變頻器工作原理圖解

1 變頻器的工作原理

變頻器分為 1 交---交型 輸入是交流，輸出也是交流

將工頻交流電直接轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流，又稱(chēng) 直接式變頻器

2 交—直---交型 輸入是交流，變成直流 再變成交流輸出

將工頻交流電通過(guò)整流變成直流電，然后再把直流電變成頻率、電壓、均可控的交流電

又稱(chēng)為間接變頻器。

多數(shù)情況都是交直交型的變頻器。

2 變頻器的組成

由主電路和控制電路組成

主電路 由整流器 中間直流環(huán)節(jié) 逆變器 組成

先看主電路原理圖

三相工頻交流電 經(jīng)過(guò)VD1 ~ VD6 整流后， 正極送入到緩沖電阻RL中，RL的作用是防止電流忽然變大。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間電流趨于穩(wěn)定后，晶閘管或繼電器的觸點(diǎn)會(huì)導(dǎo)通

短路掉緩沖電阻RL ，這時(shí)的直流電壓加在了濾波電容CF1、CF2 上，這兩個(gè)電容可以把脈動(dòng)的直流電波形變得平滑一些。由于一個(gè)電容的耐壓有限，所以把兩個(gè)電容串起來(lái)用。

耐壓就提高了一倍。又因?yàn)閮蓚�(gè)電容的容量不一樣的話(huà)，分壓會(huì)不同，所以給兩個(gè)電容分別并聯(lián)了一個(gè)均壓電阻R1、R2 ，這樣，CF1 和CF2 上的電壓就一樣了。

繼續(xù)往下看，HL 是主電路的電源指示燈，串聯(lián)了一個(gè)限流電阻接在了正負(fù)電壓之間，這樣三相電源一加進(jìn)來(lái)，HL就會(huì)發(fā)光，指示電源送入。

接著，直流電壓加在了大功率晶體管VB的集電極與發(fā)射極之間，VB的導(dǎo)通由控制電路控制，VB上還串聯(lián)了變頻器的制動(dòng)電阻RB，組成了變頻器制動(dòng)回路。我們知道，

由于電極的繞組是感性負(fù)載，在啟動(dòng)和停止的瞬間都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的反向電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)反向電壓的能量會(huì)通過(guò)續(xù)流二極管VD7~VD12使直流母線(xiàn)上的電壓升高，這個(gè)電壓

高到一定程度會(huì)擊穿逆變管V1~V6 和整流管VD1~VD6。當(dāng)有反向電壓產(chǎn)生時(shí)，控制回路控制VB導(dǎo)通，電壓就會(huì)通過(guò)VB在電阻RB釋放掉。當(dāng)電機(jī)較大時(shí)，還可并聯(lián)外接電阻。

一般情況下“+”端和P1端是由一個(gè)短路片短接上的，如果斷開(kāi)，這里可以接外加的支流電抗器，直流電抗器的作用是改善電路的功率因數(shù)。

直流母線(xiàn)電壓加到V1~V6 六個(gè)逆變管上，這六個(gè)大功率晶體管叫IGBT ，基極由控制電路控制。控制電路控制某三個(gè)管子的導(dǎo)通給電機(jī)繞組內(nèi)提供電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

例如：某一時(shí)刻，V1 V2 V6 受基極控制導(dǎo)通，電流經(jīng)U相流入電機(jī)繞組，經(jīng)V W 相流入負(fù)極。下一時(shí)刻同理，只要不斷的切換，就把直流電變成了交流電，供電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

為了保護(hù)IGBT，在每一個(gè)IGBT上都并聯(lián)了一個(gè)續(xù)流二極管，還有一些阻容吸收回路。主要的功能是保護(hù)IGBT，有了續(xù)流二極管的回路，反向電壓會(huì)從該回路加到直流母線(xiàn)

上，通過(guò)放電電阻釋放掉。

變頻器主電路引出端子

控制電路原理圖

上圖就是變頻器控制電路的原理示意圖。上半部為主電路，下半部為控制電路。主要由控制核心CPU 、輸入信號(hào)、輸出信號(hào)和面板操作指示信號(hào)、存儲(chǔ)器、LSI 電路組成。

外接電位器的模擬信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換將信號(hào)送入CPU，達(dá)到調(diào)速的目的。外接的開(kāi)關(guān)量信號(hào)也經(jīng)由與非門(mén)送入控制CPU。

變頻器基礎(chǔ)原理知識(shí)

1.變頻器基礎(chǔ)

1: VVVF 是 Variable Voltage and Variable Frequency 的縮寫(xiě)，意為改變電壓和改變頻率，也就是人們所說(shuō)的變壓變頻。

2: CVCF 是 Constant Voltage and Constant Frequency 的縮寫(xiě)，意為恒電壓、恒頻率，也就是人們所說(shuō)的恒壓恒頻。

我們使用的電源分為交流電源和直流電源，一般的直流電源大多是由交流電源通過(guò)變壓器變壓，整流濾波后得到的。交流電源在人們使用電源中占總使用電源的95％左右。

無(wú)論是用于家庭還是用于工廠，單相交流電源和三相交流電源，其電壓和頻率均按各國(guó)的規(guī)定有一定的標(biāo)準(zhǔn)，如我國(guó)大陸規(guī)定，直接用戶(hù)單相交流電為220V，三相交流電線(xiàn)電壓為380V，頻率為50Hz，其它國(guó)家的電源電壓和頻率可能于我國(guó)的電壓和頻率不同，如有單相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，標(biāo)準(zhǔn)的電壓和頻率的交流供電電源叫工頻交流電。

通常，把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱(chēng)作“變頻器”。

為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC），這個(gè)過(guò)程叫整流。

把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學(xué)術(shù)語(yǔ)為“inverter”(逆變器)。

一般逆變器是把直流電源逆變?yōu)橐欢ǖ墓潭�頻率和一定電壓的逆變電源。對(duì)于逆變?yōu)轭l率可調(diào)、電壓可調(diào)的逆變器我們稱(chēng)為變頻器。

變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要是用在三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速用，又叫變頻調(diào)速器。

對(duì)于主要用在儀器儀表的檢測(cè)設(shè)備中的波形要求較高的可變頻率逆變器，要對(duì)波形進(jìn)行整理，可以輸出標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價(jià)格的15－－20倍。

由于變頻器設(shè)備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產(chǎn)品本身就被命名為“inverter”，即：變頻器。

變頻器也可用于家電產(chǎn)品。使用變頻器的家電產(chǎn)品中，不僅有電機(jī)（例如空調(diào)等），還有熒光燈等產(chǎn)品。

用于電機(jī)控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。但用于熒光燈的變頻器主要用于調(diào)節(jié)電源供電的頻率。

汽車(chē)上使用的由電池（直流電）產(chǎn)生交流電的設(shè)備也以“inverter”的名稱(chēng)進(jìn)行出售。

變頻器的工作原理被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。例如計(jì)算機(jī)電源的供電，在該項(xiàng)應(yīng)用中，變頻器用于抑制反向電壓、頻率的波動(dòng)及電源的瞬間斷電。

2. 電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變？

n = 60f/p(1-s) n: 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 f: 電源頻率 p: 電機(jī)磁極對(duì)數(shù) s：電機(jī)的轉(zhuǎn)差率

電機(jī)的轉(zhuǎn)速 = 60(秒)＊頻率（Hz)/電機(jī)的磁極對(duì)數(shù) - 電機(jī)的轉(zhuǎn)差

率

電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度單位：每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù)，rpm/min也可表示為rpm

電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例 同步電機(jī)的轉(zhuǎn)差矩為0,同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速 = 60(秒)*頻率(Hz)／電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)

異步的轉(zhuǎn)速比同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速低。

例如：4極三相步電機(jī) 60Hz時(shí) 低于 1,800 [r/min] 4極三相異步電機(jī) 50Hz時(shí)低于 1,500 [r/min] 本文中所指的電機(jī)為感應(yīng)式交流電機(jī)，在工業(yè)領(lǐng)域所使用的大部分電機(jī)均為此類(lèi)型電機(jī)。 感應(yīng)式交流電機(jī)（以后簡(jiǎn)稱(chēng)為電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機(jī)的極對(duì)數(shù)和頻率。

由電機(jī)的工作原理決定電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)是固定不變的。由于電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)1個(gè)磁極對(duì)數(shù)等于2極，電機(jī)的極數(shù)不是一個(gè)連續(xù)的數(shù)值（為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2，4，6），所以不適和改變?cè)撝祦?lái)調(diào)整電機(jī)的速度。