變頻器基礎知識

1、變頻器基礎知識18個問題1、什麼是變頻器？ 變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。2、PWM和PAM的不同點是什麼？ PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調制)縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調節(jié)輸出量和波形的一種調值方式。PAM是英文Pulse Amplitude Modulation(脈沖幅度調制)縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調節(jié)輸出量值和波形的一種調制方式。3、電壓型與電流型有什麼不同？ 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

2、的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波石電感。4、為什麼變頻器的電壓與電流成比例的改變？ 非同步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流之間相互作用而產生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那麼磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現象的產生。這種控制方式多用於風機、泵類節(jié)能型變頻器。5、電動機使用工頻電源驅動時,電壓下降則電流增加;對於變頻器驅動,如果頻率下降時電壓也下降，那麼電流是否增加？ 頻率下降(低速)時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉矩一定的條件下,電流幾

3、乎不變。6、采用變頻器運轉時，電機的起動電流、起動轉矩怎樣？ 采用變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下(根據機種不同，為125%200%)。用工頻電源直接起動時，起動電流為67倍，因此，將產生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.21.5倍，起動轉矩為70%120%額定轉矩；對於帶有轉矩自動增強功能的變頻器，起動轉矩為100%以上，可以帶全負載起動。7、V/f模式是什麼意思？ 頻率下降時電壓V也成比例下降，這個問題已在回答4說明。V與f的比例關系是考慮了電機特性而預先決定的，通常在控制器的存儲裝置(

4、ROM)中存有幾種特性，可以用開關或標度盤進行選擇。8、按比例地改V和f時，電機的轉矩如何變化？ 頻率下降時完全成比例地降低電壓，那麼由於交流阻抗變小而直流電阻不變,將造成在低速下產生地轉矩有減小的傾向。因此，在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動轉矩,這種補償稱增強起動?？梢圆捎酶鞣N方法實現,有自動進行的方法、選擇V/f模式或調整電位器等方法。9、在說明書上寫著變速范圍606Hz，即10:1，那麼在6Hz以下就沒有輸出功率嗎？ 在6Hz以下仍可輸出功率，但根據電機溫升和起動轉矩的大小等條件，最低使用頻率取6Hz左右，此時電動機可輸出額定轉矩而不會引起嚴重的發(fā)熱問題。變頻

5、器實際輸出頻率(起動頻率)根據機種為0.53Hz.10、對於一般電機的組合是在60Hz以上也要求轉矩一定，是否可以？通常情況下時不可以的。在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)電壓不變，大體為恒功率特性，在高速下要求相同轉矩時，必須注意電機與變頻器容量的選擇。11、所謂開環(huán)是什麼意思？ 給所使用的電機裝置設速度檢出器(PG)，將實際轉速反饋給控制裝置進行控制的，稱為“閉環(huán)”，不用PG運轉的就叫作“開環(huán)”。通用變頻器多為開環(huán)方式，也有的機種利用選件可進行PG反饋。12、實際轉速對於給定速度有偏差時如何辦？ 開環(huán)時，變頻器即使輸出給定頻率，電機在帶負載運行時，電機的轉速在額定轉差率的范圍內(1%

6、5%)變動。對於要求調速精度比較高，即使負載變動也要求在近於給定速度下運轉的場合，可采用具有PG反饋功能的變頻器(選用件)。13、如果用帶有PG的電機，進行反饋後速度精度能提高嗎？ 具有反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的植取決於本身的精度和變頻器輸出頻率的解析度。14、失速防止功能是什麼意思？ 如果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉速(電角頻率)的變化，變頻器將因流過過電流而跳閘，運轉停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續(xù)運轉，就要檢出電流的大小進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結合起來就是失速功能。15、 有加速時間與減速時間可以

7、分別給定的機種，和加減速時間共同給定的機種，這有什麼意義？ 加減速可以分別給定的機種，對於短時間加速、緩慢減速場合，或者對於小型機床需要嚴格給定生產節(jié)拍時間的場合是適宜的，但對於風機傳動等場合，加減速時間都較長，加速時間和減速時間可以共同給定。 16、 什麼是再生制動？電動機在運轉中如果降低指令頻率，則電動機變?yōu)榉峭桨l(fā)電機狀態(tài)運行，作為制動器而工作，這就叫作再生（電氣）制動。 17 、是否能得到更大的制動力？ 從電機再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中，由於電容器的容量和耐壓的關系，通用變頻器的再生制動力約為額定轉矩的10%20%。如采用選用件制動單元，可以達到50%100%。18 、轉

8、矩提升問題 自控系統(tǒng)的設定信號可通過變頻器靈活自如地指揮頻率變化，控制工藝指標，如在煙草行業(yè)的糖料、香料工序，可由皮帶稱的流量信號來控制變頻器頻率，使泵的轉速隨流量信號自動變化，調節(jié)加料量，均勻地加入香精、糖料。也可利用生產線起停信號通過正、反端子控制變頻器的起、停及正、反轉，成為自動流水線的一部分。此外在流水生產線上，當前方設備有故障時後方設備應自動停機。變頻器的緊急停止端可以實現這一功能。在SANKEN、MF、FUT和FVT系列變頻器中可以預先設定三四個甚至多達七個頻率，在有些設備上可據此設置自動生產流程。設定好工作頻率及時間後，變頻器可使電機按順序在不同的時間以不同的轉速運行，形成一個自

9、動的生產流程。變頻器工作原理基礎知識變頻器工作原理（基礎知識）     1、基本概念  （1） VVVF ： 改變電壓、改變頻率（Variable Voltage and Variable Frequency）的縮寫。  （2） CVCF： 恒電壓、恒頻率（Constant Voltage and Constant Frequency）的縮寫。            各國使用的交流供電電源，無論是用于家庭還

10、是用于工廠，其電壓和頻率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz）。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產生可變的電壓和頻率，該設備首先要把三相或相單交流電變換為直流電（DC）。然后再把直流電（DC）變換為三相或單相交流電（AC），我們把實現這種轉換的裝置稱為“變頻器”（inverter）。      變頻器也可用于家電產品。使用變頻器的家電產品中不僅有電機（例如空調等），還有熒光燈等產品。用于電機控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。但用于熒光燈的變頻器主要用于

11、調節(jié)電源供電的頻率。汽車上使用的由電池（直流電）產生交流電的設備也以“inverter”的名稱進行出售。變頻器的工作原理被廣泛應用于各個領域。例如計算機電源的供電，在該項應用中，變頻器用于抑制反向電壓、頻率的波動及電源的瞬間斷電。 2. 電機的旋轉速度為什么能夠自由地改變？ （1) r/min電機旋轉速度單位：每分鐘旋轉次數，也可表示為rpm。例如：4極電機 60Hz   1,800 r/min，4極電機 50Hz 1,500 r/min，電機的旋轉速度同頻率成比例。         

12、   本文中所指的電機為感應式交流電機，在工業(yè)領域所使用的大部分電機均為此類型電機。感應式交流電機（以后簡稱為電機）的旋轉速度近似地取決于電機的極數和頻率。電機的極數是固定不變的。由于極數值不是一個連續(xù)的數值（為2的倍數，例如極數為2，4，6），所以不適合改變極對數來調節(jié)電機的速度。另外，頻率是電機供電電源的電信號，所以該值能夠在電機的外面調節(jié)后再供給電機，這樣電機的旋轉速度就可以被自由的控制。因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機調速設備的優(yōu)選設備。  n = 60f/p，n: 同步速度，f: 電源頻率 ，p:電機極數，改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機控

13、制方法。如果僅改變頻率，電機將被燒壞。特別是當頻率降低時，該問題就非常突出。為了防止電機燒毀事故的發(fā)生，變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓，例如：為了使電機的旋轉速度減半，變頻器的輸出頻率必須從60Hz改變到30Hz，這時變頻器的輸出電壓就必須從200V改變到約100V。 例如：為了使電機的旋轉速度減半，變頻器的輸出頻率必須從60Hz改變到30Hz，這時變頻器的輸出電壓就必須從200V改變到約100V。  3、關于散熱的問題            如果要正確的

14、使用變頻器,必須認真地考慮散熱的問題。變頻器的故障率隨溫度升高而成指數的上升。使用壽命隨溫度升高而成指數的下降。環(huán)境溫度升高10度，變頻器使用壽命減半。因此，我們要重視散熱問題??！在變頻器工作時，流過變頻器的電流是很大的，變頻器產生的熱量也是非常大的，不能忽視其發(fā)熱所產生的影響。通常，變頻器安裝在控制柜中。我們要了解一臺變頻器的發(fā)熱量大概是多少，可以用以下公式估算：  發(fā)熱量的近似值 變頻器容量（KW）×55 W 在這里,如果變頻器容量是以恒轉矩負載為準的(過流能力150% * 60s) ，如果變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器, 并且也在柜子里面, 這時發(fā)熱量會更

15、大一些。電抗器安裝在變頻器側面或測上方比較好。這時可以用估算: 變頻器容量（KW）×60W因為各變頻器廠家的硬件都差不多, 所以上式可以針對各品牌的產品。注意：如果有制動電阻的話，因為制動電阻的散熱量很大， 因此最好安裝位置最好和變頻器隔離開， 如裝在柜子上面或旁邊等。那么, 怎樣采能降低控制柜內的發(fā)熱量呢?            當變頻器安裝在控制機柜中時，要考慮變頻器發(fā)熱值的問題。根據機柜內產生熱量值的增加，要適當地增加機柜的尺寸。因此，要使控制機柜的尺寸盡量減小，就必須

16、要使機柜中產生的熱量值盡可能地減少。如果在變頻器安裝時，把變頻器的散熱器部分放到控制機柜的外面，將會使變頻器有70的發(fā)熱量釋放到控制機柜的外面。由于大容量變頻器有很大的發(fā)熱量，所以對大容量變頻器更加有效。還可以用隔離板把本體和散熱器隔開,使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好。變頻器散熱設計中都是以垂直安裝為基礎的，橫著放散熱會變差的!   變頻器原理介紹 簡介： 變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現在使用的變頻器主要采用交直交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后

17、再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。關鍵字：變頻器 原理變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現在使用的變頻器主要采用交直交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相

18、橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。變頻器選型：變頻器選型時要確定以下幾點：1) 采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。2) 變頻器的負載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負載的性能曲線，性能曲線決定了應用時的方式方法。3) 變頻器與負載的匹配問題；I.電壓匹配；變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。II. 電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對于特殊的負載如深水泵等則需要參考電機性能參數，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。III.轉矩匹配；這種情況在恒轉矩負載或有減速裝置時有可能發(fā)生。

19、4) 在使用變頻器驅動高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用于高速電機的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。5) 變頻器如果要長電纜運行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。6) 對于一些特殊的應用場合，如高溫，高海拔，此時會引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。變頻器控制原理圖設計：1) 首先確認變頻器的安裝環(huán)境；I.工作溫度。變頻器內部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產品一般要求為055，但為了保證工作安全、可靠，使用時應考慮留有余

20、地，最好控制在40以下。在控制箱中，變頻器一般應安裝在箱體上部，并嚴格遵守產品說明書中的安裝要求，絕對不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。II. 環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時，變頻器內部易出現結露現象，其絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。在水處理間，一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話，這個問題會比較突出。III.腐蝕性氣體。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。IV. 振動和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機械振動和沖擊時，會引起電氣接觸不良?；窗矡犭娋统?/p>

21、現這樣的問題。這時除了提高控制柜的機械強度、遠離振動源和沖擊源外，還應使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內電磁開關之類產生振動的元器件。設備運行一段時間后，應對其進行檢查和維護。V. 電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內儀表和電子系統(tǒng)，應該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應接地。如果處理不好電磁干擾，往往會使整個系統(tǒng)無法工作，導致控制單元失靈或損壞。2) 變頻器和電機的距離確定電纜和布線方法；I.變頻器和電機的

22、距離應該盡量的短。這樣減小了電纜的對地電容，減少干擾的發(fā)射源。II. 控制電纜選用屏蔽電纜，動力電纜選用屏蔽電纜或者從變頻器到電機全部用穿線管屏蔽。III.電機電纜應獨立于其它電纜走線，其最小距離為。同時應避免電機電纜與其它電纜長距離平行走線，這樣才能減少變頻器輸出電壓快速變化而產生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應盡可能使它們按度角交叉。與變頻器有關的模擬量信號線與主回路線分開走線，即使在控制柜中也要如此。IV. 與變頻器有關的模擬信號線最好選用屏蔽雙絞線，動力電纜選用屏蔽的三芯電纜（其規(guī)格要比普通電機的電纜大檔）或遵從變頻器的用戶手冊。3) 變頻器控制原理圖；I.主回路：電抗器的作

23、用是防止變頻器產生的高次諧波通過電源的輸入回路返回到電網從而影響其他的受電設備，需要根據變頻器的容量大小來決定是否需要加電抗器；濾波器是安裝在變頻器的輸出端，減少變頻器輸出的高次諧波，當變頻器到電機的距離較遠時，應該安裝濾波器。雖然變頻器本身有各種保護功能，但缺相保護卻并不完美，斷路器在主回路中起到過載，缺相等保護，選型時可按照變頻器的容量進行選擇?？梢杂米冾l器本身的過載保護代替熱繼電器。II. 控制回路：具有工頻變頻的手動切換，以便在變頻出現故障時可以手動切工頻運行，因輸出端不能加電壓，固工頻和變頻要有互鎖。4) 變頻器的接地；變頻器正確接地是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，抑制噪聲能力的重要手段。變頻器的

24、接地端子的接地電阻越小越好，接地導線的截面不小于4mm，長度不超過5m。變頻器的接地應和動力設備的接地點分開，不能共地。信號線的屏蔽層一端接到變頻器的接地端，另一端浮空。變頻器與控制柜之間電氣相通。 變頻器控制柜設計：變頻器應該安裝在控制柜內部，控制柜在設計時要注意以下問題1) 散熱問題：變頻器的發(fā)熱是由內部的損耗產生的。在變頻器中各部分損耗中主要以主電路為主，約占98%，控制電路占2%。為了保證變頻器正?？煽窟\行，必須對變頻器進行散熱我們通常采用風扇散熱；變頻器的內裝風扇可將變頻器的箱體內部散熱帶走，若風扇不能正常工作，應立即停止變頻器運行；大功率的變頻器還需要在控制柜上加風扇，控制柜的風道

25、要設計合理，所有進風口要設置防塵網，排風通暢，避免在柜中形成渦流，在固定的位置形成灰塵堆積；根據變頻器說明書的通風量來選擇匹配的風扇，風扇安裝要注意防震問題。2) 電磁干擾問題：I.變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾，而且會產生高次諧波，這種高次諧波會通過供電回路進入整個供電網絡，從而影響其他儀表。如果變頻器的功率很大占整個系統(tǒng)25%以上，需要考慮控制電源的抗干擾措施。II.當系統(tǒng)中有高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源時，變頻器本身會因為干擾而出現保護，則考慮整個系統(tǒng)的電源質量問題。3) 防護問題需要注意以下幾點：I.防水防結露：

26、如果變頻器放在現場，需要注意變頻器柜上方不的有管道法蘭或其他漏點，在變頻器附近不能有噴濺水流，總之現場柜體防護等級要在IP43以上。II. 防塵：所有進風口要設置防塵網阻隔絮狀雜物進入，防塵網應該設計為可拆卸式，以方便清理，維護。防塵網的網格根據現場的具體情況確定，防塵網四周與控制柜的結合處要處理嚴密。III.防腐蝕性氣體：在化工行業(yè)這種情況比較多見，此時可以將變頻柜放在控制室中。變頻器接線規(guī)范：信號線與動力線必須分開走線：使用模擬量信號進行遠程控制變頻器時，為了減少模擬量受來自變頻器和其它設備的干擾，請將控制變頻器的信號線與強電回路（主回路及順控回路）分開走線。距離應在30cm以上。即使在控

27、制柜內，同樣要保持這樣的接線規(guī)范。該信號與變頻器之間的控制回路線最長不得超過50m。信號線與動力線必須分別放置在不同的金屬管道或者金屬軟管內部：連接PLC和變頻器的信號線如果不放置在金屬管道內，極易受到變頻器和外部設備的干擾；同時由于變頻器無內置的電抗器，所以變頻器的輸入和輸出級動力線對外部會產生極強的干擾，因此放置信號線的金屬管或金屬軟管一直要延伸到變頻器的控制端子處，以保證信號線與動力線的徹底分開。1) 模擬量控制信號線應使用雙股絞合屏蔽線，電線規(guī)格為0.75mm2。在接線時一定要注意，電纜剝線要盡可能的短（5-7mm左右），同時對剝線以后的屏蔽層要用絕緣膠布包起來，以防止屏蔽線與其它設備

28、接觸引入干擾。2) 為了提高接線的簡易性和可靠性，推薦信號線上使用壓線棒端子。變頻器的運行和相關參數的設置：變頻器的設定參數多，每個參數均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個別參數設置不當，導致變頻器不能正常工作的現象?？刂品绞剑杭此俣瓤刂?、轉距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據控制精度，需要進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。最低運行頻率：即電機運行的最小轉速，電機在低轉速下運行時，其散熱性能很差，電機長時間運行在低轉速下，會導致電機燒毀。而且低速時，其電纜中的電流也會增大，也會導致電纜發(fā)熱。最高運行頻率：一般的變頻器最大頻率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高頻率將使電機高速運轉，這

29、對普通電機來說，其軸承不能長時間的超額定轉速運行，電機的轉子是否能承受這樣的離心力。載波頻率：載波頻率設置的越高其高次諧波分量越大，這和電纜的長度，電機發(fā)熱，電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素是密切相關的。電機參數：變頻器在參數中設定電機的功率、電流、電壓、轉速、最大頻率，這些參數可以從電機銘牌中直接得到。跳頻：在某個頻率點上，有可能會發(fā)生共振現象，特別在整個裝置比較高時；在控制壓縮機時，要避免壓縮機的喘振點。常見故障分析：1) 過流故障：過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時間太短、負載發(fā)生突變、負荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時一般可通過延長加減速時間、減少負荷的突

30、變、外加能耗制動元件、進行負荷分配設計、對線路進行檢查。如果斷開負載變頻器還是過流故障，說明變頻器逆變電路已環(huán)，需要更換變頻器。2) 過載故障：過載故障包括變頻過載和電機過載。其可能是加速時間太短，電網電壓太低、負載過重等原因引起的。一般可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網電壓等。負載過重，所選的電機和變頻器不能拖動該負載，也可能是由于機械潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機和變頻器；如后者則要對生產機械進行檢修。3) 欠壓：說明變頻器電源輸入部分有問題，需檢查后才可以運行。小結：1) 總之，在設計、安裝、使用變頻器時一定要遵從變頻器使用說明書的指導。2) 各電氣設計人員，現場電氣

31、調試人員可以在此基礎上完善此變頻器參1變頻器的工作原理我們知道，交流電動機的同步轉速表達式位：n60 f(1s)/p (1)式中n異步電動機的轉速；       f異步電動機的頻率；       s電動機轉差率； p電動機極對數。由式(1)可知，轉速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉速，當頻率f在050Hz的范圍內變化時，電動機轉速調節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調速手段。2變頻器控制方式低壓通用變頻

32、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直交電路。其控制方式經歷了以下四代。2.1U/f=C的正弦脈寬調制（SPWM）控制方式     其特點是控制電路結構簡單、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速要求，已在產業(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，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態(tài)轉矩能力和靜態(tài)調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，轉矩響應慢、電機轉矩

33、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速。2.2電壓空間矢量（SVPWM）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磁場軌跡為目的，一次生成三相調制波形，以內切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經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，且沒有引入轉矩的調節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。2.3矢量控制（VC）方式

34、0;    矢量控制變頻調速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相二相變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1，再通過按轉子磁場定向旋轉變換，等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Im1、It1（Im1相當于直流電動機的勵磁電流；It1相當于與轉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，經過相應的坐標反變換，實現對異步電動機的控制。其實質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。通過控制轉子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量，經坐標變換，實現正交或解耦控制

35、。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，由于轉子磁鏈難以準確觀測，系統(tǒng)特性受電動機參數的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉變換較復雜，使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。2.4直接轉矩控制（DTC）方式     1985年，德國魯爾大學的DePenbrock教授首次提出了直接轉矩控制變頻技術。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。直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型

36、，控制電動機的磁鏈和轉矩。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學模型。2.5矩陣式交交控制方式     VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉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因數低，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，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。它能實現功率因數為l，輸入電流為正弦且能四象限運行，系統(tǒng)的功率密

37、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。其實質不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉矩直接作為被控制量來實現的。具體方法是：控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現無速度傳感器方式；自動識別（ID）依靠精確的電機數學模型，對電機參數自動識別；算出實際值對應定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉矩、定子磁鏈、轉子速度進行實時控制；實現BandBand控制按磁鏈和轉矩的BandBand控制產生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矩響應（<2ms），很高的速度精度（±2，無PG反饋），高轉矩精度（<3）；同時還具有較高的起動轉矩

38、及高轉矩精度，尤其在低速時（包括0速度時），可輸出150200轉矩。對于變頻器修理，僅了解以上基本電路還遠遠不夠的，還須深刻了解以下主要電路。主回路主要由整流電路、限流電路、濾波電路、制動電路、逆變電路和檢測取樣電路部分組成。圖2.1是它的結構圖。   1）驅動電路 驅動電路是將主控電路中CPU產生的六個PWM信號，經光電隔離和放大后，作為逆變電路的換流器件（逆變模塊）提供驅動信號。 對驅動電路的各種要求，因換流器件的不同而異。同時，一些開發(fā)商開發(fā)了許多適宜各種換流器件的專用驅動模塊。有些品牌、型號的變頻器直接采用專用驅動模塊。但是，大部分的變頻器采用驅動電路。從修理的角度

39、考慮，這里介紹較典型的驅動電路。圖2.2是較常見的驅動電路（驅動電路電源見圖2.3）。 驅動電路由隔離放大電路、驅動放大電路和驅動電路電源組成。三個上橋臂驅動電路是三個獨立驅動電源電路，三個下橋臂驅動電路是一個公共的驅動電源電路。 2）保護電路 當變頻器出現異常時，為了使變頻器因異常造成的損失減少到最小，甚至減少到零。每個品牌的變頻器都很重視保護功能，都設法增加保護功能，提高保護功能的有效性。 在變頻器保護功能的領域，廠商可謂使盡解數，作好文章。這樣，也就形成了變頻器保護電路的多樣性和復雜性。有常規(guī)的檢測保護電路，軟件綜合保護功能。有些變頻器的驅動電路模塊、智能功率模塊、整流逆變組合模塊等，內

40、部都具有保護功能。 圖2.4所示的電路是較典型的過流檢測保護電路。由電流取樣、信號隔離放大、信號放大輸出三部分組成。3）開關電源電路 開關電源電路向操作面板、主控板、驅動電路及風機等電路提供低壓電源。圖2.5富士G11型開關電源電路組成的結構圖。直流高壓P端加到高頻脈沖變壓器初級端，開關調整管串接脈沖變壓器另一個初級端后，再接到直流高壓N端。開關管周期性地導通、截止，使初級直流電壓換成矩形波。由脈沖變壓器耦合到次級，再經整流濾波后，獲得相應的直流輸出電壓。它又對輸出電壓取樣比較，去控制脈沖調寬電路，以改變脈沖寬度的方式，使輸出電壓穩(wěn)定。 4）主控板上通信電路 當變頻器由可編程（PLC）或上位計

41、算機、人機界面等進行控制時，必須通過通信接口相互傳遞信號。圖2.6是LG變頻器的通訊接口電路。頻器通信時，通常采用兩線制的RS485接口。西門子變頻器也是一樣。兩線分別用于傳遞和接收信號。變頻器在接收到信號后傳遞信號之前，這兩種信號都經過緩沖器A1701、75176B等集成電路，以保證良好的通信效果。 所以，變頻器主控板上的通信接口電路主要是指這部分電路，還有信號的抗干擾電路。 5）外部控制電路 變頻器外部控制電路主要是指頻率設定電壓輸入，頻率設定電流輸入、正轉、反轉、點動及停止運行控制，多檔轉速控制。頻率設定電壓（電流）輸入信號通過變頻器內的A/D轉換電路進入CPU。其他一些控制通過變頻器內

42、輸入電路的光耦隔離傳遞到CPU中。變頻器開關電源電路變頻器開關電源主要包括輸入電網濾波器、輸入整流濾波器、變換器、輸出整流濾波器、控制電路、保護電路。我們公司產品開關電源電路如下圖，是由UC3844組成的開關電路：開關電源主要有以下特點:1,體積小,重量輕:由于沒有工頻變頻器，所以體積和重量吸有線性電源的2030%2，功耗小，效率高：功率晶體管工作在開關狀態(tài)，所以晶體管的上功耗小，轉化效率高，一般為6070%，而線性電源只有3040%二極管限幅電路限幅器是一個具有非線性電壓傳輸特性的運放電路。其特點是：當輸入信號電壓在某一范圍時，電路處于線性放大狀態(tài)，具有恒定的放大倍數，而超出此范圍，進入非線

43、性區(qū)，放大倍數接近于零或很低。在變頻器電路設計中要求也是很高的，要做一個好的變頻器維修技術員，了解它也相當重要。1、 二極管并聯(lián)限幅器電路圖如下所示：2、二極管串聯(lián)限幅電路如下圖所示：變頻器控制電路組成如圖1所示，控制電路由以下電路組成：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動電路，以及逆變器和電動機的保護電路。在圖 1點劃線內，無速度檢測電路為開環(huán)控制。在控制電路增加了速度檢測電路，即增加速度指令，可以對異步電動機的速度進行控制更精確的閉環(huán)控制。 1)運算電路將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定

44、逆變器的輸出電壓、頻率。 2)電壓、電流檢測電路 與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。 3)驅動電路 為驅動主電路器件的電路，它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。 4)I/0輸入輸出電路 為了變頻器更好人機交互，變頻器具有多種輸入信號的輸入 (比如運行、多段速度運行等)信號，還有各種內部參數的輸出“比如電流、頻率、保護動作驅動等)信號。 5)速度檢測電路 以裝在異步電動軸機上的速度檢測器 (TG、PLG等)的信號為速度信號，送入運算回路，根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。 6)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

45、作或抑制電壓、電流值。 逆變器控制電路中的保護電路，可分為逆變器保護和異步電動機保護兩種，保護功能如下變頻器驅動電路的HCPL-316J特性HCPL-316J是由Agilent公司生產的一種IGBT門極驅動光耦合器，其內部集成集電極發(fā)射極電壓欠飽和檢測電路及故障狀態(tài)反饋電路，為驅動電路的可靠工作提供了保障。其特性為：兼容CMOS/TYL電平；光隔離，故障狀態(tài)反饋；開關時間最大500ns；“軟”IGBT關斷；欠飽和檢測及欠壓鎖定保護；過流保護功能；寬工作電壓范圍(1530V)；用戶可配置自動復位、自動關閉。 DSP與該耦合器結合實現IGBT的驅動，使得IGBT VCE欠飽和檢測結構緊湊，低成本且

46、易于實現，同時滿足了寬范圍的安全與調節(jié)需要。 HCPL-316J保護功能的實現 HCPL-316J內置豐富的IGBT檢測及保護功能，使驅動電路設計起來更加方便，安全可靠。其中下面詳述欠壓鎖定保護(UVLO) 和過流保護兩種保護功能的工作原理： (1)IGBT欠壓鎖定保護(UVLO)功能 在剛剛上電的過程中，芯片供電電壓由0V逐漸上升到最大值。如果此時芯片有輸出會造成IGBT門極電壓過低，那么它會工作在線性放大區(qū)。HCPL316J芯片的欠壓鎖定保護的功能(UVLO)可以解決此問題。當VCC與VE之間的電壓值小于12V時，輸出低電平，以防止IGBT工作在線性工作區(qū)造成發(fā)熱過多進而燒毀。示意圖詳見圖

47、1中含UVLO部分。 圖1 HCPL-316J內部原理圖(2)IGBT過流保護功能 HCPL-316J具有對IGBT的過流保護功能，它通過檢測IGBT的導通壓降來實施保護動作。同樣從圖上可以看出，在其內部有固定的7V電平，在檢測電路工作時，它將檢測到的IGBT CE極兩端的壓降與內置的7V電平比較，當超過7V時，HCPL-316J芯片輸出低電平關斷IGBT，同時，一個錯誤檢測信號通過片內光耦反饋給輸入側，以便于采取相應的解決措施。在IGBT關斷時，其CE極兩端的電壓必定是超過7V的，但此時，過流檢測電路失效，HCPL-316J芯片不會報故障信號。實際上，由于二極管的管壓降，在IGBT的CE 極

48、間電壓不到7V時芯片就采取保護動作。 整個電路板的作用相當于一個光耦隔離放大電路。它的核心部分是芯片HCPL-316J，其中由控制器(DSP-TMS320F2812)產生XPWM1及XCLEAR*信號輸出給HCPL-316J，同時HCPL-316J產生的IGBT故障信號FAULT*給控制器。同時在芯片的輸出端接了由NPN和PNP組成的推挽式輸出電路,目的是為了提高輸出電流能力，匹配IGBT驅動要求。當HCPL-316J輸出端VOUT輸出為高電平時，推挽電路上管(T1)導通，下管(T2)截止， 三端穩(wěn)壓塊LM7915輸出端加在IGBT門極(VG1)上，IGBT VCE為15V，IGBT導通。當H

49、CPL-316J輸出端VOUT輸出為低電平時，上管(T1)截止，下管(T1)導通，VCE為-9V，IGBT關斷。以上就是IGBT的開通關斷過程。一、先來了解模電和數電的區(qū)別模電和數電的區(qū)別很多剛進入電子行業(yè)，自動化行業(yè)的人士對模似電子電路和數字電子電路存在一些疑惑，由其是剛進這行的人更是不明了，當然在接觸變頻器維修與維護時肯定要熟悉。所謂模似電子電路實際是相對數字電子電路而言。模電：一般指頻率在百兆HZ以下，電壓在數十伏以內的模似信號以及對此信號的分析/處理及相關器件的運用。百兆HZ以上的信號屬于高頻電子電路范疇。百伏以上的信號屬于強電或高壓電范疇。數電：一般指通過數字邏輯和計算去分析、處理信

50、號，數字邏輯電路的構成以及運用。數電的輸入和輸出端一般由模電組成，構成數電的基本邏輯元素就是模電中三級管飽和特性和截止特性。由于數電可大規(guī)模集成，可進行復雜的數學運算，對溫度、干擾、老化等參數不敏感，因此是今后的發(fā)展方向。但現實世界中信息都是模似信息（光線、無線電、熱、冷等），模電是不可能淘汰的，但就一個系統(tǒng)而言模電部分可能會減少。理想構成為：模似輸入AD采樣（數字化）數字處理DA轉換模似輸出。二、運放與比較器區(qū)別運算放大器與專用比較器在變頻器主控板的控電路中比較常見，它的作用也不用我去形容了，做這行的都比我清楚。1、 運放可以連接成為比較輸出，比較器就是比較。那么市面上為何單獨出售

51、兩種產品，他們有相同和不同之處是什么呢？2、 比較器輸出一般是OC便于電平轉換；比較器沒有頻補，SLEW RATE比同級運放大，但接成放大器易自激。比較器的開環(huán)增益比一般放大器高很多，因此比較器正負端小的差異就引起輸出端變化。3、 頻響是一方面，另處運放當比較器時輸出不穩(wěn)定，不一定能滿足后級邏輯電路的要求。4、 比較器為集電極開路輸出，容易輸出TTL電平，而運放有飽和壓降，使用不便。關于運算放大器與專用比較器的區(qū)別可分為以下幾點：1、 比較器的翻轉速度快，大約在NS數量級，而運放翻轉速度一般為US數量級（特殊高速運放除外）2、  運放可以輸入負反饋電路，

52、而比較器不能使用負反饋，雖然比較器也有同相和反相兩個輸入端，便因為其內部沒有相位補償電路，如果輸入負反饋，電路不能穩(wěn)定工作，內部無相位補償電路，這也是比較器比運放速度快的原因。3、  運放輸入初級一般采用推挽電路，雙極性輸出，而多數比較器輸出極為集電級開路結構，所以需要上拉電阻，單極性輸出，容易和數字電路連接。三、肖特基二極管和快恢復二極管又什么區(qū)別 快恢復二極管是指反向恢復時間很短的二極管（5us以下），工藝上多采用摻金措施，結構上有采用PN結型結構，有的采用改進的PIN結構。其正向壓降高于普通二極管（1-2V），反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復和超快恢復兩個等級。

53、前者反向恢復時間為數百納秒或更長，后者則在100納秒以下。 肖特基二極管是以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎的二極管，簡稱肖特基二極管(Schottky Barrier Diode），具有正向壓降低（0.4-0.5V）、反向恢復時間很短（10-40納秒），而且反向漏電流較大，耐壓低，一般低于150V，多用于低電壓場合。這兩種管子通常用于開關電源。肖特基二極管和快恢復二極管區(qū)別：前者的恢復時間比后者小一百倍左右，前者的反向恢復時間大約為幾納秒！前者的優(yōu)點還有低功耗，大電流，超高速！電氣特性當然都是二極管阿！快恢復二極管在制造工藝上采用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關速度,同時也能得到較高

54、的耐壓.目前快恢復二極管主要應用在逆變電源中做整流元件.肖特基二極管：反向耐壓值較低40V-50V，通態(tài)壓降0.3-0.6V，小于10nS的反向恢復時間。它是具有肖特基特性的“金屬半導體結”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除材料外，還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導體材料采用硅或砷化鎵，多為N型半導體。這種器件是由多數載流子導電的，所以，其反向飽和電流較以少數載流子導電的PN結大得多。由于肖特基二極管中少數載流子的存貯效應甚微，所以其頻率響僅為RC時間常數限制，因而，它是高頻和快速開關的理想器件。其工作頻率可達100GHz。并且，MIS（金屬絕緣體半導體）肖特基二極管可以用來制作太陽

55、能電池或發(fā)光二極管?？旎謴投O管：有0.8-1.1V的正向導通壓降，35-85nS的反向恢復時間，在導通和截止之間迅速轉換，提高了器件的使用頻率并改善了波形?？旎謴投O管在制造工藝上采用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關速度,同時也能得到較高的耐壓.目前快恢復二極管主要應用在逆變電源中做整流元件.四、變頻器用電解電容在電路中的作用1，濾波作用，在電源電路中，整流電路將交流變成脈動的直流，而在整流電路之后接入一個較大容量的電解電容，利用其充放電特性，使整流后的脈動直流電壓變成相對比較穩(wěn)定的直流電壓。在實際中，為了防止電路各部分供電電壓因負載變化而產生變化，所以在電源的輸出端及負載的電源輸入

56、端一般接有數十至數百微法的電解電容由于大容量的電解電容一般具有一定的電感，對高頻及脈沖干擾信號不能有效地濾除，故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001-0.lpF的電容，以濾除高頻及脈沖干擾2，耦合作用：在低頻信號的傳遞與放大過程中，為防止前后兩級電路的靜態(tài)工作點相互影響，常采用電容藕合為了防止信號中韻低頻分量損失過大，一般總采用容量較大的電解電容。二、電解電容的判斷方法電解電容常見的故障有，容量減少，容量消失、擊穿短路及漏電，其中容量變化是因電解電容在使用或放置過程中其內部的電解液逐漸干涸引起，而擊穿與漏電一般為所加的電壓過高或本身質量不佳引起。判斷電源電容的好壞一般采用萬用表的電阻檔進行測量具

57、體方法為：將電容兩管腳短路進行放電，用萬用表的黑表筆接電解電容的正極。紅表筆接負極(對指針式萬用表，用數字式萬用表測量時表筆互調)，正常時表針應先向電阻小的方向擺動，然后逐漸返回直至無窮大處。表針的擺動幅度越大或返回的速度越慢，說明電容的容量越大，反之則說明電容的容量越小如表針指在中間某處不再變化，說明此電容漏電，如電阻指示值很小或為零，則表明此電容已擊穿短路因萬用表使用的電池電壓一般很低，所以在測量低耐壓的電容時比較準確，而當電容的耐壓較高時，打時盡管測量正常，但加上高壓時則有可能發(fā)生漏電或擊穿現象三、電解電容的使用注意事項1、電解電容由于有正負極性，因此在電路中使用時不能顛倒聯(lián)接。在電源電

58、路中，輸出正電壓時電解電容的正極接電源輸出端，負極接地，輸出負電壓時則負極接輸出端，正極接地當電源電路中的濾波電容極性接反時，因電容的濾波作用大大降低，一方面引起電源輸出電壓波動，另一方面又因反向通電使此時相當于一個電阻的電解電容發(fā)熱當反向電壓超過某值時，電容的反向漏電電阻將變得很小，這樣通電工作不久，即可使電容因過熱而炸裂損壞2加在電解電容兩端的電壓不能超過其允許工作電壓，在設計實際電路時應根據具體情況留有一定的余量，在設計穩(wěn)壓電源的濾波電容時，如果交流電源電壓為220時變壓器次級的整流電壓可達22V，此時選擇耐壓為25V的電解電容一般可以滿足要求但是，假如交流電源電壓波動很大且有可能上升到250V以上時，最好選擇耐壓30V以上的電解電容。 3，電解電容在電路中不應靠近大功率發(fā)熱元件，以防因受熱而使電解液加速干涸4、對于有正負極性的信號的濾波，可采取兩個電解電容同極性串聯(lián)的方法，當作一個無極性的電容。五、色環(huán)電阻估算為了使廣大的初學者能夠迅速地算出色環(huán)電阻的阻值，筆者根據實踐經驗總結出速算色環(huán)電阻的“順口溜”獻給廣大的初學者。      現在常用的色環(huán)電阻多為四環(huán)電阻，也有少數是五環(huán)電阻，而且五環(huán)電阻屬于精密電阻，誤差很小。兩種 色環(huán)電阻的表示方法見圖1，舉例說明見圖2，其包環(huán)含義