《变频器应用》word版

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1、变频器应用方法第一节变频器概述一、变频器的基本类型变频器是一种将频率固定的交流电转换成频率、电压可调的交流电的电源装置。变频器的种类繁多，故有多种分类方法：1、按变频器的工作电压，可分为高压变频器和低压变频器。工作电压380V的为低压变频器；而3kV～10kV的则为高压变频器（又称中压变频器）。2、按变频器主电路结构可分为交-直-交型和交-交型变频器。变频器的输入端输入固定频率的三相交流电，经过全波整流电路整流成直流电，然后又经逆变电路变换成频率和电压任意可调的三相交流电输出作为电动机电源的变频器为交-直-交型；而输入端输入固定频率的三相交流电，未经中间的整流环节，直

2、接变换为频率和电压可调的三相交流电输出的变频器则为交-交型，多用于低速、大功率电机的驱动。3、按变频器主回路中整流后的直流环节的结构分为电压型和电流型变频器。整流电路与逆变电路间并联有大容量电容器，成为电压源给逆变电路供电的称电压型变频器。整流电路与逆变电路间串联有大电抗器，成为电流源给逆变电路供电的称电流型变频器。电压型和电流型变频器的主要特点见前面章节。4、按变频器的控制方式可分为U/f恒定控制型、正弦PWM控制型、矢量控制型和直接转矩控制等。U/f恒定控制是在改变电动机电源频率的同时改变电动机电源电压，使电动机的磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的效率、功

3、率因数不下降。此种控制方式多用于风机、泵类机械的节能运行以及对调速范围要求不高的电动机开环运行场合。其主要缺点是低速运行性能较差、电磁转矩减小，为此常采用在低速时适当提升输出电压的方法进行补偿。为使输出电压尽量的接近正弦，并提高变频器的工作效率，可采用SPWM控制方法，请参见前面章节的介绍。普通的SPWM控制方法未考虑负载电路参数对转子磁通的影响，使得系统的动、静特性不能满足要求较高的应用场合，如交流伺服系统。矢量控制是一种高性能的控制方式，它基于异步电动机的动态数学模型，分别控制电动机的转矩电流和励磁电流，使得交流电动机具有与直流电动机相类似的控制性能。直流电动机具

4、有两套绕组：励磁绕组和电枢绕组，两套绕组在机械上是独立的，在空间上互差90°；两套绕组在电气上也是分开的，由两组独立的电源供电。在励磁电流恒定时，直流电动机产生的电磁转矩和电枢电流成正比，控制直流电动机的电枢电流即可控制电动机的转矩，因而直流电动机具有良好的控制性能，可方便地构成速度、电流双闭环控制，使得系统具有良好的动、静态性能。异步电动机亦有两套绕组，定子绕组和转子绕组，笼式异步电动机只有定子绕组和外部电源连接，在定子绕组中流过定子电流，转子绕组只是通过电磁感应在绕组中产生转子电流，同时将定子侧的电磁能量转变为机械能供给负载，因此定子电流可分为两个分量：励磁电流分

5、量和转子电流分量。由于励磁电流只是定子电流的一部分，很难像直流电动机那样仅仅控制异步电动机的定子电流即可达到控制电动机转矩的目的，事实上异步电动机的电磁转矩与定子电流并不成比例，定子电流大并不能保证电动机的电磁转矩大，如异步电动机起动时，定子电流几乎是额定电流的5～7倍，但起动转矩仅仅是额定转矩的0.8～1.2倍。如果根据异步电动机的动态数学模型，它具有和直流电动机相同的动态方程式，若再选择合适的控制策略，异步电动机即能得到和直流电动机相类似的控制性能，这就是矢量控制。直接转矩控制是利用定子电压的空间电压矢量PWM为基准，通过磁链、转矩的直接控制，确定逆变器的开关状态

6、来实现的。而矢量控制则是以转子磁通的空间矢量为基准，故矢量控制方式需要电动机的参数多，要进行复杂的等效变换，调节过程需要若干个开关周期才能完成，故响应时间较长，往往大于100ms。而直接转矩控制只需要电动机的定子电阻一个参数，不必进行等效变换，故动态响应快，只需1～5ms，适用于需要快速转矩响应的大惯性拖动系统，如电动机车及交流伺服拖动系统等。4．按变频器的负载类型可分为：恒转矩负载、恒功率负载和二次方律负载型。恒转矩负载（T为恒值），指即使转速变化，转矩也不大变化的负载，如传送带、搅拌机、提升机等负载。恒功率负载（T、n的乘积为定值），指转速越高，转矩越小的负载，如

7、机床主轴，轧钢、造纸、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等负载。在各种风机、泵类中，随叶轮的转动，空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与转速n的二次方成正比，称二次方律负载。这类负载所需的功率与速度的三次方成正比。当所需风量、流量减少时，利用变频器通过调速的方式来调节风量、流量，可以大幅度的节约电能。由于变频器的类型、负载类型的多样性，为具体的控制对象配置一套合适变频系统，是正确设计和选用变频器的一项重要工作。二、变频器的基本工作原理低压交-直-交型变频器的内部基本结构框图见图8-1，它由主电路和控制电路两大部分组成。变频器内部的主电路主要由输