文档介绍：变频器知识大全
目录
基础篇
变频器的基础知识
变频器的工作原理
变频器控制方式
变频器的使用中遇到的问题和故障防范
变频器对周边设备的影响及故障防范
变频器技术发展方向预测
控制篇
通用变频器中基于 DSP 的数字控制器实现
基于 DSP 控制的三相 AC/AC 变频器控制方案的研究
应用篇
变频器在工程应用中需要注意的几个问题
变频器在中央空调中的应用
丹佛斯VLT变频器在纺织机械中的应用
西门子 MicroMaster 440 变频器在电梯控制系统中的应用
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基础篇
变频器的基础知识
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成交流电。对于如矢量控制
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。
变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20 世纪 60 年代
以后,电力电子器件经历了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 控制晶体管)、
MCT(MOS 控制晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高
压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程,器件的更新促进了电力电子变
换技术的不断发展。20 世纪 70 年代开始,脉宽调制变压变频(PWM
-VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20 世纪 80 年代,作为变
频技术核心的 PWM 模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣,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 年代后
半期开始,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。
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变频器的分类方法有多种,按照主电路工作方式分类,可以分为电
压型变频器和电流型变频器;按照开关方式分类,可以分为 PAM 控
制变频器、PWM 控制变频器和高载频 PWM 控制变频器;按照工作原
理分类,可以分为 V/f 控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控
制变频器等;按照用途分类,可以分为通用变频器、高性能专用变
频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。
VVVF:改变电压、改变频率 CVCF:恒电压、恒频率。各国使用的交
流供电电源,无论是用于家庭还是用于工厂,其电压和频率均为
400V/50Hz 或 200V/60Hz(50Hz),等等。通常,把电压和频率固定不
变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。
为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为
直流电(DC)。
用于电机控制的变频器,既可以改变电压,又可以改变频率。
变频器的工作原理
我们知道,交流电动机的同步转速表达式位:
n=60 f(1-s)/p (1)
式中
n———异步电动机的转速;
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f———异步电动机的频率;
s———电动机转差率;
p———电动机极对数。
由式(1)可知,转速 n 与频率 f 成正比,只要改变频率 f 即可改变电
动机的转速,当频率 f 在 0~50Hz 的范围内变化时,电动机转速调
节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节
的,是一种理想的高效率、高性能的调速手段。
变频器原理框图
变频器控制方式
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低压通用变频输出电压为 380~650V,输出功率为 ~400kW,工
作频率为 0~400Hz,它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方
式经历了以下四代。
1. U/f=C 的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式
其特点是控制电路结构简单、成本较低,机械特性硬度也较好,能
够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到广泛应
用。但是,这种控制方式在低频时,由于输出电压较低,转矩受定
子电阻压降的影响比较显著,使输出最大转矩减小。另外,其机械
特性终究没有直流电动机硬,动态转矩能力和静态调速性能都还不
尽如人意,且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化,转
矩响应慢、电机转矩利用率不高,低速时因定子电阻和逆变器死区
效应的存在而性能下降,稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控
制变频调速。
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