交直交与交交变频比较

交直交变频定义
交直交变频是一种将直流电转换为交流电的电力电子技术。
它首先将直流电通过电力电子器件转换成交流电，然后通过 滤波和调节控制，输出所需频率和电压的交流电。
工作原理概述
交交变频器通常由两组反并联的晶闸管组成，通过控制晶闸管的导通角来改变输 入交流电的相位角，从而实现频率的变换。
交直交变频器则是由整流器和逆变器组成，通过控制逆变器的开关状态来改变输 出交流电的频率和电压。
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交交变频与交直交变 频的对比
目录
• 定义与原理 • 电路结构与特点 • 应用场景与优缺点 • 性能参数比较 • 发展趋势与展望
01
定义与原理
交交变频定义
交交变频是一种将工频交流电转换为 另一种频率交流电的电力电子技术。
它通过改变输入交流电的频率，输出 不同频率的交流电，以满足各种电机 调速和控制系统对电源的要求。
交直交变频应用场景
01
新能源领域
在风力发电和太阳能发电等新能源领域，交直交变频器用于控制风力发
电机和太阳能逆变器的运行，实现最大功率点跟踪和并网发电。
02
电动汽车驱动
在电动汽车和混合动力汽车中，交直交变频器用于驱动电动机，实现车
辆的加速、减速和制动等功能。
03
工业传动领域
在工业传动领域，交直交变频器用于控制各种电动机的速度和转矩，实
交交变频和交直交变频技术的不断创新和发展， 将推动电力传动技术的进步和发展。
促进节能减排
推广变频器在各领域的应用，有助于实现节能减 排和绿色发展目标。
ABCD
提高能源利用效率
通过应用变频器技术，实现对电机的高效控制和 精确调速，提高能源的利用效率。

机电设备伺服与变频应用完成第2次形考作业（占形考成绩的15%）老师点评：答案解析：2高压变频器指工作电压在（）KV以上的变频器。

客观题满分：2分得分：2分A3B5C6D10正确答案：A学生答案：A老师点评：答案解析：3对电动机从基本频率向上的变频调速属于（）调速。

客观题满分：2分得分：2分A恒功率B恒转矩C恒磁通D恒转差率正确答案：A学生答案：A老师点评：答案解析：4下列哪种制动方式不适用于变频调速系统（）。

客观题满分：2分得分：2分A直流制动B回馈制动反接制动D能耗制动正确答案：C学生答案：C老师点评：答案解析：变频调速系统的制动方式有直流制动、回馈制动和能耗制动等方式。

所以选C项。

5为了提高电动机的转速控制精度，变频器具有（）功能。

客观题满分：2分得分：2分转矩补偿B转差补偿C频率增益D段速控制正确答案：A学生答案：A老师点评：答案解析：变频器的转矩补偿功能能够有效提高电动机的转速控制精度。

所以选A项。

6变频器种类很多，其中按滤波方式可分为电压型和（）型。

客观题满分：2分得分：2分电流B电阻C电感D电容正确答案：A学生答案：A老师点评：7在U/f控制方式下，当输出频率比较低时，会出现输出转矩不足的情况，要求变频器具有（）功能。

客观题满分：2分得分：2分A频率偏置B转差补偿转矩补偿D段速控制正确答案：C学生答案：C老师点评：8变频器的调压调频过程是通过控制（）进行的。

客观题满分：2分得分：2分A载波调制波C输入电压D输入电流正确答案：B学生答案：B答案解析：变频器的调压调频过程是通过控制调制波实现的。

所以选B项。

9MM440变频器要使操作面板有效，应设参数（）。

客观题满分：2分得分：2分AP0010=1BP0010=0P0700=1DP0700=2正确答案：C学生答案：C老师点评：答案解析：参数P0700=1是设置MM440变频器操作面板有效。

所以选C项。

10MM440变频器频率控制方式由功能码（）设定。

《变频技术与原理》复习题（答案版）一、填空题1. 变频器是将固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电的装置。

2.变频器的分类，按工作原理可分为交-交变频器和交-直-交变频器，按用途可分为通用变频器和专用变频器。

3．变频器的主要技术参数：输入电压、输出电压、额定电流、输出电容、额定功率和过载能力等。

4．交-直-交变频器主电路包括3部分分别为整流电路、中间电路、逆变电路。

5．整流电路的功能是将交流电转换为直流电；中间电路具有滤波和制动作用；逆变电路可将直流电转为频率和幅值都可以调的交流电。

6．三相交-交变频电路的连接方法分为公共交流母线进线和输出星形联结两种。

7．目前常用的变频器采用的控制方有：U/f控制、转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制。

8．U/f控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压，通常是使U/f为常数，变频器在变频时还要变压是为了使电动机磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的转矩、效率、功率因数不下降。

9. 转矩提升是指通过提高U／f比来补偿f x下调时引起的T Kx下降。

即通过提高U x(k u＞k f)使得转矩T Kx提升。

10．转差频率控制（SF控制）就是检测出电动机的转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，然后以电机速度对应的频率与转差频率之和作为变频器的给定输出频率。

11．频率控制是变频器的基本控制功能，控制变频器输出频率的方法有面板控制、电位器控制、远程控制和外部端子控制。

12．有些设备需要转速分段运行，而且每段转速的上升、下降时间也不同，为了适应这种控制要求，变频器具有段速控制功能和多种加减速时间设置功能。

13．变频器是通过电力半导体器件的通断作用将工频交流电流变换为电压和频率均可调的一种电能控制装置。

14．变频器的组成可分为主电路和控制电路。

15．某变频器需要回避频率为18～22Hz，可设置回避频率值为20Hz 。

16.高压柜体一般容量很大，往往需要多个柜体组成。

异步电动机的“多功能控制器”。
3．风机、泵类的调速节能
风机、泵类的调速节能是调压调速系统应用得最多的领域之一。
3 异步电动机变频调速基础
变频调速时s变化很小，效率最高，性能也最好。
变频调速是异步电机交流调速系统的主流。
3.1 变频时的电压控制方式及控制特性
xK
1．变频的同时为什么要变压
r1
x1
②交交变频
电 动
鼠笼式转子
调压调速
机 感应电动机
交流调压
电压源型
常规意义 同步电动机
①变频调速，他控式
②变频调速，矢量控 制
①交直交变频 （整流＋无源逆变） ②交交变频
①电流源型 ②电压源型
同 步
无换向器 电机
变频调速，自控式
电
动 机 无刷直流电动机 变频调速，自控式
开关磁阻电动机 变频调速，自控式
I1
定子每相电动势的有效值: E 14.44f1N 1kN 1 mU 1 U1
E1
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若f1↓，U1不变，则磁通Φm ↑ ，Im ↑ ↑ 。
rm
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I2 Er
若f1↑，U1不变，则磁通Φm↓，I不变时T ↓ 。
B m ,E1
结论：频率变化时，若不同时改变电压， 则会使电机的磁通 mN 大幅变化，这将使电机运行不正常甚至损坏电机，所以变频的
Ui
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M 3~
Hale Waihona Puke 2.3 交流调压调速系统的制动
交调系统制动时，通常采用在定子绕组中通入直流电流（能耗制动）的方法。

交流电力电子开关
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图6-16 TSC理想投切时刻原理说明
晶闸管的投切 选择晶闸管投入时刻的原则：该时刻交流电源电压和电容器预充电电压相等，这样电容器电压不会产生跃变，就不会产生冲击电流。 理想情况下，希望电容器预充电电压为电源电压峰值，这时电源电压的变化率为零，电容投入过程不但没有冲击电流，电流也没有阶跃变化。
本章主要讲述 交流-交流变流电路 把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路
6.1 交流调压电路
电路图
原理
两个晶闸管反并 联后串联在交流电路 中，通过对晶闸管的 控制就可控制交流电 力。
6.1 交流调压电路
应用
灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制)。 异步电动机软起动。 异步电动机调速。 供用电系统对无功功率的连续调节。 在高压小电流或低压大电流直流电源中， 用于调节变压器一次电压。
图6-15 TSC基本原理图 a) 基本单元单相简图 b) 分组投切单相简图
作用 对无功功率控制，可提高功率因数，稳定电网电压，改善供电质量。 性能优于机械开关投切的电容器。 结构和原理 晶闸管反并联后串入交流电路。 实际常用三相，可三角形联结，也可星形联结。
晶闸管投切电容（Thyristor Switched——Capacitor——TSC）
三相三线
6.1.2 三相交流调压电路
6.1.2 三相交流调压电路

交-交变频器和交直交变频器的工作原理理论说明1. 引言1.1 概述交流变频器和交直交变频器作为电力调节装置在现代工业领域具有广泛的应用。

它们通过控制电压和频率来实现对电动机转速的调节，从而满足不同工况下的需求。

本文将深入探讨这两种变频器的工作原理及其理论说明。

1.2 文章结构本文将分为五个部分进行阐述。

第一部分为引言，介绍文章的背景和目标；第二部分将详细阐述交流变频器的工作原理，包括基本原理、输入输出特性以及控制策略；第三部分将重点讲解交直交变频器的工作原理，包括脉宽调制技术、桥式整流器以及逆变器设计；第四部分将通过建立数学模型并进行系统特性分析，展示这些变频器工作原理的模拟与分析过程；最后一部分是结论，总结文章要点并展望这些变频器在未来的研究意义与发展前景。

1.3 目的本文旨在全面了解和揭示交流变频器和交直交变频器的工作原理，并通过数学模型建立与系统特性分析来更好地理解其原理与工作机制。

通过本文的阅读，读者将能够深入了解交流变频器和交直交变频器在工业领域中的应用以及其对电动机的调节控制效果，为相关技术的研究和实践提供有益参考。

这样会清晰重点说明引言部分的内容。

2. 交流变频器的工作原理:2.1 基本原理：交流变频器是一种电力调节设备，用于将固定频率和振幅的交流电转换为可调节频率和振幅的交流电。

其基本原理是通过控制电压和频率来实现对电机转速的调节。

在交流变频器中，主要由三个部分组成：整流器、逆变器和中间直流环节。

整流器将交流电源转换为直流，并通过逆变器将直流电源再次转换为可调节的交流电源。

2.2 输入输出特性：交流变频器通常具有宽输入电压范围和高输出功率因数。

可以接受不同工作条件下的输入，如不同的供应电压、负载波动等，并产生稳定且可调节的输出。

其中，输入特性包括输入相位角、输入功率因数等；输出特性包括额定输出功率、容量因数、效率等。

这些特性决定了交流变频器在工业应用中的适用性以及对于不同负载情况下的响应能力。

电 气 自动化
二、
外形
ABB变频器（瑞士） 变频器（瑞士） 变频器
电 气 自动化
ABB变频器（瑞士） 变频器（瑞士） 变频器
电 气 自动化
富士变频器G11系列 系列 富士变频器
富士变频器GP11系列 系列 富士变频器
富士变频器（日本） 富士变频器（日本）
电 气 自动化
MICROMASTER 440系列
西门子变频器（德国） 西门子变频器（德国）
电 气 自动化
G110系列 系列
西门子变频器（德国） 西门子变频器（德国）
电 气 自动化
西门子变频器（德国） 西门子变频器（德国）
电 气 自动化
变频器外形
FR-E500系列 系列
FR-S500E系列 系列
三菱变频器（日本） 三菱变频器（日本）
电 气 自动化
J7系列 系列
安川变频器（日本） 安川变频器（日本）
电 气 自动化
变频器外形
SB40系列高性能通用型 系列高性能通用型
SB80系列矢量控制型 系列矢量控制型
森兰变频器
电 气 自动化
变频器外形
SB60系列全能王 系列全能王
SB12系列风机 水泵专用 系列风机/水泵专用 系列风机
森兰变频器
电 气 自动化
当中间直流环节采用大电感滤波时，电流波形较平直， 当中间直流环节采用大电感滤波时，电流波形较平直，因而电源内阻抗大 输出是一个恒流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波， ，输出是一个恒流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波，这类变频装置叫电 流型变频器。 流型变频器。
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3. 电压型和电流型变频器比较
2.交-交变频器 交 交变频器 交-交变频器是把工频交流电直接变换成不同频率交流电的 交变频器是把工频交流电直接变换成不同频率交流电的 过程，它不通过中间直流环节， 过程，它不通过中间直流环节，故又称为直接变频器或周波变换 因为没有中间环节，仅用一次变换就实现了变频， 器。因为没有中间环节，仅用一次变换就实现了变频，效率较高 主要构成环节如下图所示。 。主要构成环节如下图所示。

电压型变频器与电流型变频器的性能比较电流型与电压型变频器，两者都属于交-直-交变频器，由整流器和逆变器两部分组成。

由于负载一般都是感性的，它和电源之间必有无功功率传送，因此在中间的直流环节中，需要有缓冲无功功率的元件。

假如采纳大电容器来缓冲无功功率，则构成电压源型变频器；如采纳大电抗器来缓冲无功功率，则构成电流源型变频器。

电压型变频器和电流型变频器的区分仅在于中间直流环节滤波器的形式不同，但是这样一来，却造成两类变频器在性能上相当大的差异，主要表现列表比较如下：1、储能元件：电压型变频器——电容器；电流型——电抗器。

2、输出波形的特点：电压形电压波形为矩形波电流波形近似正弦波；电流型变频器则为电流波形为矩形波电压波形为近似正弦波3、回路构成上的特点，电压型有反馈二极管直流电源并联大容量电容（低阻抗电压源）；电流型无反馈二极管直流电源串联大电感（高阻抗电流源）电动机四象限运转简单。

4、特性上的特点，电压型为负载短路时产生过电流，开环电动机也可能稳定运转；电流型为负载短路时能抑制过电流，电动机运转不稳定需要反馈掌握。

电流型逆变器采纳自然换流的晶闸管作为功率开关，其直流侧电感比较昂贵，而且应用于双馈调速中，在过同步速时需要换流电路，在低转差频率的条件下性能也比较差。

变频器的结构特征1. 电流型变频器变频器的直流环节采纳了电感元件而得名，其优点是具有四象限运行力量，能很便利地实现电机的制动功能。

缺点是需要对逆变桥进行强迫换流，装置结构简单，调整较为困难。

另外，由于电网侧采纳可控硅移相整流，故输入电流谐波较大，容量大时对电网会有肯定的影响。

2. 电压型变频器由于在变频器的直流环节采纳了电容元件而得名，其特点是不能进行四象限运行，当负载电动机需要制动时，需要另行安装制动电路。

功率较大时，输出还需要增设正弦波滤波器。

3. 高电流型变频器它采纳GTO，SCR或IGCT元件串联的方法实现直接的高压变频，目前电压可达10KV。

交流变频和直流变频的区别由于现在很多厂家都打出直流变频空调，但在直流电里是没有频率的，那他们有什么区别:1：交流变频:实际上是一个三相交流电机,通过改变频率来改变转速，供电频率高，压缩机转速快，空调器制冷（热）量就大；而当供电频率较低时，空调器制冷（热）量就小。

2：直流变频:是在压机三端中每2端轮流通上直流电(+ -)即在某时刻:V:+ U:- W:则为检测线,好为下次通"+"电端做判断,所以压机始终只有两相是有电的,其通过改变输出直流电压来改变转速，工作频率范围比交流变频的广。

直流变速采用直流电机，交流变频使用交流电机。

直流电机只有一个线圈耗电，而交流变频有两个线圈耗电,所以直流变速相对交流变频更加节能省电。

结论：直流变速空调运行更稳定，更高效3：定频空调的压缩机转速本不变，它不能大幅度地调节制冷量，而是通过频繁开启关闭压缩机的方式来调节房间温度高低。

变频空调可在短时间内达到设定温度，然后空调比较低的频率运转，就可以维持室内设定温度，这保证了空调的均匀制冷，避免了室温剧烈变化所引起的不适感。

变频空调启动时电压较小，可在低电压和低温度条件下启动4、180度矢量变频技术即无位置传感器三相矢量变频技术。

5、直流变转速空调系统电控框图直流变频空调器的工作原理!1:综述电源220V交流电压经转换器变换为直流。

逆变器主要功能为实现换向，把直流电压转换成任意频率的有效值相当于三相交流电的脉冲电压信号;其最常见的结构形式是六个半导体开关元件组成的三相桥式电路(大功率模块)。

逆变器的负荷为压缩机中的异步电动机，变频空调器按照负荷是交流变频压缩机还是直流变频压缩机而分为交流变频与直流变频两大类。

交流变频中逆变器的输出电压方式一般采用是不等宽度PWM调制方式，而直流变频中逆变器的输出电压方式一般采用是等宽度PWM 调制方式。

目前PAM (Pulse Amplitude Modulation脉冲幅值调制方式)以其独特的优越性而被用于直流变频空调器的压缩机输入电压的调制中。

（ ３ ） 为改善 换 向能力 ， 要求 电枢漏感 小 ， 转 子短粗 ， 影响系统 动态 性能 ， 在动 态 性能 要 求高 的场 合 ， 不 得不 采用 双 电枢 或者 三 电枢 ， 带 来造 价 高 、 占地面 积 大、 易 共 振等 一系 列 的问题 。 （ ４ ） 直流 电动机 除励磁 外 ， 全 部输入 功率都 通过换 向器流 人 电枢 ， 电机效率 低， 由于 转子 散 热条件 差 ， 冷 却费 用高 。 交 流调速 的性 能 己达到直 流传动 的水 平 ， 装置成 本降低 到与直 流传动相 当 或者略低 的程 度 ， 由于维修 费用及 能耗 大大降 低 ， 可 靠性提 高 ， 因此 出现 了以交 流传 动代 替直 流传 动 的强 烈趋势 。 采用交 流 传动 能取 得下 述效 果 ： （ １ ） 减小 维修 工作 量 ， 减 少停机 时间 ， 提 高产 量 。 （ ２ ） 可以突破直流电动机的功率和速度极限， 为设备提供更大的动力， 从而
３ 交直 流调 速 系统 的对 比
（ Ｉ ） 改 变 电枢 回路 电阻 。 该 方法 的优 点是 系统结 构简 单 ； 缺点 是效率 低 。 因 此， 该方法适于小功率直流电机 、 开环控制且仅能有级调速 。 （ ２ ） 改变电动机主磁通。 该方法的优点是能够实现平滑调速； 缺点是调速范 围小 而且 通常 是配 合调 压调 速 在基 速 以上作 小 范 围的升 速 。 现 已很 少单 独使 用， 通 常 以非 独 立控制 励磁 的方 式 出现 。 （ ３ ） 调节 电枢供 电电压 Ｕ。 改变 电枢 电压 主要从 额 定电压 往 下降低 电枢 电 压， 从 电动机 额定 向下变速 ， 属 于恒转 矩调速 方法 。 对 于要 求在一 定范 围内无级 平滑调 速 的系 统来 说 ， 这 种方 法最 好 。 比较 上 面三种 直流调 速方 法可 看 出 自动控 制的直 流调速 系统 往往 以调压 调速为主 在调压调速系统 中调节电动机的电枢供 电电压需要专门的可控直流 电源 ， 可调 的直流 电源有 旋转 变流机组 、 静 止式可控 整流器 、 直 流斩波器 和脉宽 调制变压器三种。 其中直流斩波器和脉宽调制变压器方式是以恒定直流电源供