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1、变 频 器 的 原 理 与 结 构,变频器的原理异步电动机的转速,异步电动机的转速按照下列公式计算：式中：n1为气隙旋转磁场的转速，称为同步速，单位：转每分。其中：f为电机供电电源频率，工频频率为50Hz或60Hzp为气隙旋转磁场的极数,由电机的结构决定，为2，4，6，8，对50Hz工频，2级，4级，6级，8级电机的同步转速分别为：3000，1500，1000，750转每分同步转速实际上也是异步电机理想空载的情况下的转速，这时，转子的转速与定子所产生的旋转磁场转速相同，相对静止，称为同步。,转差率,式中的s为转子相对于气隙旋转磁场的转速差与同步速之比，称为转差率。通常情况下，转差率很小，在8以
2、内，所以普通异步电动机的额定转速总是接近于同步转速，如2910转每分，1430转每分，975转每分，742转每分等等。,电机的调速方式,转差调速变极调速变频调速,转差调速,通过改变电机转差的方法调节转速称为转差调速。转差调速的实现是非常困难的。对最常见的鼠笼式异步电动机，除了改变供电电压外，无法实现转差调速。对于绕线转子电机，其转子回路中可以另外串入电阻，通过改变转子的阻值，可以改变异步电机的机械特性曲线，具体讲就是改变产生最大转矩的转速，从而可以对应于负载转矩的转速，即工作点。,变极调速,电机具有多套绕组或一套绕组构成不同的接法，形成不同的极（对）数。对应于不同的极数，同步速不同，转速就不同
3、。优点：不需要外加调速装置，只需接触器切换不同的绕组接法。缺陷：只能实现有限的有级调速。调速精度低，反应慢。绕组接法复杂，可靠性差。电机效率和功率因数低。电机成本高。不能频繁切换。,变频调速,最好的方法就是变频调速，也就是改变电源频率，使得同步转速成比例变化，负载转速就可以与电源频率成正比地变化。这种装置称为变频器变频调速的优点：效率高，功率因数高。数字智能化，易于控制和调节。固态硬件，可靠性高。可用于快速频繁起停，正反转等。动态和静态精度高。容易集成到系统中。起动和运行电流小。适用于廉价可靠的鼠笼式异步电动机。,变频调速目前已经成为异步电机调速的主流，现在已经可以控制同步电机等的调速。,变频
4、器容量的选择,一般来说，变频器的额定电流要大于电机的额定电流。1、同功率电机的额定电流因磁极数而异，磁极数越大，额定电流越大。一般的变频器的额定电流是参照4极电机的。2、变频器的额定电流因开关频率而异。开关频率越大，额定电流越小。,变频器的结构,通常变频器的结构为交直交，也就是将单相或三相交流电压整流成为直流电压（ACDC)，然后再将直流“逆变”成为所需频率的三相交流电压（DCAC)。变频器最主要的部分是逆变部分，而且有生产厂家单独生产逆变部分，所以有时又将变频器称为逆变器。由于电机和变频器原理的原因，在额定电压以下，在改变输出频率的同时，也要改变输出电压的有效值，这种形式称为可变电压，可变频
5、率，故又将变频器称为VVVF.,变频器的主回路,变频器的主回路 进线,变频器的进线电源可以是三相380-500V，或三相200240V，也可以是单相200240V；也可以是690V。电源电压在690V以下称为低压变频器，1000V以上称为中压或高压变频器。进线电源的相序不影响电机的转向。,变频器的主回路 EMC滤波器,EMC滤波器用来抑制变频器对周围设备的射频干扰。在变频器通电时，EMC滤波器通过接地电容产生对地电流，尤其是上电瞬间会产生较大的漏电流。变频器一般应用于工业场合，用接地的方式进行安全保护。应用于民用配电场合时，有时无安全接地，而采用漏电开关(RCD)，有时会因此发生RCD误脱扣，
6、这是正常的。解决的办法是将图中的接地断开。,变频器的主回路 整流桥,大多数变频器采取三相全波整流，整流器件为功率二极管。三相全波整流获得的直流输出电压为进线电压有效值的1.35倍，例如电网电压为400V，则这时直流母线电压为540V左右。但随着负载的波动，直流母线电压也会波动。单整流桥获得的电压波形每个周波有六个波头，称为六波头整流或六脉冲整流，这时的进线电流存在6m+1/6m-1次谐波，如5，7，11，13，。,变频器的主回路 预充电电阻和预充电接触器,上电瞬间，整流桥输出端将产生峰值1.414U的电压，对储能电容快速充电。为了保护储能电容，需要在直流母线中串联一个电阻。在变频器上电时，整流
7、桥通过该电阻向整流桥充电，充电结束后（如直流母线电压上升到额定电压的70%）以上后，需要用接触器将该电阻旁路掉。在整个运行过程中，该电阻不起作用。该电阻称为预充电电阻，该接触器称为预充电接触器或预充电继电器。如果电网电压不稳定导致瞬间大幅度跌落，会引起预充电回路频繁动作，导致其损坏。,变频器的主回路 储能电容,变频器运行过程中需要相对稳定的直流母线电压，用储能电容保证。该电容的形式为电解电容，对于中大功率变频器，需要将多个电容并联。当变频器处于过载的过程中，瞬间会把直流母线电压拉低；处于发电（制动）过程中，瞬间会升高直流母线电压，若太高，变频器则停止输出。有些应用中，为了提高变频器的动态能力，
8、或者在断电瞬间保持变频器斜坡停车，需要外加蓄电池或电容，需要考虑回路其它部件的承受能力。,制动单元和制动电阻,制动单元是一个或一组晶体管,与制动电阻串联之后,接在直流母线上.当直流母线电压超过某规定电压时,制动晶体管导通,直流母线电容和电机向制动电阻释放能量.使直流母线电压降低,降低到另一规定电压后,制动晶体管截止.所以制动电阻的作用是能耗制动.图中Tfr为制动晶体管,PA-PB连接制动电阻,PA-PB之间的二极管为保护用续流二极管.当变频器驱动负载需要克服惯性快速减速或停车时,或位能性负载持续下降时,需要进行能耗制动.,变频器的主回路 逆变桥,逆变桥是变频器的核心部分,其作用是将直流电压通过6个桥臂可控硅的反复轮流通断形成所需要的幅值和频率变化的三相交流输出电压.逆变桥的桥臂的可控硅的类型主要是IGBT绝缘珊双极型晶体管.通过逆变桥,直流电压被斩波成为高频率的脉冲电压,由于它是由逆变管反复开关形成,所以其频率称为开关频率.,谢 谢！,
