變頻器基本原理及結(jié)構(gòu)

第1頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月Danfoss傳動(dòng)服務(wù)什么是變頻器?

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將固定頻率的電源(一般為380V,50HZ)變?yōu)轭l率和電壓可調(diào)的電能控制裝置

各國使用的交流供電電源，無論是用于家庭還是用于工廠，其電壓和頻率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz），等等。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(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC）。把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學(xué)術(shù)語為“inverter”(逆變器)。由于變頻器設(shè)備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產(chǎn)品本身就被命名為“inverter”，即：變頻器?，F(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVCPLUS變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。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(gè)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。

第2頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月Danfoss傳動(dòng)服務(wù)為什么要使用變頻器?

變頻器用來對電動(dòng)機(jī)(一般為交流異步電動(dòng)機(jī))進(jìn)行調(diào)速.電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變？

電機(jī)的轉(zhuǎn)速=120(秒)×頻率（Hz)/電機(jī)的磁極數(shù)-電機(jī)的轉(zhuǎn)差率

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電機(jī)的工作原理決定電機(jī)的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個(gè)連續(xù)的數(shù)值（為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2，4，6），所以不適和改變該值來調(diào)整電機(jī)的速度。另外，頻率是電機(jī)供電電源的電信號，所以該值能夠在電機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī)，這樣電機(jī)的旋轉(zhuǎn)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(jī)調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備。改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法。但是，如果僅改變頻率，電機(jī)將被燒壞。特別是當(dāng)頻率降低時(shí)，該問題就非常突出。為了防止電機(jī)燒毀事故的發(fā)生，變頻器在改變頻率的同時(shí)必須要同時(shí)改變電壓，例如：為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，變頻器的輸出頻率必須從50Hz改變到25Hz，這時(shí)變頻器的輸出電壓就必須從400V改變到約200V。電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變？第4頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月Danfoss傳動(dòng)服務(wù)為什么變頻器的頻率與電壓成比例的改變？

異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是電機(jī)的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴(yán)重時(shí)將燒毀電機(jī)。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓，使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。

第5頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月Danfoss傳動(dòng)服務(wù)采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)的起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩怎樣？

采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著電機(jī)的加速相應(yīng)提高頻率和電壓，起動(dòng)電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機(jī)種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流為6~7倍，因此，將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動(dòng)可以平滑地起動(dòng)(起動(dòng)時(shí)間變長)。起動(dòng)電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩；對于帶有轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能的變頻器，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為100%以上，可以帶全負(fù)載起動(dòng)。第6頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月Danfoss傳動(dòng)服務(wù)電動(dòng)機(jī)調(diào)速的目的:1.節(jié)能。如風(fēng)機(jī)，泵類負(fù)載2.工藝要求。如恒壓供水，空調(diào)控制，張力控制，

定位控制，同步控制。第7頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月Danfoss傳動(dòng)服務(wù)變頻器是一種高科技電子產(chǎn)品,它綜合了以下學(xué)科:電力電子技術(shù)(大功率器件:SCR,GTO,GTR,IGBT,IGCT,IEGT)微電子技術(shù)(超大規(guī)模集成電路,DSP處理芯片)自動(dòng)控制技術(shù)(PID控制,模糊控制,自適應(yīng)控制,神經(jīng)元控制等)電機(jī)控制理論(電壓矢量控制,磁通矢量控制,直接轉(zhuǎn)矩控制等)通訊技術(shù)(Profibus,Devicenet,Modbus等現(xiàn)場總線)

多種應(yīng)用知識(鋼鐵,造紙,紡織等等)第8頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月Danfoss傳動(dòng)服務(wù)DanfossVLT系列變頻器的基本結(jié)構(gòu)

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