变频器原理及应用试卷 一.选择题 1．下列选项中，按控制方式分类不属于变频器的是（D ）。A．U/f B．SF C．VC D．通用变频器 2．下列选项中，不属于按用途分类的是（C ）。 A．通用变频器B．专用变频器C．VC 3．IPM是指( B )。 A．晶闸管B．智能功率模块C．双极型晶体管D．门极关断晶闸管 4．下列选项中，不是晶闸管过电压产生的主要原因的是（A ）。 A．电网电压波动太大B．关断过电压 C．操作过电压D．浪涌电压 5．下列选项中不是常用的电力晶体管的是（D ）。A．单管B．达林顿管C．GRT模块D．IPM 6．下列选项中，不是P-MOSFET的一般特性的是（D ）。A．转移特性B．输出特性C．开关特性D．欧姆定律
7．集成门极换流晶闸管的英文缩写是（B ）。A．IGBT B．IGCT C．GTR D．GTO 8．电阻性负载的三相桥式整流电路负载电阻 L R上的平均电 压 O U为（A ）。 A．2.34 2 U B．2U C．2.341U D．1U 9．三相桥式可控整流电路所带负载为电感性时，输出电压 平均值 d U为为（A ） A．2.34 2cos U B．2U C．2.341U D．1U 10．逆变电路中续流二极管VD的作用是（A ）。 A．续流B．逆变C．整流D．以上都不是11．逆变电路的种类有电压型和（A ）。 A．电流型B．电阻型C．电抗型D．以上都不是 12．异步电动机按转子的结构不同分为笼型和（A ）。A．绕线转子型B．单相C．三相D．以上都不是 13．异步电动机按使用的电源相数不同分为单相、两相和（C ）。 A．绕线转子型B．单相C．三相D．以上都
变频器的原理及应用 飞机工业（集团） 动力处 晓黎
摘要 由于变频调速有显著的优点，具有无冲击启动和软停机的优良控制特性，可极大的延长机械设备的使用寿命，减少设备的维护量;随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高、体积越来越小、运行可靠性越来越高，应用越来越广泛，选择合理的变频器对于设备的正常运行非常重要。 关键词：变频器、使用寿命、合理选择 一、变频器的原理 近年来，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频调速越来越被工业上所采用。 1 变频器的工作原理 交流电动机的同步转速表达式为： n＝60 f(1－s)/p N—异步电动机的转速；f—异步电动机的频率；S—电动机转差率；P—电动机极对数。 由式公式可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的围变化时，电动机转速调节围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。 所谓变频调速器——它将三相工频（50Hz）交流电源（或任意电源）变换成三相电压可调、频率可调的交流电源，有时又将变频调速器称为变压变频装置VVVF。主要用于交流电动机（异步机或同步机）转速的调节。一个交流电动机变频调速系统由变频调速器驱动器、交流电动机和控制器三大部分组成。其中关键核心设备是变频调速器，由它来实现电动机电压和频率的平滑变化。 变频调速在调频围、静态精度、动态品质、系统效率、完善的保护功能、容易实现自动控制和过程控制等诸方面是以往的调压调速、变极调速、串级调速、滑差调速和液力耦合器调速等无法比拟的。它是公认的交流电动机最理想最有前途的调速方案，代表今后电气传动的发展方向。 二、变频器结构和分类 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。
《变频技术》课程教学大纲 一.课程说明 本课程的配套教材是高职高专规划教材《变频器原理及应用》，本书内容主要包括：电力电子器件简介，变频器的基本组成原理，电动机变频调速机械特性，变频器的控制方式，变频调速系统主要电器的选用，变频器的操作、运行、安装、调试、维护及抗干扰，变频器在风机、水泵、中央空调、空气压缩机、提升机等方面的应用实例等。 二、前续课程 电子技术，电机与拖动基础，自动控制系统，PLC编程控制，单片机原理与应用等。 三、学时分配 总学时为64学时，包括：理论课时48学时、实验课时16学时 四、理论课程内容：（48学时） 第1章：概述 1.1变频技术的发展 1.2变频器的基本类型 1.3变频器的应用 第2章：电力电子器件 2.1 电力二极管（PD） 2.2 晶闸管（SCR） 2.3 门极可关断（GTO）晶闸管 2.4 电力晶体管（GTR） 2.5 电力MOS场效应晶体管（P-MOSFET） 2.6 绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 2.7 MOS控制晶闸管（MCT） 2.8 静电感应晶体管（SIT） 2.9 集成门极换流晶闸管（IGCT） 2.10 智能功率模块（IPM） 第3章：交—直—交变频技术 3.1 整流电路 3.2 中间电路 3.3 逆变电路的工作原理及基本形式 3.4 电压型逆变电路 3.5 电流型逆变电路 3.6 SPWM控制技术 3.7 电流跟踪控制的PWM逆变器
3.8 电压空间矢量控制的PWM逆变器 第4章：交—交变频技术 4.1 单相输出交—交变频电路 4.2 三相输出交—交变频电路 4.3 矩形波交—交变频 第5章：电动机与拖动系统（系统简述）第6章：高（中）压变频器 6.1 高（中）压变频器概述 6.2 高（中）压变频器主电路结构 第7章：变频器的控制方式 7.1 U/f控制 7.2 转差频率控制（SF控制） 7.3 矢量控制（VC） 7.4 直接转矩控制 7.5 单片机控制 第8章：变频器系统的选择与操作 8.1 变频器的原理框图与接线端子 8.2 变频器的频率参数及预置 8.3 变频器的主要功能及预置 8.4 变频器的选择 8.5 变频调速系统的主电路及电器选择 8.6 变频器系统的控制电路 8.7 变频器的操作与运行 8.8 外接给定电路 8.9 变频器与PLC的连接 8.10 变频器“1控X”切换技术 8.11 变频器与PC的通信 第9章：变频器的安装与维护（简述） 第10章：变频器应用实例 10.1 变频调速技术在风机上的应用 10.2 空气压缩机的变频调速及应用 10.3 变频器在供水系统节能中的应用 10.4 中央空调的变频技术及应用 10.5 中压变频器在潜油电泵中的应用 10.6 矿用提升机变频调速系统
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《变频器原理及应用》测试题 一、填空题（每空1分，共25分） 1.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、、 和。 2.变频器的分类，按变换环节可分为和，按用途可分为和 。 3.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，变频器具有功能和多种时间设置功能。 4. 变频器是通过的通断作用将变换为均可调的一种 电能控制装置。 5. 变频器的组成可分为和。 6. 变频调速过程中，为了保证电动机的磁通恒定，必须保证。 7. 变频器的制动单元一般连接在和之间。 8. 变频器的主电路由、滤波与制动电路和所组成。 9.变频调速时，基频以下调速属于，基频以上属于。 10.变频器的PID功能中，P指，I指，D指。 二、单选题（每题1分，共11分） 1.为了提高电动机的转速控制精度，变频器具有（）功能。 A 转矩补偿 B 转差补偿 C 频率增益 D 段速控制 2. 风机类负载属于（）负载。 A 恒功率 B 二次方律 C 恒转矩 D 直线律 3.为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频 器的输出电压就必须从400V改变到约（）V。 A 400 B 100 C 200 D 250 4.电动机与变频器之间距离远时，电机运行不正常，需采取（）措施解决。 A 增加传输导线长度B减少传输导线长度C增加传输导线截面积D减少传输 导线截面积 5.变频器调速系统的调试，大体应遵循的原则是（）。
A 先空载、继轻载、后重载 B 先重载、继轻载、后空载 C 先重载、继空载、后 轻载 D 先轻载、继重载、后空载 6.采用一台变频器控制一台电动机进行变频调速，可以不用热继电器，因为变频器的热 保护功能可以起到（）保护作用。 A 过热 B 过载 C 过压 D 欠压 7.下面那种原因可能引起欠压跳闸（）。 A 电源电压过高 B 雷电干扰 C 同一电网有大电机起动 D 没有配置制动单元 8.变频器在工频下运行，一般采用（）进行过载保护。 A 保险丝 B 热继电器 C 交流接触器 D 电压继电器 9. 变频器安装要求（） A 水平 B 竖直 C 与水平方向成锐角 D 都可以 10.高压变频器是指工作电压在（）KV以上变频器。 A 10 B 5 C 6 D 1 11. 变频器主电路的交流电输出端一般用（）表示。 A R、S、T B U、V、W C A、B、C D X、Y、Z 三、多选题（每题2分，共12分） 1.电动机的发热主要与（）有关。 A 电机的有效转矩 B 电机的温升 C 负载的工况 D 电机的体积 2. 中央空调采用变频控制的优点有（）。 A 节能 B 噪声小 C 起动电流小 D 消除了工频影响 3.变频器按直流环节的储能方式分类为（）。 A 电压型变频器 B 电流型变频器 C 交-直-交变频器 D 交-交变频器 4．变频器的控制方式分为（）类 A U/f控制 B 矢量控制 C 直接转矩 D 转差频率控制 5．变频器具有（）优点，所以应用广泛。 A 节能 B 便于自动控制 C 价格低廉 D 操作方便 6. 高（中）压变频调速系统的基本形式有（）种。 A 高-高型 B 高-中型 C 高-低-高型 D 高-低型
变频器的工作原理 1、基本概念 （1）VVVF 改变电压、改变频率（Variable Voltage and Variable Frequency）的缩写。 （2）CVCF 恒电压、恒频率（Constant Voltage and Constant Frequency）的缩写。 通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC）。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。 变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，应用了现代的科学技术，价格昂贵但性能良好，内部结构复杂但使用简单，所以不只是用于启动电动机，而是广泛的应用到各个领域，各种各样的功率、各种各样的外形、各种各样的体积、各种各样的用途等都有。随着技术的发展，成本的降低，变频器一定还会得到更广泛的应用。 各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz）。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC），我们把实现这种转换的装置称为“变频器”（inverter）。 变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。汽车上使用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。 2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？ （1) r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm。例如：4极电机60Hz 1,800 [r/min]，4极电机50Hz 1,500 [r/min]，电机的旋转速度同频率成比例。 本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地取决于电机的极数和频率。电机的极数是固定不变的。由于极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以不适合改变极对数来调节电机的速度。另外，频率是电机供电电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。 n = 60f/p，n: 同步速度，f: 电源频率，p: 电机极数，改变频率和电压是最优的电机控制方法。如果仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，
《变频器原理及应用》模拟试卷1答案 一、填空题 1.面板控制，外接模拟量控制，电位器控制，通讯控制。 2.交-交型，交-直-交型，通用型，专用型。 3.段速控制，加减速 4.电力电子器件，工频交流电，频率和电压 5.主电路，控制电路 6. V/f=常数 7.整流电路，逆变电路 8.整流电路、逆变电路 9.恒转矩调速，恒功率调速 10.比例，积分，微分 二、单选题 1. A 2. B 3. C 4. C 5. A 6. B 7. C 8. B 9. B 10.D 11. B 三、多选题 1.A、B、C 2. A、B、C
3.A、B 4．A、B、C、D 5． A、B、C、D 6. A、B、C 四．简答题 1．说明IGBT的结构组成特点。 答：IGBT是一种新型复合器件。输入部分为MOSFET，输出部分为GTR，它综合了MOSFET 和GTR的优点，具有输入阻抗高、工作速度快、通态电压低、阻断电压高、承受电流大的优点。 2．交-直-交变频器的主电路包括哪些组成部分？说明各部分的作用。 答：交-直-交变频器主电路包括三个组成部分：整流电路、中间电路和逆变电路。整流电路的功能是将交流电转换为直流电；中间电路具有滤波电路或制动作用；逆变电路可将直流电转换为交流电。 3. 变频器功能参数的预置过程大致有哪几个步骤？ 答：变频器功能参数的预置过程大致有哪几个步骤。 1) 查功能码表，找出需要预置参数的功能码。 2) 在参数设定模式(编程模式)下，读出该功能码中原有的数据。 3) 修改数据，送入新数据。 4.异步电动机变频调速时，在额定频率以下调节频率，必须同时调节加在定子绕组上 的电压，即恒V／f控制，为什么？ 答：在额定频率以下调节频率，同时也改变电压，通常是使V／f为常数，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。 5. 矢量控制有什么优越性？ 答：矢量控制系统的优点：1）动态的高速响应；2）低频转矩增大；3）控制灵活。 6. 变频器主电路的电源输入侧连接断路器有什么作用？ 答：连接断路器的作用：1）接通和分断负载电路；2）隔离作用；3）保护作用。 7.变频器安装时周围的空间最少为多少？ 答：变频器在运行中会发热，为了保证散热良好，必须将变频器安装在垂直方向，切勿倒装、倾斜安装或水平安装。其上下左右与相邻的物品和挡板(墙)必须保持足够的空间，左右5cm以上，上下15cm以上。 8.变频器运行为什么会对电网产生干扰？如何抑制？
《变频器原理及应用》模拟试卷1 一、填空题（每空1分，共25分） 1.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、、 和。 2.变频器的分类，按变换环节可分为和，按用途可分为和 。 3.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，变频器具有功能和多种时间设置功能。 4. 变频器是通过的通断作用将变换为均可调的一种 电能控制装置。 5. 变频器的组成可分为和。 6. 变频调速过程中，为了保证电动机的磁通恒定，必须保证。 7. 变频器的制动单元一般连接在和之间。 8. 变频器的主电路由、滤波与制动电路和所组成。 9.变频调速时，基频以下调速属于，基频以上属于。 10.变频器的PID功能中，P指，I指，D指。 二、单选题（每题1分，共11分） 1.为了提高电动机的转速控制精度，变频器具有（）功能。 A 转矩补偿 B 转差补偿 C 频率增益 D 段速控制 2. 风机类负载属于（）负载。 A 恒功率 B 二次方律 C 恒转矩 D 直线律 3.为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频 器的输出电压就必须从400V改变到约（）V。 A 400 B 100 C 200 D 250 4.电动机与变频器之间距离远时，电机运行不正常，需采取（）措施解决。 A 增加传输导线长度B减少传输导线长度C增加传输导线截面积D减少传输 导线截面积 5.变频器调速系统的调试，大体应遵循的原则是（）。
A 先空载、继轻载、后重载 B 先重载、继轻载、后空载 C 先重载、继空载、后 轻载 D 先轻载、继重载、后空载 6.采用一台变频器控制一台电动机进行变频调速，可以不用热继电器，因为变频器的热 保护功能可以起到（）保护作用。 A 过热 B 过载 C 过压 D 欠压 7.下面那种原因可能引起欠压跳闸（）。 A 电源电压过高 B 雷电干扰 C 同一电网有大电机起动 D 没有配置制动单元 8.变频器在工频下运行，一般采用（）进行过载保护。 A 保险丝 B 热继电器 C 交流接触器 D 电压继电器 9. 变频器安装要求（） A 水平 B 竖直 C 与水平方向成锐角 D 都可以 10.高压变频器是指工作电压在（）KV以上变频器。 A 10 B 5 C 6 D 1 11. 变频器主电路的交流电输出端一般用（）表示。 A R、S、T B U、V、W C A、B、C D X、Y、Z 二、多选题（每题2分，共12分） 1.电动机的发热主要与（）有关。 A 电机的有效转矩 B 电机的温升 C 负载的工况 D 电机的体积 2. 中央空调采用变频控制的优点有（）。 A 节能 B 噪声小 C 起动电流小 D 消除了工频影响 3.变频器按直流环节的储能方式分类为（）。 A 电压型变频器 B 电流型变频器 C 交-直-交变频器 D 交-交变频器 4．变频器的控制方式分为（）类 A U/f控制 B 矢量控制 C 直接转矩 D 转差频率控制 5．变频器具有（）优点，所以应用广泛。 A 节能 B 便于自动控制 C 价格低廉 D 操作方便 6. 高（中）压变频调速系统的基本形式有（）种。 A 高-高型 B 高-中型 C 高-低-高型 D 高-低型
变频器原理及应用习题解析 第1章概述 1.什么叫变频器？变频调速有哪些应用？ 答：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。 变频调速的应用主要有：①在节能方面的应用。例如风机、泵类负载采用变频调速后，节电率可以达到20%～60%；②在提高工艺水平和产品质量方面的应用。例如变频调速应用于传送、起重、挤压和机床等各种机械设备控制领域；③在自动化系统中的应用。例如，化纤工业中的卷绕、拉伸、计量、导丝；玻璃工业中的平板玻璃退火炉、玻璃窑搅拌、拉边机、制瓶机；电弧炉自动加料、配料系统以及电梯的智能控制等。 2.为什么说电力电子器件是变频器技术发展的基础？ 答：变频器的主电路不论是交-直-交变频或是交-交变频形式，都是采用电力电子器件作为开关器件。因此，电力电子器件是变频器发展的基础。 3.为什么计算机技术和自动控制理论是变频器发展的支柱？ 答：计算机技术使变频器的功能也从单一的变频调速功能发展为包含算术、逻辑运算及智能控制的综合功能；自动控制理论的发展使变频器在改善压频比控制性能的同时，推出了能实现矢量控制、直接转矩控制、模糊控制和自适应控制等多种模式。现代的变频器已经内置有参数辨识
系统、PID调节器、PLC控制器和通讯单元等，根据需要可实现拖动不同负载、宽调速和伺服控制等多种应用。 4.变频调速发展的趋势如何？答：①智能化；②专门化；③一体化； ④环保化. 5.按工作原理变频器分为哪些类型？按用途变频器分为哪些类型？ 答：按工作原理变频器分为：交-交变频器和交-直-交变频器两大类。 按用途变频器分为：①通用变频器；②专用变频器。 6.交-交变频器与交-直-交变频器在主电路的结构和原理有何区别？ 答：交-交变频器的主电路只有一个变换环节，即把恒压恒频（CVCF）的交流电源转换为变压变频（VVVF）电源；而交-直-交变频器的主电路是先将工频交流电通过整流器变成直流电，再经逆变器将直流电变成频率和电压可调的交流电。 7.按控制方式变频器分为哪几种类型？ 答：按控制方式变频器分为：①V/f控型变频器；②转差频率控制变频器；③矢量控制变频器；④直接转矩控制变频器。 第2章变频器常用电力电子器件 1.晶闸管的导通条件是什么？关断条件是什么？ 答：晶闸管的导通条件：在晶闸管的阳极A和阴极K间加正向电压，同时在它的门极G和阴极K间也加正向电压。要使导通的晶闸管的关断，必须将阳极电流I A降低到维持电流I H以下，上述正反馈无法维持，管子自然关断。维持电流I H是保持晶闸管导通的最小电流。 2. 说明GTO的开通和关断原理。与普通晶闸管相比较有何不同？
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变频器的原理及应用 沈阳飞机工业（集团）有限公司 动力处 范晓黎 摘要 由于变频调速有显着的优点，具有无冲击启动和软停机的优良控制特性，可极大的延长机械设备的使用寿命，减少设备的维护量;随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高、体积越来越小、运行可靠性越来越高，应用越来越广泛，选择合理的变频器对于设备的正常运行非常重要。 关键词：变频器、使用寿命、合理选择 一、变频器的原理 近年来，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频调速越来越被工业上所采用。 1变频器的工作原理 交流电动机的同步转速表达式为： n＝60f(1－s)/p N—异步电动机的转速；f—异步电动机的频率；S—电动机转差率；P—电动机极对数。 由式公式可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。 所谓变频调速器——它将三相工频（50Hz）交流电源（或任意电源）变换成三相电压可调、频率可调的交流电源，有时又将变频调速器称为变压变频装置VVVF。主要用于交流电动机（异步机或同步机）转速的调节。一个交流电动机变频调速系统由变频调速器驱动
器、交流电动机和控制器三大部分组成。其中关键核心设备是变频调速器，由它来实现电动机电压和频率的平滑变化。 变频调速在调频范围、静态精度、动态品质、系统效率、完善的保护功能、容易实现自动控制和过程控制等诸方面是以往的调压调速、变极调速、串级调速、滑差调速和液力耦合器调速等无法比拟的。它是公认的交流电动机最理想最有前途的调速方案，代表今后电气传动的发展方向。 二、变频器结构和分类 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。 2.1变频器的结构 （1）主要由主电路(包括整流器、中间直流环节、逆变器)和控制电路组成。 整流器：将交流电变换成直流的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入电流非正弦，带有丰富的谐波 中间直流环节：中间直流储能环节，在它和电动机之间进行无功功率的交换。 逆变器：将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦波，输出电流近似正弦 控制电路：常由运算电路、检测电路、控制信号输入/输出电路和驱动电路组成。主要任务是完成对逆变器的开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种 保护功能等，其控制方法可以采用模拟控制或数字控制。目前许多变频 器已经采用微机来进行全数字控制，采用尽可能简单的硬件电路，靠软 件来完成各种功能。 通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。
变频器定义及工作原理概述 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。变频技术是应交流电机无 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。 变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOS FET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM－VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并获得了广泛应用。 变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。 VVVF：改变电压、改变频率 CVCF：恒电压、恒频率。各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均为400V/50Hz或 200V/60Hz(50Hz)，等等。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC)。 用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。 变频器的工作原理 我们知道，交流电动机的同步转速表达式位：
变频器的原理及应用 沈阳飞机工业（集团）有限公司 动力处 范晓黎
摘要 由于变频调速有显著的优点，具有无冲击启动和软停机的优良控制特性，可极大的延长机械设备的使用寿命，减少设备的维护量;随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高、体积越来越小、运行可靠性越来越高，应用越来越广泛，选择合理的变频器对于设备的正常运行非常重要。 关键词：变频器、使用寿命、合理选择 一、变频器的原理 近年来，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频调速越来越被工业上所采用。 1 变频器的工作原理 交流电动机的同步转速表达式为： n＝60 f(1－s)/p N—异步电动机的转速；f—异步电动机的频率；S—电动机转差率；P—电动机极对数。 由式公式可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。 所谓变频调速器——它将三相工频（50Hz）交流电源（或任意电源）变换成三相电压可调、频率可调的交流电源，有时又将变频调速器称为变压变频装置VVVF。主要用于交流电动机（异步机或同步机）转速的调节。一个交流电动机变频调速系统由变频调速器驱动器、交流电动机和控制器三大部分组成。其中关键核心设备是变频调速器，由它来实现电动机电压和频率的平滑变化。 变频调速在调频范围、静态精度、动态品质、系统效率、完善的保护功能、容易实现自动控制和过程控制等诸方面是以往的调压调速、变极调速、串级调速、滑差调速和液力耦合器调速等无法比拟的。它是公认的交流电动机最理想最有前途的调速方案，代表今后电气传动的发展方向。 二、变频器结构和分类 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。
变频器原理与应用复习题 一、选择 1、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是（ C ）。 A：PWM B：PAM C：SPWM D：SPAM 2、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关，还与（B ）有关系。 A：磁极数B：磁极对数C：磁感应强度D：磁场强度 3、目前，在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（D ）。 A：SCR B：GTO C：MOSFET D：IGBT 4、IGBT属于（B ）控制型元件。 A：电流B：电压C：电阻D：频率 5、电力晶体管GTR属于（A ）控制型元件。 A：电流B：电压C：电阻D：频率 二、选择 1、对电动机从基本频率向上的变频调速属于（A ）调速 A：恒功率B：恒转矩 C：恒磁通D：恒转差率 2、下列哪种制动方式不适用于变频调速系统（C ）。 A：直流制动B：回馈制动 C：反接制动D：能耗制动 3、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关 ，还与（ B ）有关系。 A：磁极数B：磁极对数C：磁感应强度D：磁场强度 4、变频器的调压调频过程是通过控制（B ）进行的。 A：载波B：调制波C：输入电压D：输入电流 5、为了适应多台电动机的比例运行控制要求，变频器设 置了（ A ）功能。 A：频率增益B：转矩补偿C：矢量控制D：回避频率 6、为了提高电动机的转速控制精度，变频器具有 （B）功能 A：转矩补偿B：转差补偿C：频率增益D：段速控制 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（C ）功能。 A：频率偏置B：转差补偿C：转矩补偿D：段速控制 8、变频器常用的转矩补偿方法有：线性补偿、分段补偿 和（ B ）补偿。 A：平方根 B ：平方率C：立方根D：立方率9、平方率转矩补偿法多应用在（B ）的负载。 A：高转矩运行B：泵类和风机类 C：低转矩运行D：转速高 10、变频器的节能运行方式只能用于（A ）控制方式 A：U/f开环B：矢量C：直接转矩D：CVCF 11、对于风机类的负载宜采用（D）的转速上升方式。 A：直线型B：S型C：正半S型D：反半S型 三、选择
高职《变频器原理及应用技术》教学思考 发表时间：2018-11-13T20:11:12.387Z 来源：《电力设备》2018年第20期作者：张群 [导读] 摘要：目前，变频器在生产及生活中的应用越来越广泛，《变频器原理及应用》也逐渐成为高等职业学校机电一体化及电气控制专业的核心课程，它上承电机学、电力电子技术，下启自动控制系统，同时又在高级维修电工技能鉴定中占重要地位。 （天津工业职业学院天铁校区） 摘要：目前，变频器在生产及生活中的应用越来越广泛，《变频器原理及应用》也逐渐成为高等职业学校机电一体化及电气控制专业的核心课程，它上承电机学、电力电子技术，下启自动控制系统，同时又在高级维修电工技能鉴定中占重要地位。本文旨在探讨学生们在学习《变频器原理及应用技术》这门课程中遇到的问题，结合教师在教学过程中总结出的经验，思考如何找到更好的教学方法，搞好这门课程的教学，提高教学质量。 关键词：变频器；机电一体化；技能鉴定；电力电子 一、《变频器原理及应用技术》课程分析 变频技术是建立在电力电子技术基础之上的，变频器的发展也依托于电力电子器件的更新换代。每当有新的电力电子器件出现时，体积更小、规模更大的新型变频器就会产生；每当出现新的微机控制技术时，功能更全、适应面更广和操作更方便的新型变频器就会出现在市场上。尽管各个厂家生产的变频器在性能、操作、功能等方面不尽相同，但其基本的构造及原理是一样的。所以无论学习哪种变频器都要先学习变频调速的原理及控制方法。同时，变频器的绝大多数控制对象都是异步电动机，所以掌握异步电动机的原理及调速特性是学好交流变频调速、选择合适变频器的基础。 职业教育坚持以就业为导向，注重职业能力的培养。在课程教学中要采用理实一体化的形式。尤其对于变频器，更偏重于实际的操作学习，实训教学在整个课程中占的比例更大。我校的实训器材是西门子的MM440变频器，其目前在各类企业中的应用十分广泛，为将来学生就业后尽快熟悉岗位工作打好基础。同时西门子变频器是各类变频器中比较难掌握的，学生能够学好它，将来工作中遇到别的品牌的变频器掌握起来更容易。 根据这门课程的以上特点，在课程教学中应遵循以下几点： 1．学习《变频器原理及应用技术》这门课程，首先要掌握交流异步电动机的相关知识、变频器调速的基础知识，进而学习通用变频器的分类、选型，以及使用与维护。 2．在此基础上着重学习MM440的操作与参数设置，通过不同实训项目的训练，逐步掌握西门子MM440变频器的使用。 3．在课程教学中，要打破教材的常规模式，以项目、任务驱动的形式，将整个课程分成若干模块，理实一体，逐步展开教学。 二、课程教学中遇到问题、解决问题 1．变频器原理及变频技术的理论知识比较抽象，不容易理解，难度对于高职学生来说也较大。变频技术的基础是电力电子技术，变频器控制的对象是电动机，理论知识都比较抽象。而这些知识在课程之初就要讲，如果学生接受的不好，就会打击他们对变频器这门课程学习的积极性。为了避免这种情况的发生，在开学之初，我找到几本变频器的书籍，与教材一起对照着阅读，分析总结出教材中的重点内容（学生必须掌握的）、次重点内容（学生尽量掌握）和非重点知识（学生以理解为主，安排在课程后期学习）。这样将教材内容分清主次，同时弱化知识的抽象感，强调与实际生产和生活相联系，激发学生对变频器的兴趣，这样将这段困难时期成功度过，平稳的进入到MM440变频器的操作实训阶段。 2．理论联系实际，培养学生的学习兴趣。学生能不能把课程学好，爱不爱学是最重要的。变频器作为一种高性能的综合性的自动控制装置，在我们生产和日常生活中广泛应用。比如工厂里的起重机车、水泵，日常生活中的变频空调、变频洗衣机、音乐喷泉等等。在授课过程中，要让学生明白这门课程的重要性。学生如果掌握了变频系统的工作原理及维修方法，相关问题就会迎刃而解，成就感油然而生。兴趣是最好的老师，将教学从培养学生兴趣着手，循序渐进，取得了非常好的教学效果。 3．增加变频器操作实训课时，提高学生的操作水平。课程进入到变频器的具体操作环节之后，发现绝大多数的学生动手操作的能力太弱了，往往要求两节课完成的实训项目都完成不了。而变频器是一门实践性很强的课程，理论知识点需要通过实验来检验，否则就是纸上谈兵，一切皆空。只有加强操作训练才会熟能生巧，在操作中掌握要领，提高水平，同时将理论知识一一印证。针对这种情况，将实训操作的课时相应增加，着重锻炼学生对MM440的操作，反复练习，务求熟练。一主一辅两位老师逐一加强对学生的指导，使同学们真正掌握MM440的操作与参数设置，能够用它实现对电动机的多种控制，为他们将来参加高级维修电工考试和走进工作岗位打下坚实基础。 4．打破实训课程常规考试方法，采用过程考核的模式。根据以往上实训课的经验和与其他老师的交流，我们都发现了一个问题，我们的授课对象是高职的学生，虽然这一批学生素质相对较高，但部分学生学习的主观能动性还是较差的。上实训课时，老师将实训要求与相关知识讲解完后，让学生动手操作，大多数人能够主动去做，但总有一些人浑水摸鱼，得过且过。而老师的精力有限又不能够完全兼顾，长此以往，这些学生虽然身在实训室但是却什么也不会学到。针对这种情况，我们思考后决定在一定程度上向冶金总院的老师学习，实训考试采取过程考核的模式。每一节课的实训项目都进行考核，每个同学都要过，考核成绩算期末成绩一部分。例如，10个实训项目，每个10分，总分100分，取消以往的期末实训考试，将这10个项目分数相加作为学生的期末的成绩。这样一来，提高了学生的能动性，使他们真正将实训课的时间利用起来，提高学习效率，避免荒度时光。 5．提醒学生注重相关基础课程的学习，提高知识储备。变频器是一门综合性课程，在授课过程中，会发现提问学生一些相关的基础知识，他们往往回答不出，或者是已经遗忘了。这时候要提醒学生，要想更好的理解变频原理和掌握变频器就要注重相关基础知识的储备，例如电工基础、电子技术、电机及电气控制、电力电子学等等课程，要利用课余时间尽量多去翻书，遇到疑问要及时问老师，不能怕麻烦，所有知识是环环相扣的，由浅入深，落下的越多，将来越难学习。 三、课程教学反思 1．需要拓展变频器实训项目。我校区变频器课程的实训器材只是PLC和单片机实训台配套的一个挂箱，并且实训指导书中的内容过分简单，不适于给学生做实训项目。在以往的实训教学中，老师们就曾绞尽脑汁去想合适的实训任务，但由于实训器材限制，有些比较好的内容做不了，后续时间要拓展更多合适的项目，将实训器材最大限度的利用起来为教学服务。
变频器原理与应用复习题 一、填空题 1.变频器，按滤波方式不同可分为电压型和电流型两种。 2.变频器，按用途不同可分为通用型和专用型。 3.变频器的组成可分为主电路和控制电路。 4.变频器安装时，要求垂直安装，并且在其正上方和正下方避免存在阻挡进风、出风的 大部件。 5.变频器是将工频交流电变为电压和频率可调的交流电的电器设备。 7.变频调速时，基本频率以下的调速属于恒转矩调速，基本频率以上的属于恒功率调速。 8.变频器的显示屏可分为LED 显示屏和液晶显示屏。 9.节能运行只能用于 U/f 控制方式，不能用于矢量控制方式。 10．对变频器接线时，输入电源必须接到变频器输入端子 R、S、T 上。 11．对变频器接线时，电动机必须接到变频器输出端子 U、V、W 上。 12.通过通讯接口，可以实现在变频器与变频器之间或变频器与计算机之间进行联网 控制。 13.变频器的通、断电控制一般采用空气开关和接触器，这样可以方便地进行自动或 手动控制，一旦变频器出现问题，可立即切断电源。 14.SPWM 是正弦波脉冲宽度调制的英文缩写。 15.变频器的加速时间是指从 0 赫兹上升到基本频率所需要的时间。 16.变频器的减速时间是指从基本频率下降到 0 赫兹所需要的时间。 17.变频器的加速曲线有三种：线形上升方式、S 型上升方式和半S 型上升方式。 18.当故障排除后，必须先复位，变频器才可重新运行。 19.为了避免机械系统发生谐振，采用设置回避频率的方法。 20.变频调速过程中，为了保持磁通恒定，必须保持 U/F=常数。 21.变频器的平方律补偿法，多应用于风机和泵类负载。 22.为了提高电动机的转速控制精度，变频器具有矢量控制功能。 23.变频器调速系统中，禁止使用反接制动。 24.变频器的PID 功能中，P 指比例调节，I 指积分调节，D 指微分调节。 25.变频器的输出侧不能接移相电容或浪涌吸收器，以免造成开关管过流损坏或变频 器不能正常工作。 26.变频器运行控制端子中，FWD 代表正转。 27.变频器运行控制端子中，REV 代表反转。 28.变频器运行控制端子中，JOG 代表点动。 29.变频器运行控制端子中，STOP 代表停止。
变频器的组成 变频器(Frequency Converter)是利用电力电子半导体器件的通断作用把 电压、频率固定不变的交流电转变成电压、频率都可调的交流电。现在使用的变 频器主要采用交-直-交的工作方式，先把工频交流电整流成直流电，再把直流电 逆变为频率、电压均可控制的交流电。变频器输出的波形是模拟正弦波，主要用 于电动机的调速，又叫变频调速器。 变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元和微处理 一、交流-直流部分(整流部分)： ? 整流电路：由VD1-VD6六个整流二极管组成不可控全波整流桥。对于380V 的额定电源，二极管反向耐压值一般应选1200V 。二极管的正向电流为电 机额定电流的1.414~2倍。 ? 吸收电容C 1：整流电路输出是脉动的直流电压，必须加以滤波。
? 压敏电阻：过电压保护与耐雷击要求。 ? 热敏电阻：过热保护。 ? 霍尔:安装在U 、V 、W 的其中二相,用于检测输出电流值。选用时额定电流 约为电机额定电流的2倍左右。 ? 电解电容：又叫储能电容，在充电电路中主要作用为储能和滤波。PN 两端 的电压工作范围一般在 430VDC ～700VDC 之间，而一般的高压电容都在 400VDC 左右。为了满足耐压需要就必须是二个400VDC 的电容串起来作 800VDC 。容量选择≥60uf /A 。 ? 充电电阻：防止开机(上电)瞬间的涌浪电流烧坏电解电容。因为开机(上电) 前电容两端的电压为 0V ，在开机(上电)的瞬间电容相当于短路状态。如果 整流桥与电解电容之间没有充电电阻，相当于电源直接短路，瞬间整流桥通 过无穷大的电流导致整流桥炸掉。一般而言，变频器的功率越大，充电电阻 越小。充电电阻的选择范围一般为10~300Ω。 ? 均压电阻：防止电解电容的电压不均从而烧坏电解电容。因为两个电解电容 不可能做成完全一致，这样每个电容上所承受的电压就可能不同。承受电压 高的电容严重发热或因超过耐压值而损坏。 ? 吸收电容C 2：主要作用是吸收IGBT 的过流与过压能量。 二、直流-交流部分(逆变部分): ? VT1-VT6逆变管(IGBT)：构成逆变电路的主要器件，也是变频器的核心元 件。把直流电逆变频率，幅值都可调的交流电。 ? 续流二极管：①保护IGBT ，防止IGBT 在工作时被反电动势损坏。②变频 器的负载是电机，而电机是一种感性负载， 所以它必然要向电源侧返送能量，