淺談變頻器工作原理及應(yīng)用

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1、淺談變頻器工作原理及應(yīng)用［摘要］隨著現(xiàn)代科學(xué)的飛速發(fā)展，變頻器使用越來越廣泛，不管是在工業(yè)設(shè)備上還是家用電器上都會用到變頻器，普通的三相異步電動機(jī)，加裝變頻器后可實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能，從而達(dá)到節(jié)能和保護(hù)機(jī)械設(shè)備的作用。本文通過對變頻器工作原理的分析，查閱有關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我廠的實(shí)際生產(chǎn)情況，總結(jié)并得出了變頻器的一般選型及相關(guān)變頻器控制柜設(shè)計(jì)和配線規(guī)則等，為今后在實(shí)際工作屮對變頻器進(jìn)行合理有效的利用積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。［關(guān)鍵詞］變頻器；分類；安裝規(guī)范。中圖分類號：TM411文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：一、變頻器的定義變頻器是把工頻電源(50Hz

2、或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對變頻器主電路的控制，整流電路將交流電變換成為直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來說，冇時(shí)還需要一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。變頻調(diào)速通過改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的。二、變頻器的基本原理及分類交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位:n=60f(1—s)/p式中n電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；f電動機(jī)的頻率；s電動機(jī)轉(zhuǎn)差率；P電動機(jī)極對數(shù)。由上式我們可以知道

3、，轉(zhuǎn)差率S不變，調(diào)節(jié)電動機(jī)電源頻率f,電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n大致隨之成正比變化。若要均勻地改變電動機(jī)電源頻率f,則可平滑地改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。目前國內(nèi)外變頻器種類很多，具體可按以下兒種方式進(jìn)行分類。按變換環(huán)節(jié)分類交一直一交型變頻器交一直一交型變頻器是首先將工頻交流電整流成直流電，通過濾波轉(zhuǎn)換成較為平滑的直流電，再將平滑的直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電。由于其整個(gè)過程較容易控制，以及調(diào)頻后的電動機(jī)特性等方面都有明顯的優(yōu)勢。因此這種變頻器得到廣泛使用。2.交一交型變頻器交一交型變頻器是把工頻交流電直接轉(zhuǎn)換成頻率連

4、續(xù)可調(diào)的交流電。其結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)省去了屮間環(huán)節(jié)，變換效率高；但其連續(xù)可調(diào)的頻率范圍窄，一般為額定頻率的1/2以下，所以它主要用于低速人容量的調(diào)速控制系統(tǒng)中。(-)按輸入電壓的相數(shù)分類1?三相變頻器三相變頻器的輸入側(cè)和輸出側(cè)都是三相交流電，目前絕大多數(shù)應(yīng)用的都是三相變頻器。2.單相變頻器單相變頻器的輸入端是單相交流電，而輸出側(cè)是三相交流電。此類變頻器的容量較小，常用于家用電器中對電動機(jī)的變頻調(diào)速用。（三）按輸出電壓的調(diào)制方式分類1.脈幅調(diào)制PAM脈幅調(diào)制是通過調(diào)節(jié)輸出脈沖的幅值來調(diào)節(jié)輸出電壓的一種方式。2.脈寬調(diào)制PWM脈寬調(diào)制是通過改變

5、輸出脈沖的寬度和占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓的一種方式。（四）按濾波方式分類1.電壓型變頻器這種變頻器適用于在不超過容量限度的情況下，可以驅(qū)動多臺電動機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，具有良好的通用性。2.電流型變頻器在交一直一交變頻器中，其中間電路采用串聯(lián)大電感濾波時(shí)，直流回路屮的電流波形比較平直，對負(fù)載來說基本上是一個(gè)恒流源，輸出交流電流是矩形波或階梯波，這叫做電流源變頻器，或稱電流型變頻器。（五）按電壓等級分類1?低壓型變頻器此類變頻器單相電壓為220V~240V、三相電壓為220V或380V?460V,容量為0.2~280KVA,多則達(dá)500kVAo因

6、此，又把這類變頻器稱為中小容量變頻器。2?高（屮）壓型變頻器高（中）壓型變頻器通常是指電壓等級在lkV以上的人容量型變頻器,其容量多為500kVA以上。三、變頻器及外圍設(shè)備的選擇（-）變頻器選型1、按照變頻器內(nèi)部直流電源的性質(zhì)分為兩種。電流型變頻器適用于頻繁急加減速的大容量電動機(jī)的傳動控制，并在主電路不附加任何設(shè)備的情況下就可實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的再生發(fā)電制動；電壓型變頻器則適用于多臺電動機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的傳動控制，但需要在電源側(cè)附加反并聯(lián)逆變器，才可以實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的再生發(fā)電制動。2、可根據(jù)受控電動機(jī)功率及現(xiàn)場安裝條件選用合適的類型。一種是固定式，

7、功率一般在37kW以下；第二種是書本型，功率為0.2?37kW,占用空間相對較小，安裝時(shí)可緊密排列；第三種是裝機(jī)/裝柜型，功率為45~200kW,需要附加電路及整體固定殼體，休積較為龐大；第四種為柜型,控制功率為45?1500kW,具備裝機(jī)/裝柜型的特點(diǎn)，且占用空間很大。3、從變頻器的電壓等級來看，冇單相AC230V,也冇三相AC208?230V、380~460V、500~575V、660~690V等多個(gè)等級，應(yīng)根據(jù)電動機(jī)的額定電壓進(jìn)行選擇。4、變頻器的防護(hù)等級分為IP10、IP20、IP30、IP40,分別能防止①50,012,

8、02.5,①1固體物進(jìn)入。應(yīng)根據(jù)變頻器使用場所來選擇相應(yīng)的防護(hù)等級，以防止鼠害、異物等進(jìn)入。5、從變頻器的最高輸出頻率來看，有50Hz/60Hz.120Hz、240Hz或更高，應(yīng)根據(jù)電動機(jī)的調(diào)速最大值進(jìn)行選擇。6、使用變頻器驅(qū)動高速電機(jī)時(shí)，由于高速