变频器基本原理-学习资料
变频器的原理
一、变频器是把工频电源 (50Hz 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主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，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，有时还需要一个进行转矩计算的 CPU 以及一些相应的电路。二、通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作'变频器'。该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（ DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（ AC）。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的 n0，使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。
变频器的组成
一、组成
1. 整流器 ，它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。
2. 中间电路，有以下三种作用：
a. 使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。
b. 通过开关电源为各个控制线路供电。
c. 可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能。 3. 逆变器 ，将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。
4. 控制电路 ，它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号。其主要组成部分是：输出驱动电路、操作控制电路。
5. 控制电路主要功能是：
a. 利用信号来开关逆变器的半导体器件。
b. 提供操作变频器的各种控制信号。
c. 监视变频器的工作状态，提供保护功能。二、变频器主电路由输入、整流、滤波、逆变四部分组成，三相交流电经整流滤波变为直流，直流再逆变为频率电压任意可调的三相交流电。直流中间环节并联电容，由于大电容的作用，主电路直流电压比较平稳，内阻很小，具有电压源的特性，属电压型变频器，在异步电动机的调速系统中，因电动机为感性负载，电容同时兼作缓冲无功功率的储能元件。 逆变部分采用为门极可关断晶闸管。逆变部分的每个桥臂均由一个门极可关断晶闸管和一个反向并联的续流二极管所组成，续流二极管的作用是为负载的滞后电流提供一条反馈到直流电源的通道，故又称为回馈二极管。逆变器采用正弦波脉宽调制式，整流部分直接采用不可控二极管整流器件，使电网侧功率因数和波形大大改善。三、变频器通常分为 4 部分：高容量电容、控制器、逆变器和整流单元 . 国内变频器的品牌也挺多有汇川、英威腾、三晶变频器等等
1、整流回路：使用的是三相全桥整流。它把工频交流电源通过桥式整流变换为直流电源。四象限变频器一般用 IGBT 作为整流器件，由于其功率方向可逆，通过控制 IGBT 可以将母线电压回馈至电网，进行能量回馈制动。
2、滤波回路：在整流回路后的直流电压中， 含有电源 6 倍频率（300Hz）的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也会使直流电压波动。为了抑制电压波动， 一般采用电解电容吸收脉动电压 ( 电
流) 。变频器容量大时，还应考虑在直流回路加装直流电抗器。
3、逆变回路：同整流回路相反，逆变回路是将整流后的直流电源变换为所要求的频率的交流电源，通过单片机控制逆变模块 (IGBT) 以一定的顺序和时间导通、关断就可以得到 3 相交流输出，并且频率可以按需要任意调节。其控制方式有 V/F 控制和矢量控制等。
4、能耗制动回路：
异步电动机在再生制动区域运行时 ( 转差率为负 ) ，会变为发电机向变频器注入能量，变频器将再生能量存于滤波回路的电解电容中，使直流电压升高。通常情况下，由机械系统 ( 含电动机 ) 惯量积累的能量比电解电容可以储存的能量大。需要快速减速停车时，应设置能耗制动回路把再生能量消耗掉，以免直流回路电压上升超过保护值，引起变频器过压保护。
5、除上述主回路外，变频器还必须有控制回路。控制回路一般由电源、驱动、控制芯片等部分组成。充电回路，充电回路一般由充电电阻和旁路开关组成。
变频器的作用一、变频器的作用可以降低电力线路电压波动，因为电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常，采用了艾米克变频器后，变频器的作用能在零频零压时逐步启动，这样能最大程度的消除电压下降；工业领域的同仁们都知道变频器应用非常广泛，因为变频器的作用非常大。二、变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，应用了现代的科学技术，价格昂贵但性能良好，内部结构复杂但使用简单，所以不只是用于启动电动机，而是广泛的应用到各个领域，各种各样的功率、各种各样的外形、各种各样的体积、各种各样的用途等都有。随着技术的发展，成本的降低，变频器一定还会得到更广泛的应用。三、现在就变频器的作用做一个简单的介绍。
1、可以加速功能可控，从而按照用户的需要进行平滑加速； 2、控制电机运行速度：电机的和设备停止方式可控，使整个设备和系统更加安全，寿命也会相应增加； 3、控制电机的启动电流，充分降低启动电流，使电机的维护成本降低；
4、还可以减少机械传动部件的磨损，从而降低采购成本 , 同时可以提高系统稳定性；
5、可以减少对电网的冲击，就不会造成峰谷差值过大的问题。
交一直一交变频器是由哪几部分组成的各部分的作用分别是什么
1、主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类 : 电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的'整流器'，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的'平波回路'，以及将直流功率变换为交流功率的'逆变器'。
2、整流器二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。
3、平波回路在整流器整流后的直流电压中，含有电源 6 倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。
4、逆变器同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使 6 个开关器件导通、关断就可以得到 3 相交流输出。以电压型 pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。 控制电路 是给异步电动机供电 （电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的'运算电路'，主电路的'电压、电流检测电路'，电动机的'速度检测电路'，将运算电路的控制信号进行放大的 '驱动电路'，以及逆变器和电动机的'保护电路'组成。（1）运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频
率。
（2）电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。
（3）驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。（4）速度检测电路 : 以装在异步电动机轴机上的速度检测器 (tg 、plg 等) 的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。（5）保护电路 : 检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。
变频器的组成和原理变频器有以下组件：逆变模块、整流模块、整流桥、控制板、驱动板、主回路板、电源板、分线板、制动电阻、电解电容器、金属膜电容器、电阻器、继电器、接触器、快速熔断器、 RS485接口、 RS232接口、电流传感器、散热风机、散热器、充电电阻、光耦、温控开关、电源厚膜组件、频率厚膜组件、缺相厚膜组件、快速三极管、主回路端子排、控制回路端子排、接线端子、充电指示灯、压敏电阻等。变频器在维修中经常要用到上述配件。除此之外，外部部件还有：制动单元、输入电抗器、输出电抗器、直流电抗器、标准键盘、远控键盘、远控电源、远控电缆、自动控制专用接口板、 RS232/RS485总线适配器、 RS232总线分配器、 RS232总线电缆、 RS485通信电缆、机壳、机箱、机柜、变频器说明书等。
变频器原理介绍变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（ VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制 4 个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为 IGBT 三相桥式逆变器，且输出为 PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。最低运行频率：即电机运行的最小转速，电机在低转速下运行时，其散热性能很差，电机长时间运行在低转速下，会导致电机烧毁。而且低速时，其电缆中的电流也会增大，也会导致电缆发热。
最高运行频率：一般的变频器最大频率到 60Hz，有的甚至到 400 Hz，高频率将使电机高速运转， 这对普通电机来说，其轴承不能长时间的超额定转速运行，电机的转子是否能承受这样的离心力。载波频率：载波频率设置的越高其高次谐波分量越大，这和电缆的长度，电机发热，电缆发热变频器发热等因素是密切相关的。电机参数：变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。跳频：在某个频率点上，有可能会发生共振现象，特别在整个装置比较高时；在控制压缩机时，要避免压缩机的喘振点。