变频器原理及应用介绍

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1、变频器原理及应用变频器的调速原理变频器的调速原理改变输入频率（无级调速）——变频器N=60F/PP：极对数F：频率N：转速改变极对数（有级调速）调速原理：调速方法：交-直-交变频器的主要结构框图单向逆变桥变频方法三相逆变桥变频器的输出和频率即：变频的同时变压，也叫VVVF变频又变压方法－PWM利用调制波与三角波信号比较后获得一系列等幅不等宽的脉冲序列。原理：利用三角波载波作为信号与调制信号（一般为正弦波）相比较，以确定各分段矩形脉冲的宽度。改变调制波的电压脉冲频率时，输出电压基波的频率也随之改变，降低调制波的幅值时，各段脉冲宽度都将变窄，从而使输出电压基波的幅值也相应减少。变频又变压方

2、法－PWMSPWMSPWM的实现－单极性SPWM的实现－双极性提问：1.可否用万用表，测量变频器的输出电压？2.变频器输出的是什么波形？变频器的控制方法－电动机调速基础Td=KmFsFrsinθTd:电动机的电磁转矩Km：比例系数Fs，Fr：三相矢量中的任意两个矢量的模θ：Fs和Fr的夹角FsFrθFc电动机统一转矩公式电动机磁通矢量图由电动机统一转矩公式可知，电动机的电磁转矩和三个磁通矢量中的任意两个矢量的模和夹角有的余弦成正比，所以要控制电磁转矩就必须控制任意两个矢量的模和夹角变频器的控制方法－U/F1.恒U/F控制(属于标量控制)定子电动势有效值为:E=4.44ψFψ:电动机气隙

3、磁链F:电动机工作频率为避免电动机因频率的变化而导致磁路饱和引起励磁电流增大,功率因数和效率降低,需要维持气隙磁通,所以在调节F时,E也回相应地变化,即:E/F=K(恒定值)变频器的控制方法－矢量控制8.1基本思想(1)对直流电动机的分析在变频调速技术成熟之前，直流电动机的调速特性被公认为是最好的。究其原因，是因为它具有两个十分重要的特点:(a)磁场特点它的主磁场和电枢磁场在空间是互相垂直的，如图(a)所示;(b)电路特点它的励磁电路和电枢电路是互相独立的，如图(b)所示。在调节转速时，只调节其中一个电路的参数。变频器的控制方法－矢量控制仿照直流电动机的控制特点，对于调节频率的给定信号，分

4、解成和直流电动机具有相同特点的磁场电流信号i*M和转矩电流信号i*T，并且假想地看作是两个旋转着的直流磁场的信号。当给定信号改变时，也和直流电动机一样，只改变其中一个信号，从而使异步电动机的调速控制具有和直流电动机类似的特点。对于控制电路分解出的控制信号i*M和i*T，根据电动机的参数进行一系列的等效变换，得到三相逆变桥的控制信号i*A、i*B和i*C，对三相逆变桥进行控制，如图所示。从而得到与直流电动机类似的硬机械特性,提高了低频时的带负载能力。变频器的控制方法－矢量控制无传感器和有传感器的矢量控制根据在实行矢量控制时，是否需要转速反馈的特点，而有无反馈和有反馈矢量控制之分。无反馈矢量控

5、制是根据测量到的电流、电压和磁通等数据，简接地计算出当前的转速，并进行必要的修正，从而在不同频率下运行时，得到较硬机械特性的控制模式。由于计算量较大，故动态响应能力稍差在许多场合，安装编码器不方便，同时也是为了降低成本，要求使用无编码器系统。例如安装空间较小，控制精度要求不高的场合。有反馈矢量控制则必须在电动机输出轴上增加转速反馈环节，如图中的虚线所示。由于转速大小直接由速度传感器测量得到，既准确、又迅速。与无反馈矢量控制模式相比，具有机械特性更硬、频率调节范围更大、动态响应能力强等优点。变频器的控制方法—直接转矩控制3.直接转矩控制（基于定子磁场定向）直接转矩控制的原理框图电动机变频调速

6、时的机械特性Ｔ＝Ｋ２△nＫ２:定常系数ＳＴ转矩调节器T*T+-+-n*nT０△n当T＜T*时，T0=1,磁场加速△n增大，转矩增加；当T>T*时，T0=0，磁场不变，电动机转子因惯性使△n减小，转矩减小。矢量控制与直接转矩控制负载恒转矩负载恒功率负载风机泵类负载普通异步电动机与变频电机区别一、普通异步电动机都是按恒频恒压设计的，不可能完全适应变频调速的要求。以下为变频器对电机的影响1、电动机的效率和温升的问题    不论那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压、电流下运行。拒资料介绍，以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例，其低次谐波基本为零，剩下

7、的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为：2u+1（u为调制比）。    高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜（铝）耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗。除此之外，还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热，效率降低，输出功率减小，如将普通三相异步电动机运行于