通晶闸管(SCR)的全部优点具有自关断能力，属于全控器件。缺点：开关频率不高，一在2 kHz以下；GTR大功率晶体管:控制方便，驱动电路简单。自关断能力强，因而开关频率高(≤20 MHz)。输入阻抗极高，可以用TTL器件或CMOS器件直接驱动(a直接驱动b变压器隔离驱动c光隔离驱动)；IGBT绝缘栅双极型晶体管:工作特点与场效应晶体管类同，属于电压控制型；MOSFET金属氧化物场效应管；IPM 智能电力模块:将用于逆变的半导体器件(目前，多用IGBT)和其配套的驱动电路、保护电路、检测电路以及某些接口电路集成在一起的电路模块，是电力集成电路PIC的一种。智能电力模块中含过电流、短路、欠压和过热等保护电路。这些保护电路起作用时，输出故障信号，并处于关断状态。(集成了六个IGBT，高速光耦进行隔离)

磁通保持恒定:在基频以下调速——恒转矩调速；如果频率从额定值往下降低，磁通会增加，造成磁路过饱和、励磁电流大大增加。这将使电动机带负载能力降低，功率因数变坏，铁损增加，电动机过热，因此这是不允许的。反之如频率往上升高，磁通减少，转矩下降。这也是不允许的

结论：恒磁通变频原则（协调控制条件）：保持定子电压和频率的比值不变；主要特点：1.同步转速n0和临界转矩Tk减少；2.临界转速nk减少；3.临界转差率Sk不变

低频补偿：E/f=C,保持恒最大转矩变频调速的协调控制条件

结论：异步电动机恒磁通变频调速必须在变频的同时进行调压并在低频时加以补偿，才可获得恒磁通恒最大转矩的调速特性

通用变频器基本结构：1整流和逆变单元2驱动控制单元3中央处理单元4保护与报警单元5参数设定和监视单元

普通控制型V／f通用变频器的缺点：①不能恰当地调整电动机转矩，不能补偿适应转矩的变化②无法准确地控制电动机的实际转

速（开环控制）③转速极低时，由于转矩不足而无法克服较大的静摩擦力

转矩提升方法：1.V/f补偿曲线2.根据定子电流补偿定子电压

直流电动机特点：(1)定子励磁电路和电枢供电电路相互独立。可以分别调整，互不干扰(2)两个磁场(主磁场和电枢磁场)在空间互相垂直，互不影响

矢量控制的基本思想：仿照直流电动机的调速特点，使异步交流电动机的转速也能通过控制两个互相独立的直流磁场进行调节（异步-坐标-直流-控制量-逆坐标-异步）

结论：以产生同样的旋转磁动势为准则，三相交流电磁场可以分解等效为两相互相垂直的交流电磁场

直接转矩控制：用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算与控制转矩，采用定子磁场定向；借助于离散的两点式调节(band band控制)产生PWM信号，把转矩的检测值和转矩给定值比较，使转矩波动限制在一定的容差范围内，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能。优点：省掉了复杂的矢量变换与电动机数学模型的简化处理

1.输入侧——额定值

2.输出侧——额定值

电压：380 V，220V 输出电压的最大值：Um

频率：50 Hz，60Hz 输出电流的最大值：Im

相数：3相，单相输出功率：容量Sm

超载能力:如l50％，60 S

变频器的性能指标①频率指标：1频率范围2频率精度②在0.5 Hz 时能输出的启动转矩③速度调节范围④转矩控制精度⑤低转速时的转速脉动⑥噪声及谐波干扰⑦发热量

变频器类型的选择：1.普通功能型v／f制变频器2.具有转矩控制功能的高功能型v／f控制变频器3.矢量控制或直接转矩控制高性能型变频器

（根据负载的要求）：①风机、泵类负载：选择普通功能型②恒转矩类负载：有两种情况：1)采用普通功能型变频器2)采用具有转矩控制功能的高功能型变频器实现恒转矩负载的恒速运行③轧钢、造纸这一类对动态性能要求较高，采用矢量控制高性能型通用变频器

驱动单台电动机时变频器容量的选择：基本步骤：1.先计算负载的需用功率2.电动机的功率一定要大于负载的需用功率，由此确定电动机的功率3.由电动机的功率确定变频器的功率

驱动并联运行时变频器容量的选择：(1)根据各电动机的电流总值来选择变频器(2)多台电动机并联，依次直接启动(3)(N1+N2)台同样的电机并联，一部分电机(N2台)同时直接启动(4)并联追加投入启动(5)并联运行且不同时启动时变频器功率容量

工频电网与变频器的切换：变频器和工频电网之间的切换运行应互锁；1.变频器驱动==>>工频驱动：用途：软启动；适合于需重载或满载起动的设备2. 工频驱动==>>变频器驱动：多泵恒压供水系统水压过高需要停泵时，为了避免“水锤效应”

变额器的输出切换方法分类：1.冷切换：在变频器停车停电时进行切换，等切换完成后再开机运行2.热切换：在变频器运行中进行带电切换。其中分为（1）硬切换:电动机在切换时要瞬时停电，因而可能会产生电流冲击（2）软切换：也称为同步切换，真正不停电的平稳切换

变频器的外围设备及其选择：①保证变频器驱动系统能够正常工作②提供对变频器和电动机的保护③减少对其他设备的影响