變頻器的基本知識

1、變頻器的基本知識 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 變頻器的基本學問 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 基本概念： 1. vvvf 轉(zhuǎn)變電壓、轉(zhuǎn)變頻率(variable voltage and variable frequency)的縮寫。 2. cvcf 恒電壓、恒頻率(constant voltage and constant frequency)的縮寫。 3.各國使用的溝通供電電源，無論是用于家庭 還是用于工廠，其電壓和頻率均200v/60hz (50hz)或100v/60hz(50hz)。 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 為了產(chǎn)生可變的電壓和

2、頻率，該設(shè)備首 先要把三相或單相溝通電變換為直流電 (dc)。然后再把直流電(dc)變換為三 相或單相溝通電(ac),我們把實現(xiàn)這種 轉(zhuǎn)換的裝置稱為“變頻器”(inverter)。 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 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(例如空調(diào)等),還有熒光燈等 產(chǎn)品。用于電機掌握的變頻器，既可以轉(zhuǎn)變電壓， 又可以轉(zhuǎn)變頻率。但用于熒光燈的變頻器主要用于 調(diào)整電源供電的頻率。汽車上使用的由電池(直流 電)產(chǎn)生溝通電的設(shè)備也以“inverter”的名稱進行 出售。變頻器的工作原理被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。 例如計算機電源的供電，在該項應(yīng)用中，變頻器

3、用 于抑制反向電壓、頻率的波動及電源的瞬間斷電。 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 變頻器的作用是通過轉(zhuǎn)變電源的頻率來轉(zhuǎn)變 電機的轉(zhuǎn)速，也就是通常所說的變頻調(diào)速。 變頻器由順變器、中間濾波環(huán)節(jié)、逆變器三 部分組成。順變器的作用是將定壓定頻的溝通電 變換為可調(diào)直流電，通過電壓型或電流型濾波器 為逆變器供應(yīng)直流電源。逆變器將直流電源變?yōu)?可調(diào)頻率的溝通電。順變器和逆變器都是晶閘管 三相橋式電路。濾波器由電容或電抗器組成，為 逆變器供應(yīng)穩(wěn)定的電壓源或電流源。 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 變頻器主要由整流(溝通變直流)、濾 波、再次整流(直流變溝通)、制動單元、 驅(qū)動

4、單元、檢測單元微處理單元等組成的。 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 1. 電機的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地轉(zhuǎn)變？ 【 r/min】電機旋轉(zhuǎn)速度單位：每分鐘旋轉(zhuǎn) 次數(shù)，也可表示為rpm. 例如：2極電機 50hz 3000 r/min 4極電機 50hz 1500 r/min 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 在工業(yè)中所使用的大部分電機均為感應(yīng)式交 流電機。感應(yīng)式溝通電機(以后簡稱為電機)的 旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機的極數(shù)和頻率。 由電機的工作原理打算電機的極數(shù)是固定不變 的。由于該極數(shù)值不是一個連續(xù)的數(shù)值(為2的倍 數(shù)，例如極數(shù)為2,4,6),所以一般不適和通過 轉(zhuǎn)

5、變該值來調(diào)整電機的速度。 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 變頻器是把工頻電源(50hz或60hz)變 換成各種頻 率的溝通電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè)備， 其中掌握電路完成對主電路的掌握，整流電路將 溝通電變換成直流電，直流中間電路對整流電路 的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成 溝通電。對于如矢量掌握變頻器這種需要大量運 算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉(zhuǎn)矩計算 的cpu以及一些相應(yīng)的電路。變頻調(diào)速是通過改 變電機定子繞組供電的頻率來達到調(diào)速的目的。 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 變頻技術(shù)是應(yīng)溝通電機無級調(diào)速的需要而誕 生的。20世紀60年月以后，

6、電力電子器件經(jīng)受了 scr(晶閘管)、gto(門極可關(guān)斷晶閘管)、bjt(雙 極型功率晶體管)、mosfet(金屬氧化物場效應(yīng) 管)、sit(靜電感應(yīng)晶體管)、sith(靜電感應(yīng)晶閘 管)、mgt(mos掌握晶體管)、mct(mos掌握晶 閘管)、igbt(絕緣柵雙極型晶體管)、hvigbt(耐 高壓絕緣柵雙極型晶閘管)的進展過程，器件的更 新促進了電力電子變換技術(shù)的不斷進展。 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 20世紀70年月開頭，脈寬調(diào)制變壓變頻 (pwm-vvvf)調(diào)速討論引起了人們的高度 重視。20世紀80年月，作為變頻技術(shù)核心 的pwm模式優(yōu)化問題吸引著人們的深厚興 趣

7、，并得出諸多優(yōu)化模式，其中以鞍形波 pwm模式效果最佳。20世紀80年月后半期 開頭，美、日、德、英等發(fā)達國家的vvvf 變頻器已投入市場并獲得了廣泛應(yīng)用。 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 脈寬調(diào)制的基本原理 脈寬調(diào)制(pwm)是利用微處理器的數(shù)字 輸出來對模擬電路進行掌握的一種特別有 效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功 率掌握與變換的很多領(lǐng)域中。 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 模擬電路模擬信號的值可以連續(xù)變化，其時間和幅度的辨別 率都沒有限制。9v電池就是一種模擬器件，由于它的輸 出電壓并不精確地等于9v,而是隨時間發(fā)生變化，并可 取任何實數(shù)值。與此類似，

8、從電池汲取的電流也不限定 在一組可能的取值范圍之內(nèi)。模擬信號與數(shù)字信號的區(qū) 別在于后者的取值通常只能屬于預先確定的可能取值集 合之內(nèi)，例如在0v, 5v這一集合中取值。 模擬電壓和電流可直接用來進行掌握，如對汽車收音 機的音量進行掌握。在簡潔的模擬收音機中，音量旋鈕 被連接到一個可變電阻。擰動旋鈕時，電阻值變大或變 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) ?。涣鹘?jīng)這個電阻的電流也隨之增加或削減，從而轉(zhuǎn)變了 驅(qū)動揚聲器的電流值，使音量相應(yīng)變大或變小。與收音機 一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例。 盡管模擬掌握看起來可能直觀而簡潔，但它并不總是 特別經(jīng)濟或可行的。其中一點就是，模擬電路簡

9、單隨時間 漂移，因而難以 調(diào)整。能夠解決這個問題的精密模擬電路 可能特別浩大、笨重(如老式的家庭立體聲設(shè)備)和昂貴。 模擬電路還有可能嚴峻發(fā)熱，其功耗相對于工作元件兩端 電壓與電流的乘積成正比。模擬電路還可能對噪聲很敏感， 任何擾動或噪聲都確定會轉(zhuǎn)變電流值的大小。 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 數(shù)字掌握通過以數(shù)字方式掌握模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成 本和功耗。此外，很多微掌握器和dsp已經(jīng)在芯片上包含了 pwm掌握器，這使數(shù)字掌握的實現(xiàn)變得更加簡單了。 簡而言之，pwm是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方 法。通過高辨別率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對 一個詳細模

10、擬信號的電平進行編碼。pwm信號仍舊是數(shù)字的， 由于在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有(on), 要么完全無(off)。電壓或電流源是以一種通(on)或斷(off)的 重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電 被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要 帶寬足夠，任何模擬值都可以使用pwm進行編碼。 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 圖顯示了三種不同的pwm信號。圖a是一個占空 比為10%的pwm輸出，即在信號周期中，10%的 時間通，其余90%的時間斷。圖b和圖c顯示的分 別是占空比為50%和9

11、0%的pwm輸出。這三種 pwm輸出編碼的分別是強度為滿度值的10%、 50%和90%的三種不同模擬信號值。例如，假設(shè) 供電電源為9v,占空比為10%,則對應(yīng)的是一個 幅度為0.9v的模擬信號。 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 圖中使用9v電池來給一個白熾燈泡供電。假如將連接電池和 燈泡的開關(guān)閉合50ms,燈泡在這段時間中將得到9v供電。 假如在下一個50ms中將開關(guān)斷開，燈泡得到的供電將為0v。 假如在1秒鐘內(nèi)將此過程重復10次，燈泡將會點亮并象連接 到了一個4.5v電池(9v的50%)上一樣。這種狀況下，占空比 為50%,調(diào)制頻率為10hz。 變頻器的基本學問 項目十一 變

12、頻器的檢查與保養(yǎng) 大多數(shù)負載(無論是電感性負載還是電容性負 載)需要的調(diào)制頻率高于10hz。設(shè)想一下假如燈 泡先接通5秒再斷開5秒，然后再接通、再斷 開。占空比仍舊是50%,但燈泡在頭5秒鐘內(nèi) 將點亮，在下一個5秒鐘內(nèi)將熄滅。要讓燈泡取得 4.5v電壓的供電效果，通斷循環(huán)周期與負載對開 關(guān)狀態(tài)變化的響應(yīng)時間相比必需足夠短。要想取 得調(diào)光燈(但保持點亮)的效果，必需提高調(diào)制頻 率。在其他pwm應(yīng)用場合也有同樣的要求。通常 調(diào)制頻率為1khz到200khz之間。 變頻器的基本學問 項目十一 變頻器的檢查與保養(yǎng) 變頻器的一般分類 變頻器的一般分類 1、按變換的環(huán)節(jié)分類： 、按變換的環(huán)節(jié)分 類： 可分為交-交變頻器，即將工頻溝通直 接變換成頻率電壓可調(diào)的溝通，又稱直接 式變頻器；交-直-交變頻器，則是先把工頻 溝通通過整流器變成直流，然后再把直流 變換成頻率電壓可調(diào)的溝通，又稱間接式 變頻器，是目前廣泛應(yīng)用的通用型變頻器。 變頻