变频器工作原理简介变频器工作原理简介.doc

变频器工作原理简介 ......... 1 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。 1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？. 结论：电机的旋转速度同频率成比例本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业中所使用的大部分电机均为此 类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的 极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不 是一个连续的数值（为 2 的倍数，例如极数为 2，4，6），所以一般不适和通过 改变该值来调整电机的速度。 另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可 以被自由的控制。 因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。 n = 60f/p n： 同步速度 f： 电源频率 p： 电机极对数 结论：改变频率和电压是最优的电机控制方法 如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压(过励磁)， 　　导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。 　　例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从 50Hz 改变到 　　25Hz，这时变频器的输出电压就需要从 400V 改变到约 200V 2. 当电机的旋转速度（频率）改变时，其输出转矩会怎样？ .2 1： 工频电源 ：由电网提供的动力电源(商用电源) 　　2： 起动电流 ：当电机开始运转时，变频器的输出电流变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动 　　电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。 　　通常，电机产生的转矩要随频率的减小(速度降低)而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。 　　通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低 速区电机也可输出足够的转矩。 3. 当变频器调速到大于 50Hz频率时，电机的输出转矩将降低 2 　通常的电机是按 50Hz 电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内 给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te， P=Pe) 4. 变频器 50Hz以上的应用情况 .......... 　　变频器输出频率大于 50Hz 频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线 性关系下降。 　当电机以大于 50Hz 频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以 　　防止电机输出转矩的不足。 　　举例，电机在 100Hz 时产生的转矩大约要降低到 50Hz 时产生转矩的 1/2。因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速. (P=Ue*Ie) 　大家知道， 对一个特定的电机来说，其额定电压和额定电流是不变的。如变频器和电机额定值都是：15kW/380V/30A，电机可以工作在 50Hz 以上。 　　当转速为 50Hz 时，变频器的输出电压为 380V，电流为 30A，这时如果增大输出频率到 60Hz，变频器的最大输出电压电流还只能为 380V/30A，很显 然输出功率不变，所以我们称之为恒功率调速，这时的转矩情况怎样呢? 　　因为 P=wT (w：角速度，T：转矩)，因为 P 不变，w 增加了，所以转矩会相应减小。 　　我们还可以再换一个角度来看：电机的定子电压 U = E + I*R (I 为电流，R 为电子电阻，E 为感应电势) 　　可以看出，U，I 不变时，E 也不变。 　　而 E = k*f*X， (k：常数，f：频率，X：磁通)，所以当 f 由 50--60Hz 时， 　　X 会相应减小 　　对于电机来说，T=K*I*X，(K：常数，I：电流，X：磁通)，因此转矩 T 会 跟着磁通 X 减小而减小。 　　同时，小于 50Hz 时，由于 I*R 很小，所以 U/f=E/f 不变时，磁通(X)为常 　　数. 转矩 T 和电流成正比. 这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过 载(转矩)能力. 并称为恒转矩调速(额定电流不变--最大转矩不变) 结论：当变频器输出频率从 50Hz 以上增加时， 电机的输出转矩会减小.5. 其他和输出转矩有关的因素....... 　发热和散热能力决定变频器的输出电流能力，从而影响变频器的输出转矩能 力。 　　载波频率： 一般变频器所标的额定电流都是以最高载波频率， 最高环境温 度下能保证持续输出的数值. 降低载波频率，电机的电流不会受到影响。但元 器件的发热会减小。 　　环境温度：就象不会因为检测到周围