變頻器中文翻譯

1、變頻器通用變頻器是以電力電子技術、微計算機技術和現(xiàn)代控制理論為基礎發(fā) 展起來的智能型電器。其主要功能是向負載提供可變頻率的交流電能。近年 來，變頻器以優(yōu)異的調(diào)速性能及節(jié)能能力在電力拖動控制領域獲得了十分廣 泛的應用。下面就來介紹變頻器的相關知識。1變頻器工作原理概述主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主 電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流 回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流 回路濾波是電感。 它由三部分構成，將工頻電源變換為直流功率的整流器”以及將直流功率變換為交流功率的逆變器”整流器最近大量使用的是二極

2、管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也 可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再 生運轉(zhuǎn)。平波回路在整流器整流后的直流電壓中，含有電源 6倍頻率的脈動電壓，此外逆 變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電 容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構成器件有余 量，可以省去電感采用簡單的平波回路。逆變器同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以 所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型 PWM逆變器為例示出開出時間和電壓波形?？刂齐娐肥墙o異步電動機供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提

3、供控制信 號的回路，它有頻率、電壓的 運算電路”主電路的 電壓、電流檢測電路” 電動機的 速度檢測電路”將運算電路的控制信號進行放大的 驅(qū)動電路” 以及逆變器和電動機的 保護電路”組成。 運算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信 號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。 電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。 驅(qū)動電路：驅(qū)動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。件導通、關斷。 速度檢測電路：以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器的信號為速 度信號，送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)。

4、 保護電路:檢測主電路的電壓、電流等，當發(fā)生過載或過電壓等異 常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、 電流值。2變頻器的作用變頻器集成了高壓大功率晶體管技術和電子控制技術，得到廣泛應用。 變頻器的作用是改變交流電機供電的頻率和幅值，因而改變其運動磁場的周 期，達到平滑控制電動機轉(zhuǎn)速的目的。變頻器的出現(xiàn)，使得復雜的調(diào)速控制 簡單化，用變頻器+交流鼠籠式感應電動機組合替代了大部分原先只能用直 流電機完成的工作，縮小了體積，降低了維修率，使傳動技術發(fā)展到新階段。變頻器可以優(yōu)化電機運行，所以也能夠起到增效節(jié)能的作用。根據(jù)全球 著名變頻器生產(chǎn)企業(yè)ABB的測算，僅是該集團全球范

5、圍內(nèi)已經(jīng)生產(chǎn)并且安裝 的變頻器每年就能夠節(jié)省1150億千瓦時電力，相應減少9,700萬噸二氧化碳排 放，這已經(jīng)超過芬蘭一年的二氧化碳排放量。3變頻器的組成變頻器通常分為4部分：整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。整流單元將工作頻率固定的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。高容量電容存儲轉(zhuǎn)換后的電能。逆變器由大功率開關晶體管陣列組成電子開關，將直流電轉(zhuǎn)化成不同 頻率、寬度、幅度的方波。控制器按設定的程序工作，控制輸出方波的幅度與脈寬，使疊加為近 似正弦波的交流電，驅(qū)動交流電動機。4.變頻器控制方式低壓通用變頻輸出電壓為 380650V，輸出功率為0.75400kW，工作 頻率為0400Hz，它的主電路都采用交

6、-直-交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下 四代。U/f=C的正弦脈寬調(diào)制（SPWM ）控制方式其特點是控制電路結(jié)構簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿 足一般傳動的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個領域得到廣泛應用。但是，這 種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較 顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動 態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會 隨負載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應慢、電機轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時因定子電 阻和逆變器死區(qū)效應的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出 矢量控制變頻調(diào)速。電壓空間矢量（SVPM

7、）控制方式它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn) 磁場軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進行 控制的。經(jīng)實踐使用后又有所改進，即引入頻率補償，能消除速度控制的誤 差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電 流閉環(huán)，以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒有引入轉(zhuǎn) 矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。矢量控制（VC）方式矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流，通過三相-二相變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1 Ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的直流電流I

8、m1、It1（lm1 相當于直流電動機的勵磁電流；It1相當于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流），然后模 仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經(jīng)過相應的坐標反變 換，實現(xiàn)對異步電動機的控制。其實質(zhì)是將交流電動機等效為直流電動機， 分別對速度，磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定 子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標變換，實現(xiàn)正交或解耦控制。矢 量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難 以準確觀測，系統(tǒng)特性受電動機參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動機控制 過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復雜，使得實際的控制效果難以達到理想分析的 結(jié)果。直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）

9、方式1985年，德國魯爾大學的教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術。該技 術在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡潔明 了的系統(tǒng)結(jié)構、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前，該技術已成功地 應用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標系 下分析交流電動機的數(shù)學模型，控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流 電動機等效為直流電動機，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復雜計算；它 不需要模仿直流電動機的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數(shù)學模 型。矩陣式交-直-交控制方式VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交-直-交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率

10、因數(shù)低，諧波電流大，直流電路需要大的儲能 電容，再生能量又不能反饋回電網(wǎng)，即不能進行四象限運行。為此，矩陣式 交-交變頻應運而生。由于矩陣式交-交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去 了體積大、價格貴的電解電容。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為I，輸入電流為正弦且能 四象限運行，系統(tǒng)的功率密度大。該技術目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多 的學者深入研究。其實質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉(zhuǎn)矩直接 作為被控制量來實現(xiàn)的。具體方法是： 控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現(xiàn)無速度傳感器方式； 自動識別（ID）依靠精確的電機數(shù)學模型，對電機參數(shù)自動識別； 算出實際值對應定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的

11、轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進行實時控制； 實現(xiàn)Band-Band控制按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的 Band-Band控制產(chǎn)生PWM信 號，對逆變器開關狀態(tài)進行控制。矩陣式交-交變頻具有快速的轉(zhuǎn)矩響應 （2ms），很高的速度精度（土 2%,無PG反饋），高轉(zhuǎn)矩精度（ + 3%）;同時還具有較高的起動轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn) 矩精度，尤其在低速時（包括0速度時），可輸出150%200%轉(zhuǎn)矩。5變頻器的歷史變頻技術誕生背景是交流電機無級調(diào)速的廣泛需求。傳統(tǒng)的直流調(diào)速技 術因體積大故障率高而應用受限。20世紀60年代以后，電力電子器件普遍應用了晶閘管及其升級產(chǎn)品。 但其調(diào)速性能遠遠無法滿足需要20世紀70年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻

12、（PWM VVVF）調(diào)速的研究得 到突破，20世紀80年代以后微處理器技術的完善使得各種優(yōu)化算法得以容易 的實現(xiàn)。20世紀80年代中后期，美、日、德、英等發(fā)達國家的 VVVF變頻器技 術實用化，商品投入市場，得到了廣泛應用。最早的變頻器可能是日本人買了英國專利研制的。不過美國和德國憑借電子元件生產(chǎn)和電子技術的優(yōu) 勢，高端產(chǎn)品迅速搶占市場。步入21世紀后，國產(chǎn)變頻器逐步崛起，現(xiàn)已逐漸搶占高端市場。6變頻器的分類單元串聯(lián)型變頻器這是近幾年才發(fā)展起來的一種電路拓撲結(jié)構，它主要由輸入變壓器、功 率單元和控制單元三大部分組成。采用模塊化設計，由于采用功率單元相互 串聯(lián)的辦法解決了高壓的難題而得名，可直接

13、驅(qū)動交流電動機，無需輸出變 壓器，更不需要任何形式的濾波器。整套變頻器共有18個功率單元，每相由6臺功率單元相串聯(lián)，并組成丫形 連接，直接驅(qū)動電機。每臺功率單元電路、結(jié)構完全相同，可以互換，也可 以互為備用。變頻器的輸入部分是一臺移相變壓器，原邊采用 丫形連接，副邊采用沿 邊三角形連接，共18副三相繞組，分別為每臺功率單元供電。它們被平均分 成I、U、川三大部分，每部分具有6副三相小繞組，之間均勻相位偏移10度。該變頻器的特點如下： 采用多重化PWM方式控制，輸出電壓波形接近正弦波。 整流電路的多重化，脈沖數(shù)多達36,功率因數(shù)高，輸入諧波小。 模塊化設計，結(jié)構緊湊，維護方便，增強了產(chǎn)品的互換性

14、。 直接高壓輸出，無需輸出變壓器。 極低的dv/dt輸出，無需任何形式的濾波器。 采用光纖通訊技術，提高了產(chǎn)品的抗干擾能力和可靠性。 功率單元自動旁通電路，能夠?qū)崿F(xiàn)故障不停機功能。隨著現(xiàn)代電力電子技術及計算機控制技術的迅速發(fā)展，促進了電氣傳動 的技術革命。交流調(diào)速取代直流調(diào)速，計算機數(shù)字控制取代模擬控制已成為 發(fā)展趨勢。交流電機 變頻調(diào)速是當今節(jié)約電能，改善生產(chǎn)工藝流程，提高 產(chǎn)品質(zhì)量，以及改善運行環(huán)境的一種主要手段。變頻調(diào)速以其高效率，高功 率因數(shù)，以及優(yōu)異的調(diào)速和啟制動性能等諸多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。以前的高壓變頻器，由可控硅整流，可控硅逆變等器件構成，缺點很多， 諧

15、波大，對電網(wǎng)和電機都有影響。近年來，發(fā)展起來的一些新型器件將改 變這一現(xiàn)狀，如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它們構成的高壓變頻器，性能 優(yōu)異，可以實 現(xiàn)PWM逆變，甚至是PWM整流。不僅具有諧波小，功率因數(shù) 也有很大程度的提高。按變換的環(huán)節(jié)分類交-直-交變頻器，則是先把工頻交流通過整流器變成直流，然后再把 直流變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱間接式變頻器，是目前廣泛應用的通 用變頻器。可分為交-交變頻器，即將工頻交流直接變換成頻率電壓可調(diào)的交流， 又稱直接式變頻器。按主電路工作方法電壓型變壓器電壓型變頻器特點是中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件采用大電容，負載的無功 功率將由它來緩沖，直流電壓比較平穩(wěn)

16、，直流電源內(nèi)阻較小，相當于電壓源， 故稱電壓型變頻器，常選用于負載電壓變化較大的場合。電流型變頻器電流型變頻器特點是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲能環(huán)節(jié)，緩沖無功 功率，即扼制電流的變化，使電壓接近正弦波，由于該直流內(nèi)阻較大，故稱 電流源型變頻器（電流型）。電流型變頻器的特點（優(yōu)點）是能扼制負載電 流頻繁而急劇的變化。常選用于負載電流變化較大的場合。按照工作原理分類可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照開關方式分類可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻 器；按照用途分可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等

17、。此外，變頻器還可以按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分類，按控制方式 分類，按主開關元器件分類，按輸入電壓高低分類。按變頻器調(diào)壓方法PAM變頻器是一種通過改變電壓源 Ud或電流源Id的幅值進行輸出控制的。PWM變頻器方式是在變頻器輸出波形的一個周期產(chǎn)生的脈沖，其等值 電壓為正弦波，波形較平滑。按工作原理分U/f控制變頻器（VVVF控制）、SF控制變頻器（轉(zhuǎn)差頻率控制）、 VC 控制變頻器（矢量控制）按國際區(qū)域分國產(chǎn)變頻器、歐美變頻器、日本變頻器、韓國變頻器等按電壓等級分類高壓變頻器、中壓變頻器、低壓變頻器7變頻器的節(jié)能效果變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風機、水泵的應用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性， 各種生產(chǎn)機械在設計配用

18、動力驅(qū)動時，都留有一定的富余量。當電機不能在 滿負荷下運行時，除達到動力驅(qū)動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消 耗，造成電能的浪費。風機、泵類等設備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或 出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風量和給水量，其輸入功率大，且大量的能 源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當使用變頻調(diào)速時，如果流量要求減小， 通過降低泵或風機的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。由流體力學可知，P （功率）=Q （流量）X H （壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速 N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成 正比，如果水泵的效率一定，當要求調(diào)節(jié)流量下降時，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關系下

19、降。即水泵電機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近 似成立方比的關系。所隊當所要求的流量 Q減少時，可調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率 使電動機轉(zhuǎn)速n按比例降低。這時，電動機的功率P將按三次方關系大幅度地 降低，比調(diào)節(jié)擋板、閥門節(jié)能40% 50%，從而達到節(jié)電的目的。功率因數(shù)補償節(jié)能無功功率不但增加線損和設備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導致 電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當中，設備使用效率低下， 浪費嚴重，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。軟啟動節(jié)能電機硬啟動對電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟 動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的

20、損害極大，對設備、管路的使用 壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動 電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容 量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設備的維護費用?？梢灶A見：未來的變頻技術會向以下方向發(fā)展：1、高性能化包括內(nèi)部的整流電路、逆變電路都采用高頻PWM電路從而使輸入、輸出都是正弦波；對于大容量變頻器采用多重化和多機并聯(lián)；降低變頻器自身 損耗，實現(xiàn)高效率化；實現(xiàn)自動調(diào)諧或自優(yōu)化、遙控和遠控；更加面向用戶， 進一步提高可使用性和維修性：向著小型、輕量發(fā)展，以及降低成本等。2、智能化包括兩個方面：盡量減少硬件，實現(xiàn)硬件軟件化；采用智能電力電子 器件和其他智能化部件。集成化是智能化的基礎。3、全數(shù)字化近年來，各種現(xiàn)代控制