變頻器小知識

變頻器小知識1、 什么是變頻器？變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。2、 PWM和PAM的不同點是什么？PWM是英文PulseWidthModulation（脈沖寬度調(diào)制）縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。PAM是英文PulseAmplitudeModulation（脈沖幅度調(diào)制）縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。3、 電壓型與電流型有什么不同？變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。4、 為什么變頻器的電壓與電流成比例的改變？異步電動機的轉(zhuǎn)矩是電機的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種控制方式多用于風(fēng)機、泵類節(jié)能型變頻器。5、 電動機使用工頻電源驅(qū)動時，電壓下降則電流增加;對于變頻器驅(qū)動，如果頻率下降時電壓也下降，那么電流是否增加？頻率下降（低速）時,如果輸出相同的功率，則電流增加，但在轉(zhuǎn)矩一定的條件下，電流幾乎不變。6、 采用變頻器運轉(zhuǎn)時，電機的起動電流、起動轉(zhuǎn)矩怎樣？采用變頻器運轉(zhuǎn)，隨著電機的加速相應(yīng)提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下（根據(jù)機種不同，為125%~200%）。用工頻電源直接起動時，起動電流為6~7倍，因此，將產(chǎn)生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動（起動時間變長）。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩；對于帶有轉(zhuǎn)矩自動增強功能的變頻器，起動轉(zhuǎn)矩為100%以上，可以帶全負載起動。7、 V/f模式是什么意思？頻率下降時電壓V也成比例下降，這個問題已在回答4說明。V與f的比例關(guān)系是考慮了電機特性而預(yù)先決定的，通常在控制器的存儲裝置（ROM）中存有幾種特性，可以用開關(guān)或標度盤進行選擇。8、 按比例地改V和f時，電機的轉(zhuǎn)矩如何變化？頻率下降時完全成比例地降低電壓，那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變，將造成在低速下產(chǎn)生地轉(zhuǎn)矩有減小的傾向。因此，在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些，以便獲得一定地起動轉(zhuǎn)矩，這種補償稱增強起動。可以采用各種方法實現(xiàn)，有自動進行的方法、選擇V/f模式或調(diào)整電位器等方法。9、 在說明書上寫著變速范圍60~6Hz，即10:1，那么在6Hz以下就沒有輸出功率嗎？在6Hz以下仍可輸出功率，但根據(jù)電機溫升和起動轉(zhuǎn)矩的大小等條件，最低使用頻率取6Hz左右，此時電動機可輸出額定轉(zhuǎn)矩而不會引起嚴重的發(fā)熱問題。變頻器實際輸出頻率（起動頻率）根據(jù)機種為0.5~3Hz.10、 對于一般電機的組合是在60Hz以上也要求轉(zhuǎn)矩一定，是否可以？通常情況下時不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）電壓不變，大體為恒功率特性，在高速下要求相同轉(zhuǎn)矩時，必須注意電機與變頻器容量的選擇。11、 所謂開環(huán)是什么意思？給所使用的電機裝置設(shè)速度檢出器（PG），將實際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進行控制的，稱為''閉環(huán)”，不用PG運轉(zhuǎn)的就叫作''開環(huán)”。通用變頻器多為開環(huán)方式，也有的機種利用選件可進行PG反饋。12、 實際轉(zhuǎn)速對于給定速度有偏差時如何辦？開環(huán)時，變頻器即使輸出給定頻率，電機在帶負載運行時，電機的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi)（1%~5%）變動。對于要求調(diào)速精度比較高，即使負載變動也要求在近于給定速度下運轉(zhuǎn)的場合，可采用具有PG反饋功能的變頻器（選用件）。13、 如果用帶有PG的電機，進行反饋后速度精度能提高嗎？具有PG反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的植取決于PG本身的精度和變頻器輸出頻率的分辨率。14、 失速防止功能是什么意思？如果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉(zhuǎn)速（電角頻率）的變化，變頻器將因流過過電流而跳閘，運轉(zhuǎn)停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，就要檢出電流的大小進行頻率控制。當(dāng)加速電流過大時適當(dāng)放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結(jié)合起來就是失速功能。15、有加速時間與減速時間可以分別給定的機種，和加減速時間共同給定的機種，這有什么意義？加減速可以分別給定的機種，對于短時間加速、緩慢減速場合，或者對于小型機床需要嚴格給定生產(chǎn)節(jié)拍時間的場合是適宜的，但對于風(fēng)機傳動等場合，加減速時間都較長，加速時間和減速時間可以共同給定。16、 什么是再生制動？電動機在運轉(zhuǎn)中如果降低指令頻率，則電動機變?yōu)楫惒桨l(fā)電機狀態(tài)運行，作為制動器而工作，這就叫作再生（電氣）制動。17、 是否能得到更大的制動力？從電機再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中，由于電容器的容量和耐壓的關(guān)系，通用變頻器的再生制動力約為額定轉(zhuǎn)矩的10%?20%。如采用選用件制動單元，可以達到50%?100%。18、轉(zhuǎn)矩提升問題自控系統(tǒng)的設(shè)定信號可通過變頻器靈活自如地指揮頻率變化，控制工藝指標，如在煙草行業(yè)的糖料、香料工序，可由皮帶稱的流量信號來控制變頻器頻率，使泵的轉(zhuǎn)速隨流量信號自動變化，調(diào)節(jié)加料量，均勻地加入香精、糖料。也可利用生產(chǎn)線起停信號通過正、反端子控制變頻器的起、停及正、反轉(zhuǎn)，成為自動流水線的一部分。此外在流水生產(chǎn)線上，當(dāng)前方設(shè)備有故障時后方設(shè)備應(yīng)自動停機。變頻器的緊急停止端可以實現(xiàn)這一功能。在SANKEN、MF、FUT和FVT系列變頻器中可以預(yù)先設(shè)定三四個甚至多達七個頻率，在有些設(shè)備上可據(jù)此設(shè)置自動生產(chǎn)流程。設(shè)定好工作頻率及時間后，變頻器可使電機按順序在不同的時間以不同的轉(zhuǎn)速運行，形成一個自動的生產(chǎn)流程。1:VVVF改變電壓、改變頻率（VariableVoltageandVariableFrequency）的縮寫。*2:CVCF恒電壓、恒頻率（ConstantVoltageandConstantFrequency）的縮寫各國使用的交流供電電源，無論是用于家庭還是用于工廠，其電壓和頻率均為200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz），等等。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“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）。把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學(xué)術(shù)語為“inverter”（逆變器）。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（例如空調(diào)等），還有熒光燈等產(chǎn)品。用于電機控制的變頻器，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，變頻器用于抑制反向電壓、頻率的波動及電源的瞬間斷電。2、電機的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變？*1: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：4極電機60Hz1,800[r/min]4極電機50Hz1,500[r/min]$電機的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例本文中所指的電機為感應(yīng)式交流電機，在工業(yè)領(lǐng)域所使用的大部分電機均為此類型電機。感應(yīng)式交流電機（以后簡稱為電機）的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機的極數(shù)和頻率（如下圖所示）。由電機的工作原理決定電機的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個連續(xù)的數(shù)值（為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2,4,6），所以不適和改變該值來調(diào)整電機的速度。另外，頻率是電機供電電源的電信號，所以該值能夠在電機的外面調(diào)節(jié)后再供給電機，這樣電機的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制。因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備。n=60f/pn:同步速度f:電源頻率p:電機極數(shù)$改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機控制方法如果僅改變頻率，電機將被燒壞。特別是當(dāng)頻率降低時，該問題就非常突出。為了防止電機燒毀事故的發(fā)生，變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓例如：為了使電機的旋轉(zhuǎn)速度減半，變頻器的輸出頻率必須從60Hz改變到30Hz，這時變頻器的輸出電壓就必須從200V改變到約100V。例如：為了使電機的旋轉(zhuǎn)速度減半，變頻器的輸出頻率必須從60Hz改變到30Hz，這時變頻器的輸出電壓就必須從200V改變到約100V。3、當(dāng)電機的旋轉(zhuǎn)速度改變時，其輸出轉(zhuǎn)矩會怎樣?*1:工頻電源由電網(wǎng)提供的動力電源（商用電源）*2:起動電流當(dāng)電機開始運轉(zhuǎn)時，變頻器的輸出電流------變頻器驅(qū)動時的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩要小于直接用工頻電源驅(qū)動------我們經(jīng)常聽到下面的說法："電機在工頻電源供電時（*1）時，電機的起動和加速沖擊很大，而當(dāng)使用變頻器供電時，這些沖擊就要弱一些"。如果用大的電壓和頻率起動電機，例如使用工頻電網(wǎng)直接供電，就會產(chǎn)生一個大的起動沖擊（大的起動電流（*2））。而當(dāng)使用變頻器時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的，所以電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要小于工頻電網(wǎng)供電的轉(zhuǎn)矩值。所以變頻器驅(qū)動的電機起動電流要小些。通常，電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要隨頻率的減?。ㄋ俣冉档停┒鴾p小。減小的實際數(shù)據(jù)在有的變頻器手冊中會給出說明。通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機低速時轉(zhuǎn)矩的不足，甚至在低速區(qū)電機也可輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。-----當(dāng)變頻器調(diào)速到大于60Hz頻率時，電機的輸出轉(zhuǎn)矩將降低-----通常的電機是按50Hz（60Hz）電壓設(shè)計制造的，其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個電壓范圍內(nèi)給出的。因此在額定頻率之下的調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速.（T=Te,P<=Pe）變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時，電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要以和頻率成反比的線性關(guān)系下降。當(dāng)電機以大于60Hz頻率速度運行時，電機負載的大小必須要給予考慮，以防止電機輸出轉(zhuǎn)矩的不足。舉例，電機在100Hz時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大約要降低到50Hz時產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的1/2。因此在額定頻率之上的調(diào)速稱為恒功率調(diào)速.（P=Ue*Ie）4、矢量控制是怎樣使電機具有大的轉(zhuǎn)矩的？*1:轉(zhuǎn)矩提升此功能增加變頻器的輸出電壓，以使電機的輸出轉(zhuǎn)矩和電壓的平方成正比的關(guān)系增加，從而改善電機的輸出轉(zhuǎn)矩。$改善電機低速輸出轉(zhuǎn)矩不足的技術(shù)使用”矢量控制”，可以使電機在低速，如（無速度傳感器時）1Hz（對4極電機，其轉(zhuǎn)速大約為30r/min）時的輸出轉(zhuǎn)矩可以達到電機在50Hz供電輸出的轉(zhuǎn)矩（最大約為額定轉(zhuǎn)矩的150%）。對于常規(guī)的V/F控制，電機的電壓降隨著電機速度的降低而相對增加，這就導(dǎo)致由于勵磁不足，而使電機不能獲得足夠的旋轉(zhuǎn)力。為了補償這個不足，變頻器中需要通過提高電壓，來補償電機速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個功能叫做"轉(zhuǎn)矩提升"（*1）。轉(zhuǎn)矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓，電機轉(zhuǎn)矩并不能和其電流相對應(yīng)的提高。因為電機電流包含電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量和其它分量（如勵磁分量）。"矢量控制"把電機的電流值進行分配，從而確定產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機電流分量和其它電流分量（如勵磁分量）的數(shù)值。"矢量控制"可以通過對電機端的電壓降的響應(yīng)，進行優(yōu)化補償，在不增加電流的情況下，允許電機產(chǎn)出大的轉(zhuǎn)矩。此功能對改善電機低速時溫升也有效。5、變頻器制動的情況$*1:制動的概念指電能從電機側(cè)流到變頻器側(cè)（或供電電源側(cè)），這時電機的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速.負載的能量分為動能和勢能.動能（由速度和重量確定其大?。╇S著物體的運動而累積。當(dāng)動能減為零時，該事物就處在停止狀態(tài)。機械抱閘裝置的方法是用制動裝置把物體動能轉(zhuǎn)換為摩擦和能消耗掉。對于變頻器，如果輸出頻率降低，電機轉(zhuǎn)速將跟隨頻率同樣降低。這時會產(chǎn)生制動過程.由制動產(chǎn)生的功率將返回到變頻器側(cè)。這些功率可以用