变频器的基本知识

1、变频器的基本知识 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 变频器的基本学问 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 基本概念： 1. vvvf 转变电压、转变频率(variable voltage and variable frequency)的缩写。 2. cvcf 恒电压、恒频率(constant voltage and constant frequency)的缩写。 3.各国使用的沟通供电电源，无论是用于家庭 还是用于工厂，其电压和频率均200v/60hz (50hz)或100v/60hz(50hz)。 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 为了产生可变的电压和

2、频率，该设备首 先要把三相或单相沟通电变换为直流电 (dc)。然后再把直流电(dc)变换为三 相或单相沟通电(ac),我们把实现这种 转换的装置称为“变频器”(inverter)。 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电 产品中不仅有电机(例如空调等),还有荧光灯等 产品。用于电机掌握的变频器，既可以转变电压， 又可以转变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于 调整电源供电的频率。汽车上使用的由电池(直流 电)产生沟通电的设备也以“inverter”的名称进行 出售。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。 例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器

3、用 于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 变频器的作用是通过转变电源的频率来转变 电机的转速，也就是通常所说的变频调速。 变频器由顺变器、中间滤波环节、逆变器三 部分组成。顺变器的作用是将定压定频的沟通电 变换为可调直流电，通过电压型或电流型滤波器 为逆变器供应直流电源。逆变器将直流电源变为 可调频率的沟通电。顺变器和逆变器都是晶闸管 三相桥式电路。滤波器由电容或电抗器组成，为 逆变器供应稳定的电压源或电流源。 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 变频器主要由整流(沟通变直流)、滤 波、再次整流(直流变沟通)、制动单元、 驱动

4、单元、检测单元微处理单元等组成的。 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 1. 电机的旋转速度为什么能够自由地转变？ 【 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 50hz 3000 r/min 4极电机 50hz 1500 r/min 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 在工业中所使用的大部分电机均为感应式交 流电机。感应式沟通电机(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。 由电机的工作原理打算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 转

5、变该值来调整电机的速度。 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 变频器是把工频电源(50hz或60hz)变 换成各种频 率的沟通电源，以实现电机的变速运行的设备， 其中掌握电路完成对主电路的掌握，整流电路将 沟通电变换成直流电，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成 沟通电。对于如矢量掌握变频器这种需要大量运 算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算 的cpu以及一些相应的电路。变频调速是通过改 变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 变频技术是应沟通电机无级调速的需要而诞 生的。20世纪60年月以后，

6、电力电子器件经受了 scr(晶闸管)、gto(门极可关断晶闸管)、bjt(双 极型功率晶体管)、mosfet(金属氧化物场效应 管)、sit(静电感应晶体管)、sith(静电感应晶闸 管)、mgt(mos掌握晶体管)、mct(mos掌握晶 闸管)、igbt(绝缘栅双极型晶体管)、hvigbt(耐 高压绝缘栅双极型晶闸管)的进展过程，器件的更 新促进了电力电子变换技术的不断进展。 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 20世纪70年月开头，脉宽调制变压变频 (pwm-vvvf)调速讨论引起了人们的高度 重视。20世纪80年月，作为变频技术核心 的pwm模式优化问题吸引着人们的深厚兴 趣

7、，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波 pwm模式效果最佳。20世纪80年月后半期 开头，美、日、德、英等发达国家的vvvf 变频器已投入市场并获得了广泛应用。 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 脉宽调制的基本原理 脉宽调制(pwm)是利用微处理器的数字 输出来对模拟电路进行掌握的一种特别有 效的技术，广泛应用在从测量、通信到功 率掌握与变换的很多领域中。 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 模拟电路模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的辨别 率都没有限制。9v电池就是一种模拟器件，由于它的输 出电压并不精确地等于9v,而是随时间发生变化，并可 取任何实数值。与此类似，

8、从电池汲取的电流也不限定 在一组可能的取值范围之内。模拟信号与数字信号的区 别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集 合之内，例如在0v, 5v这一集合中取值。 模拟电压和电流可直接用来进行掌握，如对汽车收音 机的音量进行掌握。在简洁的模拟收音机中，音量旋钮 被连接到一个可变电阻。拧动旋钮时，电阻值变大或变 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 小；流经这个电阻的电流也随之增加或削减，从而转变了 驱动扬声器的电流值，使音量相应变大或变小。与收音机 一样，模拟电路的输出与输入成线性比例。 尽管模拟掌握看起来可能直观而简洁，但它并不总是 特别经济或可行的。其中一点就是，模拟电路简

9、单随时间 漂移，因而难以 调整。能够解决这个问题的精密模拟电路 可能特别浩大、笨重(如老式的家庭立体声设备)和昂贵。 模拟电路还有可能严峻发热，其功耗相对于工作元件两端 电压与电流的乘积成正比。模拟电路还可能对噪声很敏感， 任何扰动或噪声都确定会转变电流值的大小。 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 数字掌握通过以数字方式掌握模拟电路，可以大幅度降低系统的成 本和功耗。此外，很多微掌握器和dsp已经在芯片上包含了 pwm掌握器，这使数字掌握的实现变得更加简单了。 简而言之，pwm是一种对模拟信号电平进行数字编码的方 法。通过高辨别率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对 一个详细模

10、拟信号的电平进行编码。pwm信号仍旧是数字的， 由于在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(on), 要么完全无(off)。电压或电流源是以一种通(on)或断(off)的 重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电 被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要 带宽足够，任何模拟值都可以使用pwm进行编码。 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 图显示了三种不同的pwm信号。图a是一个占空 比为10%的pwm输出，即在信号周期中，10%的 时间通，其余90%的时间断。图b和图c显示的分 别是占空比为50%和9

11、0%的pwm输出。这三种 pwm输出编码的分别是强度为满度值的10%、 50%和90%的三种不同模拟信号值。例如，假设 供电电源为9v,占空比为10%,则对应的是一个 幅度为0.9v的模拟信号。 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 图中使用9v电池来给一个白炽灯泡供电。假如将连接电池和 灯泡的开关闭合50ms,灯泡在这段时间中将得到9v供电。 假如在下一个50ms中将开关断开，灯泡得到的供电将为0v。 假如在1秒钟内将此过程重复10次，灯泡将会点亮并象连接 到了一个4.5v电池(9v的50%)上一样。这种状况下，占空比 为50%,调制频率为10hz。 变频器的基本学问 项目十一 变

12、频器的检查与保养 大多数负载(无论是电感性负载还是电容性负 载)需要的调制频率高于10hz。设想一下假如灯 泡先接通5秒再断开5秒，然后再接通、再断 开。占空比仍旧是50%,但灯泡在头5秒钟内 将点亮，在下一个5秒钟内将熄灭。要让灯泡取得 4.5v电压的供电效果，通断循环周期与负载对开 关状态变化的响应时间相比必需足够短。要想取 得调光灯(但保持点亮)的效果，必需提高调制频 率。在其他pwm应用场合也有同样的要求。通常 调制频率为1khz到200khz之间。 变频器的基本学问 项目十一 变频器的检查与保养 变频器的一般分类 变频器的一般分类 1、按变换的环节分类： 、按变换的环节分 类： 可分为交-交变频器，即将工频沟通直 接变换成频率电压可调的沟通，又称直接 式变频器；交-直-交变频器，则是先把工频 沟通通过整流器变成直流，然后再把直流 变换成频率电压可调的沟通，又称间接式 变频器，是目前广泛应用的通用型变频器。 变频