变频器的逆变电路和电压补偿原理图解分析

变频器1.说明变频器工作原理2.说明西门子变频器的使用方法3.检索控制方案的电路原理图

主要任务

变频器（Variable-frequencyDrive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。

变频器简介

变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，应用了现代的科学技术，价格昂贵但性能良好，内部结构复杂但使用简单。

不只是用于启动电动机，而是广泛的应用到各个领域，各种各样的功率、外形、体积、用途等都有。随着技术的发展，成本的降低，变频器一定还会得到更广泛的应用。

变频器简介

变频器工作原理主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分。

变频器主要组成：

滤波

制动单元

驱动单元

检测单元

微处理单元

整流（交流变直流）

逆变（直流变交流）

说明变频器工作原理IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

把三相交流电变换为直流电（DC），然后再把直流电变换为三相或单相交流电（AC）。

变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，

说明变频器工作原理

BOP是基本操作面板，英文全称BasicOperationpanel。

BOP可以改变变频器的各个参数。为了利用BOP设定参数，必须首先拆下状态显示屏(SDP)，并装上（BOP）。BOP

具有7

段显示的五位数字，可以显示参数的序号和数值，报

警和故障信息，以及设定值和实际值。参数的信息不能用BOP

存储。▲：Fn:

↔：0：关闭Jog：P：▼：

1：开启

BOP简介

说明使用西门子变频器使用方法

逆变电路

io波形随负载而异，若是感性负载，当V1或V2通时，io和uo同方向，直流侧向负载提供能量，VD1或VD2通时，io和uo反向，电感中贮能向直流侧反馈，VD1、VD2使io连续，起反馈或续流作用。

逆变电路uUN´为负载到电源中点N´的电压uuv=uUN´

-uVN´

uuN=uUN´

-uNN´

逆变电路uuv=uUN´

-uVN´

uuN=uUN´

-uNN´

uUN´为负载到电源中点N´的电压

U／f控制意义：

表示变频器的输出电压和输出频率同步的成比例的变化。异步电动机的转矩是电动机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，如果电压一定而只降低频率，那么电动机的磁通就过大，磁回路饱和，激磁电流上升，严重时将烧坏电动机。因此，频率与电压要成比例的变化，即使电动机的磁通一定。V-F控制的原理：

是产生一个震荡频率的电路叫做压控震荡器，是一个压敏电容，当受到一个变化的电压时候它的容量会变化，变化的电容引起震荡频率的变化，产生变频。把这个受控的频率用于控制输出电压的频率，使得受控的电机的转速变化。U/F控制

磁场转速方程为no=——

，转差率为S=——S=——=1-——n=（1-s）*no=————e=-——

U/F控制60fpno-nnono-nnonon60f(1-s)pdtdΨ

由法拉第电磁感应定律可知，=-N——dΦ

dt假设Φ=Φm*sin（ωt）

e=-jωΦmNcos（ωt）

e

=-j(2π/根号2)fΦNcos（ωt）写成相量形式，È=Ù=-j4.44fΦN

U/F控制È=Ù=-j4.44fΦN移项得Φ=U/(4.44K*f*N)电机的磁路设计都是按照一定的磁通量设计的，即T=N*Φ*I*cosφ

把所有公式总结起来，另外，电机的磁路设计都是按照一定的磁通量设计的，即T=K*Φ*I*cosφ

(T为电机转矩，cosφ为功率因数)

n=60f(1-s)/p

T=K*Φ*I*cosφ

Φ=U/(4.44K*f*N)由公式所知，若f↑，Φ↓，T↓，严重时电机停止，若f↓，Φ↑，磁通过大时，磁回路饱和，激磁电流上升，导致铁损急剧增加，功率因数下降，产生很大的尖峰电流，严重时将烧坏电动机。必须保证Φ为恒定，必须保证u/f为一个常量。U/f=4.44K*N*Φ(常数)

U/F控制

U/F控制基频以下变频调速的机械特性曲线noNnoanobnocTn

fN>fa>fb>

fcfNfafbfcT=3nU²

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sRr2πf[(sRS+Rr)²+s²(2πf)²(Ls+Lr)²]机械特性方程：f=pnO电机在基频下一般采用恒转矩控制。当f(频率)↑时，n(转速)↑,I(电流)不变，U(电压)↑，P(输出功率)↑，U/f不变，T(转矩)不变。图像上，当f(频率)↑时，图像向下平移，f(频率)越低，Tm(最大转矩)越小。当太小时，限制电机带载能力。适当提高电压(定子降压补偿)，可以增强带载能力。补偿定子降压后补偿定子降压前

U/F控制Tn基频以上变频调速的机械特性曲线noNnoanobnocfbfcfafNfN<fa<fb<

fc当在基频以上进行变频调速时，当n↑，Tm(最大转矩)↓，机械特性曲线上移，基本形状不变。而当f(频率)

↑,由于U不变，Φ(气隙磁通)

↓(Φ=U/(4.44K*f*N)

)，导致转矩减小，但同时n(转速)↑，可以认为输出功率不变，所以，基频以上变频调速属于弱磁恒功率调速。T=3nU²

——————————————————sRr[(sRS+Rr)²+s