变频器基本工作原理

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1、变频器技术交流电气传动基础知识—电气传动系统概述定义以交流（直流）电动机为动力拖动各种生产机械的系统我们称之为交流（直流）电气传动系统，也称交流（直流）电气拖动系统系统构成中间传动机构交流电源输入终端机械交流电机直流调速装置直流输出皮带轮、齿轮箱等曳引机等直流电机交流调速装置交流输出执行机构变频器电气传动基础知识—电气传动的目的和意义序号意义有代表意义的行业或设备1节能风机、水泵、注塑机2提高产品质量机床、印刷、包装等生产线3提高环境质量电梯、中央空调目的根据设备和工艺的要求通过改变电机速度或输出转矩改变终端设备的速度或转矩意义注：并不是所有的设备使用电气传动装置后都可以节能电气传动

2、基础知识—交流电机的机械特性交流异步电机的机械特性公式n＝60f/p(1-s)n：电机转速f：给电机供电的交流电频率p：电机极对数s：转差率T：电机力矩N：速度n0额定异步机机械特性最大交流同步电机的机械特性公式n＝60f/pn：电机转速f：给电机供电的交流电频率p：电机极对数n0额定最大T：电机力矩同步机机械特性交流异步电机广泛应用在传动系统中交流同步电机目前已开始在纺织、电梯等行业广泛使用电气传动基础知识—电气传动系统基本工作原理电力传动系统运动方程式T电机转矩>T负载转矩－－－加速运行T电机转矩

3、电气传动系统性能高低的最重要因素T电机转矩－T负载转矩P电机功率＝T电机转矩×N电机速度×K常数MT电机转矩T负载转矩中间传动机构终端机械电气传动基础知识—电气传动系统工作原理速度模式：以控制转速恒定为目的，控制设备根据设定速度要求自动调整电机转矩适应外部的负载变化，达速时电机转矩等于负载转矩应用：如常规调速系统（电梯、各类生产线），转矩模式以控制电机转矩恒定为目的，达速时电机转矩等于负载转矩，但电机的运转速度不确定，如果控制不当可能会引起传动设备超速损坏等事故为保证系统安全，必须额外考虑限速或超速保护应用：如：开卷/收卷T电机转矩－T负载转矩MT电机转矩T负载转矩中间传动机构终端机

4、械电气传动基础知识—电气传动系统负载特性传动机构电动机生产机械负载特性摩擦恒转矩生产流水线起重行走速度T负载转矩势能恒转矩电梯起重机提升恒功率速度越低，负载转矩越大机床开卷机/收卷机变转矩速度越低，负载转矩越小风机水泵负载转矩大小于与转速无关电气传动基础知识—交流电气传动系统的特点交流电气传动系统特点：控制对象：交流电动机控制原理复杂，有多种调速方式性能较差，对硬件要求较高电机无电刷，无换向火化问题电机功率设计不受限电机不易损坏，适应恶劣现场基本免维护70年代以前直流占主导地位，交流调速只在大功率电机调速上使用目前交流调速已经占主导地位调速方式名称控制对象特点变极调速交流异步电动机有

5、级调速，系统简单，最多4段速调压调速无级调速，调速范围窄电机最大出力能力下降，效率低系统简单，性能较差转子串电阻调速变频调速交流异步电动机交流同步电动机真正无级调速，调速范围宽电机最大出力能力不变，效率高系统复杂，性能好可以和直流调速系统相媲美早晚发展时间电气传动基础知识—交流电气传动系统的发展历程变频器基础知识—变频器定义及其特点什么是变频器变频器是交流电气传动系统的一种,是将交流工频电源转换成电压、频率均可变的适合交流电机调速的电力电子变换装置，英文简称VVVF(VariableVoltageVariableFrequency变压变频）变频器的控制对象三相交流异步电机和三相交流同

6、步电机，电机极数可选.序号优点1平滑软启动，降低启动冲击电流，减少变压器占有量，确保电机安全2在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度3无级调速，调速精度大大提高4电机正反向无需通过接触器切换5非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制变频调速的优势（与其它交流电机调速方式对比）变频器基础知识—变频器定义及其特点变频器基础知识—变频技术发展历程控制算法功率半导体技术V/F控制SCRGTR矢量控制IGBT计算机技术单片机DSPIGBT大容量化更高速率和容量如：矩阵式变频器大功率传动使用变频器，体积大，价格高未来发展方向完美无谐波PWM技术SPWM技术PWM优化新一代开

7、关技术无速度矢量控制电流矢量V/F70年代80年代60年代90年代高速DSP专用芯片00年代超静音变频器开始流行解决了GTR噪声问题变频器性能大幅提升大批量使用，取代直流算法优化更大容量更高开关频率PWM技术空间电压矢量调制技术变频器体积缩小，开始在中小功率电机上使用变频器基础知识—变频器分类供电电源低压220V/1PH、220V/3PH、380V/3PH高压3000、6000、10000V/3PH控制算法通用内置V/F控制方式，简单，性能一般高性能内置矢