浅析时下各种电器中流行的变频调速技术

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1、论文：浅析时下各种电器中流行的变频调速技术◎沈曙光（咸宁职业技术学院437600）摘要：对时下电机变频调速原理方式的一种分析，使人们从原理方面对一种较新技术作一点了解，从而在很多相关方面都能有所认识到变频调速技术并不神秘。关键词：电机变频调速近几年来只要到家电市场购买家电，常会碰到与电机调速有关的说明，导购员无不眩耀说产品是交流变频调速的，尤其是对于空调的调速方面说得最多，而一般的人们对于什么是变频调速技术并不了解，所以往往被说得无比神秘，其实并不尽然，本文对于这种调速方式进行一个简单的分析和描述:

2、首先，我们要对于电机的工作情况作一个简单的了解。因为多数电机都为交流异步电机，所以我们以异步电机为例。图1异步电机转子转动原理Sne,ifn0N转子导条Φ如右图说明异步电机转子转动的原理。当永久磁铁以转速n0反时针旋转时，闭合的转子导条因切割磁力线Φ而产生感应电动势e，其方向由右手定则判定。由感应电动势e产生的感应电流i与感应电动势e同方向，如图所示。在磁场中的转子导条因带电而受到电磁力f的作用，其方向由左手定则判定为反时针方向，该力使电机转子以转速n跟着磁铁旋转起来。但是，转子转速n一定要小于磁铁

3、转速n0，因为是带电的转子导条与磁铁之间的相对运动产生了电磁力，这就是“异步”的来历。了解了异步电机的转动原理再来了解异步电机的调速方法，从异步电动机的转速关系式（1）可见，要改变异步电动机的转速，可从下列三方面着手：1．改变电动机定子绕组的极对数p，以改变定子旋转磁场的转速n0，即变极调速；2．改变电动机的转差率s。改变转差率s的方法有下列几种：（1）改变加于定子的端电压U1，为此须用调压器调压。由式1可知，电磁转矩与定子的端电压U1的平方成正比，当U1下降时，电磁转矩、最大转矩和起动转矩均下降更

4、多，其机械特性如图2-7所示。由此可见，调压调速只适合于轻载，特别适合风机类负载。（2）改变定子电阻或电抗，为此须在定子中串入外电阻或电抗器；（3）改变转子电阻或电抗，为此采用绕线式电动机，在转子回路中串入外加电阻或电抗。由式2-6和2-7可见，随着转子回路中外加电阻的增大，最大转矩不变，最大转矩时的转差率sm增大；起动转矩在一定范围内会增大，机械特性如图2-8所示。（4）在转子回路中引入外加电势，即将转子感应电势整流为直流，再将直流逆变为交流，送回到交流电网中去，控制逆变器的逆变角，可改变逆变器的

5、电压，也即改变加于转子回路中的电势，从而实现调速，这种调速方法又称串级调速。3．变频调速当电源频率改变时，同步转速n0与频率成正比变化，于是电动机的转速n也随之改变。下面将详细说明异步电动机变频调速控制特性。以上三种方式都可以达到电机调速的目的，其中前两种是常见的方式，而第三种是近几年才开始流行的，那么为什么现在变频调速最活跃、发展最快呢?变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节能效果、广泛的适用范围及其它许多优点，主导交流调速的发展方向。其优异特性主要有：(1)调速时平滑性好，效

6、率高。低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。(2)调速范围较大，精度高。(3)起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。(4)变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。(5)易于实现过程自动化。(6)必须有专用的变频电源，目前造价较高。(7)在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。所以变频技术现在很流行，但是在变频的同时是不是就直接用来变速呢？实际是不可以的，为什么呢?以下就为变频调速方式的介绍和探讨：从上可知在交流变频中，重点要就要把交流电的频率改变，而用来改变频率是称为是交流变频控制芯

7、片芯片，也叫做变频器。1.变频器是变频调速系统中电动机的供电电源设备，其品质的优劣直接影响到交流调速系统的性能。与一般电源设备不同，为适应电压-频率协调控制的的需要，此类电源设备的输出电压有效值和频率必须同时可调，即必须是一种VVVF(VariableVoltageVariableFreguency)装置。依装置结构和变频原理不同，变频器分为直接变频器与间接变频器两类。直接变频器亦称交-交变频器，它直接将有效值和频率均固定的交流电压变换为两者均可调的交流电压，其示意图如图（2a)所示。（3a)电压源

8、型变频器（3b)电流源型变频器)整流器逆变器M3~L逆变器整流器M3~C（2a)直接变频器（2b)间接变频器交流电源（电压、频率均可调）M3~变频器交流电源（电压、频率均固定）交流电源（电压、频率均固定）交流电源（电压、频率均可调）逆变器整流器滤波器M3~直流电源间接变频器亦称交-直-交变频器，它首先将有效值和频率均固定的交流电压变换为直流电压，经滤波后再经逆变器变换为电压和频率均可调的交流电压，其示意图如图（2b)所示。装置中滤波器的作用是为了消除整流器与逆变器间因