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1、变频器工作原理 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？ 1:r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm. 例如：2极电机50Hz3000r/min 4极电机50Hz1500r/min 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，
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
3、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？ 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
4、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 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,P60Hz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)
5、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温度比较低时就增大变频器保护电流值. 海拔高度:海拔高度增加,对散热和绝缘性能都有影响.一般1000m以下可以不考虑.以上每1000米降容5%就可以了. 6.矢量控制是怎样改善电机的输出转矩能力的？ *1:转矩提升 此功能增加变频器的输出电压（主
6、要是低频时），以补偿定子电阻上电压降引起的输出转矩损失，从而改善电机的输出转矩。 改善电机低速输出转矩不足的技术 使用矢量控制，可以使电机在低速,如(无速度传感器时)1Hz（对4极电机，其转速大约为30r/min）时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩（最大约为额定转矩的150）。 对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足，变频器中需要通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。变频器的这个功能叫做转矩提升（*1）。 转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压，电机转矩并
7、不能和其电流相对应的提高。因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量（如励磁分量）。 矢量控制把电机的电流值进行分配，从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量（如励磁分量）的数值。 矢量控制可以通过对电机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增加电流的情况下，允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。 变频器结构 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算
8、的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。 1.整流器，它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。 2.中间电路，有以下三种作用： a.使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。 b.通过开关电源为各个控制线路供电。 c.可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能。 3.逆变器，将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。 4.控制电路，它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号。其主要组成部分是：输出驱动电路、操作控制电路。主要功能是： a.利用信号来开关逆变器的半导体器件。 b.提供操作变频器的各种控制信号。 c.监视变频器的工作状态，提供保护功能。
