變頻器工作原理分析

1、變頻器對變頻器的介紹變頻器綜合了電子技術(shù)、電機(jī)控制、計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等多種技術(shù)為一體。是一種廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的電力設(shè)備，它通過控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度來滿足其需求。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”。該設(shè)備首先要把三相或單相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）。變頻器同時改變輸出頻率與電壓，也就是改變了電機(jī)運(yùn)行曲線上的n0，使電機(jī)運(yùn)行曲線平行下移。因此變頻器可以使電機(jī)以較小的啟動電流，獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩，即變頻器可以啟動重載負(fù)荷。 變頻器具有調(diào)壓、調(diào)頻、穩(wěn)壓、調(diào)速等基本功能，應(yīng)用了現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)，價格昂

2、貴但性能良好，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜但使用簡單，所以不只是用于啟動電動機(jī)，而是廣泛的應(yīng)用到各個領(lǐng)域，各種各樣的功率、各種各樣的外形、各種各樣的體積、各種各樣的用途等都有。隨著技術(shù)的發(fā)展，成本的降低，變頻器一定還會得到更廣泛的應(yīng)用。 變頻器工作原理 變頻器主要由整流變頻器主要由整流(交流變直流交流變直流)、濾波、逆變、濾波、逆變(直流變交流直流變交流)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成的。制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成的。 工作原理：工作原理： 整流器整流器 最近大量使用的是二級管的變流器，它把工頻電源變換為直最近大量使用的是二級管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組

3、晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再功率方向可逆，可以進(jìn)行再平波回路平波回路 在整流器整流后的直流電壓中，含有電源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，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壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓(電流電流)。裝置容量小。裝置容量小時，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用時，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。簡單的平波

4、回路。 逆變器逆變器 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，以所確定的時間使流功率，以所確定的時間使6個開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得個開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到到3相交流輸出。以電壓型相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關(guān)時間和逆變器為例示出開關(guān)時間和電壓波形。電壓波形。 控制電路是給異步電動機(jī)供電控制電路是給異步電動機(jī)供電(電壓、頻率可調(diào)電壓、頻率可調(diào))的主電路提供控制信號的的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的回路，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路運(yùn)算電路”，主電路的，主電路的“電壓、電流檢測電電壓、電流檢測電

5、路路”，電動機(jī)的，電動機(jī)的“速度檢測電路速度檢測電路”，將運(yùn)算電路的控制信號進(jìn)行放大的，將運(yùn)算電路的控制信號進(jìn)行放大的“驅(qū)動電路驅(qū)動電路”，以及逆變器和電動機(jī)的，以及逆變器和電動機(jī)的“保護(hù)電路保護(hù)電路”組成。組成。 (1)運(yùn)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(jìn)運(yùn)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(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、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。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(qū)動電路：驅(qū)動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使

6、主電路器件導(dǎo)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件導(dǎo)通、關(guān)斷。通、關(guān)斷。 (4)速度檢測電路速度檢測電路:以裝在異步電動機(jī)軸機(jī)上的速度檢測器以裝在異步電動機(jī)軸機(jī)上的速度檢測器(tg、plg等等)的信的信號為速度信號，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動機(jī)按指令速度運(yùn)號為速度信號，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。 (5)保護(hù)電路保護(hù)電路:檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時，檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)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(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流為了防止逆變器和異步電動機(jī)損壞，使逆變器停

7、止工作或抑制電壓、電流值。值。 概述概述 主電路是給異步電動機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電主電路是給異步電動機(jī)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(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整整流器流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動

8、的，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路平波回路”，以及將，以及將直流功率變換為交流功率的直流功率變換為交流功率的“逆變器逆變器”?？刂齐娐纷冾l器工作原理圖 隨著技術(shù)的發(fā)展，成本的降低，變頻器一定還會得到更廣泛的應(yīng)用。西門子變頻器的工作原理：交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位： n 60 f(1 s)/p (1) 式中 n 異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速； f 異步電動機(jī)的頻率； s 電動機(jī)轉(zhuǎn)差率； p 電動機(jī)極對數(shù)。 由式 (1) 可知，轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 成正比，只要改變頻率 f 即可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率 f 在 0 50Hz 的范圍內(nèi)變化時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。西門子變頻器就是通過改變

9、電動機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。西門子MICROMASTE變頻器的選用 MM420具有模塊化設(shè)計。操作面板和通訊模塊可以不使用任何工具，非常方便的用手進(jìn)行更換，MM420適合用于各種變速驅(qū)動系統(tǒng)裝置，尤其適合用于水泵，風(fēng)機(jī)和傳送帶系統(tǒng)的驅(qū)動裝置。MM430適合用于工業(yè)部門的水泵和風(fēng)機(jī)。比420具有更多的輸入輸出端，還具有優(yōu)化的帶有手動，自動切換的操作面板，以及自適應(yīng)功能的軟件。MM440更厲害了。適合用于各種變速驅(qū)動裝置。尤其適合用于吊車和起重系統(tǒng)，立體倉儲系統(tǒng)，食品，飲料和煙草工業(yè)以及包裝工業(yè)的定位系統(tǒng)。這些應(yīng)用對象要求變頻器具有比常規(guī)應(yīng)用更高的技術(shù)性能和

10、更快的動態(tài)響應(yīng)。 BOP基本操作板面 BOP在變頻器中是一種基本操作板面，是三個英文字母的縮寫（Basic operation panel ） BOP上按鍵的作用 如何利用BOP修改參數(shù) BOP的使用U/f控制及U/f控制的原理 變壓變頻調(diào)速簡稱u/f控制。由電機(jī)知識可知異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率有以下關(guān)系：n=60f(1-s)/p （1）式中：n-電機(jī)的轉(zhuǎn)速（r/min）P-磁極對數(shù)：S-轉(zhuǎn)差率（%）f-電源頻率（HZ）從式（1）可以看出，改變電源頻率就可以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。另外，根據(jù)異步電機(jī)的電勢公式知道，外加電壓近似地與頻率和磁通的乘積成正比。即UEC1f（2）式中C1為常數(shù)。 因此有：E/fU/f（3）若外加電壓不變，則磁通隨頻率而改變，如頻率f下降，磁通會增加，造成磁路飽和，勵磁電流增加，功率因數(shù)下降，鐵心和線圈過熱，顯然這是不允許的。為此，要在降頻的同時還要降壓，這就要求頻率與電壓協(xié)調(diào)控制。此外，在很多場合，為了保