浅谈变频器工作原理及应用

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1、浅谈变频器工作原理及应用［摘要］随着现代科学的飞速发展，变频器使用越来越广泛，不管是在工业设备上还是家用电器上都会用到变频器，普通的三相异步电动机，加装变频器后可实现调速功能，从而达到节能和保护机械设备的作用。本文通过对变频器工作原理的分析，查阅有关的规范和标准，结合我厂的实际生产情况，总结并得出了变频器的一般选型及相关变频器控制柜设计和配线规则等，为今后在实际工作屮对变频器进行合理有效的利用积累了宝贵经验。［关键词］变频器；分类；安装规范。中图分类号：TM411文献标识码：A文章编号：一、变频器的定义变频器是把工频电源(50Hz

2、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变频器主电路的控制，整流电路将交流电变换成为直流电，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变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，冇时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。二、变频器的基本原理及分类交流电动机的同步转速表达式位:n=60f(1—s)/p式中n电动机的转速；f电动机的频率；s电动机转差率；P电动机极对数。由上式我们可以知道

3、，转差率S不变，调节电动机电源频率f,电动机的转速n大致随之成正比变化。若要均匀地改变电动机电源频率f,则可平滑地改变电动机的转速，从而达到调节电动机转速的目的。目前国内外变频器种类很多，具体可按以下儿种方式进行分类。按变换环节分类交一直一交型变频器交一直一交型变频器是首先将工频交流电整流成直流电，通过滤波转换成较为平滑的直流电，再将平滑的直流电逆变成频率连续可调的交流电。由于其整个过程较容易控制，以及调频后的电动机特性等方面都有明显的优势。因此这种变频器得到广泛使用。2.交一交型变频器交一交型变频器是把工频交流电直接转换成频率连

4、续可调的交流电。其结构优点省去了屮间环节，变换效率高；但其连续可调的频率范围窄，一般为额定频率的1/2以下，所以它主要用于低速人容量的调速控制系统中。(-)按输入电压的相数分类1•三相变频器三相变频器的输入侧和输出侧都是三相交流电，目前绝大多数应用的都是三相变频器。2.单相变频器单相变频器的输入端是单相交流电，而输出侧是三相交流电。此类变频器的容量较小，常用于家用电器中对电动机的变频调速用。（三）按输出电压的调制方式分类1.脉幅调制PAM脉幅调制是通过调节输出脉冲的幅值來调节输出电压的一种方式。2.脉宽调制PWM脉宽调制是通过改变

5、输出脉冲的宽度和占空比来调节输出电压的一种方式。（四）按滤波方式分类1.电压型变频器这种变频器适用于在不超过容量限度的情况下，可以驱动多台电动机并联运行，具有良好的通用性。2.电流型变频器在交一直一交变频器中，其中间电路采用串联大电感滤波时，直流回路屮的电流波形比较平直，对负载来说基本上是一个恒流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波，这叫做电流源变频器，或称电流型变频器。（五）按电压等级分类1・低压型变频器此类变频器单相电压为220V~240V、三相电压为220V或380V〜460V,容量为0.2~280KVA,多则达500kVAo因

6、此，又把这类变频器称为中小容量变频器。2•高（屮）压型变频器高（中）压型变频器通常是指电压等级在lkV以上的人容量型变频器,其容量多为500kVA以上。三、变频器及外围设备的选择（-）变频器选型1、按照变频器内部直流电源的性质分为两种。电流型变频器适用于频繁急加减速的大容量电动机的传动控制，并在主电路不附加任何设备的情况下就可实现电动机的再生发电制动；电压型变频器则适用于多台电动机并联运行的传动控制，但需要在电源侧附加反并联逆变器，才可以实现电动机的再生发电制动。2、可根据受控电动机功率及现场安装条件选用合适的类型。一种是固定式，

7、功率一般在37kW以下；第二种是书本型，功率为0.2〜37kW,占用空间相对较小，安装时可紧密排列；第三种是装机/装柜型，功率为45~200kW,需要附加电路及整体固定壳体，休积较为庞大；第四种为柜型,控制功率为45〜1500kW,具备装机/装柜型的特点，且占用空间很大。3、从变频器的电压等级来看，冇单相AC230V,也冇三相AC208〜230V、380~460V、500~575V、660~690V等多个等级，应根据电动机的额定电压进行选择。4、变频器的防护等级分为IP10、IP20、IP30、IP40,分别能防止①50,012,

8、02.5,①1固体物进入。应根据变频器使用场所来选择相应的防护等级，以防止鼠害、异物等进入。5、从变频器的最高输出频率来看，有50Hz/60Hz.120Hz、240Hz或更高，应根据电动机的调速最大值进行选择。6、使用变频器驱动高速电机时，由于高速