通用变频器原理与变频器选用原则

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1、通用变频器原理与变频器选用原则一．通用变频器原理与变频器选用原则1引言目前，变频器在我国的应用正高速上升，但不少人员在应用方面常遇到困惑，需要一本详细的指导性的专门文献。本文试图从应用角度系统地讲述常见技术性问题，以对变频器应用涉足不深的人员有所帮助。考虑到所面向的对象，文中没有高深的数学，但基本原理和丰富的多年实践经验积累，相信会对读者有所收益。2通用变频器基本原理本资料所述通用变频器是指适用于工业通用电机和一般变频电机、并由一般电网供电(单相220V、三相380V50Hz)、作调速控制的变频器。此类

2、变频器由于工业领域的广泛使用已成为变频器的主流。调速的基本原理基于以下公式:式(1)中:n1—同步转速(r/min);f1—定子供电电源频率(Hz);P—磁极对数。一般异步电机转速n与同步转速n1存在一个滑差关系式(2)中:n—异步电机转速(r/min);S—异步电机转差率。由(2)式可知，调速的方法可通过改变f1、P、S其中任意一种达到，对异步电机最好的方法是改变频率f1，实现调速控制。由电机理论，三相异步电机每相电势的有效值与下式有关。式(3)中:E1—定子每相电势有效值(V);f1—定子供电电源频

3、率(Hz);N1—定子绕组有效匝数;Фm—定子磁通(Wb)。由(3)式可分成两种情况分析:(1).在频率低于供电的额定电源频率时采用恒转矩调速。（恒转矩调速(speedcontrolofmotorwithconstanttorque)在全部调速范围内，电动机输出转矩的最大允许值不变的调速方法。恒转矩调速概述45通用变频器原理与变频器选用原则在调速中，磁通为常值(通常为额定磁通)，I.(电枢电流)受电机发热的限制，其长期工作电流的最大值为额定电流，也为常值。因此，电动机的最大允许电磁转矩也为常值。恒转矩调

4、速原理　　恒转矩调速是用来表征电动机采用这种调速时的负载能力，并不是指电动机的实际负载。电动机采用恒转矩调速时，如果拖动恒转矩负载运行，并使电动机的负载转矩等于额定转矩，则不论运行在什么转速上，电枢电流I几都不变，电动机被合理利用，负载的恒转矩要求也得到满足.这种恒转矩调速与恒转矩负载的配合关系称为匹配.如果恒转矩调速的电动机拖动恒功率负载，不能做到匹配.因为这时只能按低速运行转速选配合适的电动机，这时的负载转矩等于电动机最大允许输出转矩或最大允许电磁转矩，电动机得到合理利用.但当运行在高速时，由于负载

5、是恒功率性质，高速时转矩小，低于最大允许输出转矩，而恒转矩调速时磁通(通常为额定磁通值)不变，I必然减小。)变频器设计时为维持电机输出最大转矩不变，必须维持每极气隙磁通Фm不变，从(3)式可知，也就是要使E1/f1=常数。如忽略定子漏阻抗压降，可以认为供给电机的电压U1与频率f1按相同比例变化，即U1/f1=常数。但是在频率较低时，定子漏阻抗压降已不能忽略，因此要人为地提高定子电压，以作漏抗压降的补偿，维持E1/f1≈常数，此时变频器输出U1/f1关系如图1中的曲线2，而不再是曲线1。图1U/f关系多数

6、变频器在频率低于电机额定频率时,输出的电压U1和频率f1类似图1中曲线2,并且随着设置不同,可改变补偿曲线的形状，使用者要根据实际电机运行情况调整。(2)在频率高于定子供电的额定电源频率时采用恒功率调速。（恒功率调速就是控制电机使其能输出的最大功率是恒定的，也就是额定电压<就是最大电压>、额定电流。）此时变频器的输出频率f1提高，但变频器的电源电压由电网电压决定，不能继续提高。根据公式(3)，E1不能变，f1提高必然使Фm下降，由于Фm与转矩成正比，因此也就使转矩下降，转矩虽然下降了，但因转速升高了，所

7、以它们两的乘积并未变，转矩与转速的乘积表征着功率。因此这时候电机处在恒功率(描述错误。是不是在恒功率输出得看是不是恒功率负载。)输出的状态下运行。异步电机变频调速恒转矩和恒功率区域状态的特性如图2所示。45通用变频器原理与变频器选用原则图2异步电机调速时的输出特性由以上分析可知通用变频器对异步电机调速时，输出频率和电压是按一定规律改变的，在额定频率以下，变频器的输出电压随输出频率升高而升高，即所谓变压变频调速(VVVF)。而在额定频率以上，电压并不变，只改变频率。实际上多数变频调速场合是用于额定频率以下

8、，低频时采用的补偿都是为了解决低频转矩的下降，其采用的方式多种多样。有矢量控制技术，直接转矩控制技术以及拟超导技术(森兰变频特有专利技术)等等。其作用不外乎动态地改变低频时的变频器输出电压、输出相位或输出频率，也就是利用电路和电脑技术，实时地而不是固定地改变图2中曲线1的形状达到低速时力矩提升，并且稳定运行，又不至于电流太大而造成故障。图3通用变频器基本电路通用变频器的基本电路如图3所示，它由4个主要部分组成，分别是:1—整流部分，把交流电