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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变频器基础知识 1、什么是变频器？ 变频器是利用电力半导体器件的通断将工频电源变换为频 率连续可调的电能控制装置。 2、电压型与电流型有什麽不同？ 变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电 感。 3、为什麽变频器的电压与电流成比例的改变？ 非同步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用於风机、泵类节能型变 频器。 4、按比例地改变V和f时，电机的转矩如何变化？ 频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变,将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定的起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种
方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器 等方法。 5、对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定，是 否可以？ 通常情况下时不可以的。在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)电压不变，大体为恒功率特性，在高速下要求相同转矩时，必须注意电机与变频器容量的选择。 6、所谓开环是什么意思？ 给所使用的电机装置设速度检出器(PG)，将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环”，不用PG运转的就叫作“开环”。通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选 件可进行PG反馈。 7、实际转速对于给定速度有偏差时如何办？ 开环时，变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围内(1%~5%)变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合，可采用具有PG反馈功能的变频器(选用件)。 8、有加速时间与减速时间可以分别给定的机种，和加减速 时间共同给定的机种，这有什么意义？ 加减速可以分别给定的机种，对于短时间加速、缓慢减速场合，或者对于小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的，但对于风机传动等场合，加减速时间都较长，加速
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 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
变频器基础知识入门 1、什么是变频器？ 变频器一般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。 2、PWM和PAM的不同点是什么？ PWM是英文PulseWidthModulation（脉冲宽度调制）缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。 PAM是英文PulseAmplitudeModulation（脉冲幅度调制）缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。 3、电压型与电流型有什么不同？ 变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路的滤波是电感。 4、为什么变频器的电压与电流成比例的改变？ 异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。 5、电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加；对于变频器驱动，如果频率下降时电压也下降，那么电流是否增加？ 频率下降（低速）时，如果输出相同的功率，则电流增加，但在转矩一定的条件下，电流几乎不变。 6、采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？ 采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下（根据机种不同，为125%~200%）。用工频电源直接起动时，起动电流为6~7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动（起动时间变长）。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍，起动转矩为70%~120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。 7、V/f模式是什么意思？ 频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置（ROM）中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择。 8、按比例地改V和f时，电机的转矩如何变化？ 频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生的转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f，要使输出电压提高一些，以便获得一定地起动转矩，这种补偿称增强起动。 可以采用各种方法实现，有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。 9、在说明书上写着变速范围60~6Hz，即10：1，那么在6Hz以下就没有输出功率吗？ 在6Hz以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，最低使用频率取6Hz左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率（起动频率）根据机种为0.5~3Hz。 10、对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定，是否可以？ 通常情况下是不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）电压不变，大体为恒功率特性，在高速下要求相同转矩时，必须注意电机与变频器容量的选择。 11、所谓开环是什么意思？ 给所使用的电机装置设速度检出器（PG），将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环”，不用PG运转的就叫作“开环”。通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可进行PG反馈。 12、实际转速对于给定速度有偏差时如何办？ 开环时，变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围内（1%~5%）变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在接近给定速度下运转的场合，可采用具有PG反馈功能的变频器（选用件）。 13、如果用带有PG的电机，进行反馈后速度精度能提高吗？ 具有PG反馈功能的变频器，精度有提高。但速度精度的值取决于PG本身的精度和变频器输出频率的分辨率。 14、失速防止功能是什么意思？
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？
变频器基础 第一节变频器原理 目前使用最多的是交——直——交变频器。交流变直流的过程非常简单，通过二极管整流桥，电容滤波，就可将工频交流电变为直流电。变频器的难点是直流电变为可变频率的交流电。为了使大家方便地看懂其原理，先做如下叙述。 一、变频器如何把直流电变为正弦交流电 1、直流电变为交流电 由图1—1可看出，直流电源为U，负载为灯泡，K1、K2、K3、K4为开关。K1、K3与K2、K4交替闭合和打开。 当K2、K4打开，K1、K3闭合时，灯中电流由左向右流动。 当K1、K3打开，K2、K4闭合时，灯中电流由右向左流动。 如此交替进行，灯中电流就是矩形交流电。 图1—1直流电变为交流电 2、直流电变为正弦交流电的正半波 在矩形波中占空比是指脉冲与整个周期的比值，一般是脉冲电源中用来衡量开关管导通或截止状况。是在连续的脉冲频率（载波频率）或周期不变的前提下定义的,用来测开关管的导通和关断的比例的。如占空比为50%,则指开与关的时间比是1:1。占空比是指高低电平所占的时间的比率。占空比越大，电路导通时间就越长，输出等效电压就越高。相反，占空比越小，电路导通时间就越短，输出等效电压就越低。 由图1—2可看出，当K1、K3闭合时间短、打开时间长，然后逐渐增加闭合时间、缩短打开时间，最后再逐渐缩短闭合时间、增加打开时间。灯中的电流等效为由小到大、又由大到小的变化。这就是等效为正弦交流电的正半波。 图1—2直流电变为正弦交流电的正半波 3、直流电变为正弦交流电的负半波 由图1—3可看出，当K2、K4闭合时间短、打开时间长，然后逐渐增加闭合时间、缩短
打开时间，最后再逐渐缩短闭合时间、增加打开时间。灯中的电流等效为由小到大、又由大到小的变化。这就是等效为正弦交流电的负半波。 图1—3直流电变为正弦交流电的负半波 4、直流电变为正弦交流电 由图1—4可看出，重复上述二和三的步骤，就可得到等效的正弦交流电。 K1、K3与K2、K4交替的时间间隔长，交流电的频率就低。相反，K1、K3与K2、K4交替的时间间隔短，交流电的频率就高。变频器就是改变交替导通的时间间隔，实现变频的。 图1—4直流电变为等效正弦交流电 二、变频器是如何改变频率的 变频器是用IGBT作为高速开关管，IGBT可用K1、K2、K3、K4来等效。开关闭合等效IGBT 导通，开关打开等效IGBT关断。变频器等效电路如下图1—5。 图1—5变频器等效图 1、10 Hz交流电的由来。 10Hz波形示意图如下图1—6，黑色是实际的波形——矩形波，浅色是等效波形。
《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？ 答：变频器的整流电路和逆变电路都是由非线性器件组成，其电路结构会导致电网的电压电流波形发生畸变，作为对低压配电线路谐波的管理标准，电压的综合畸变率应在5％以
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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。
《变频器原理及应用》复习 复习题一填空 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，变频器具有段速控制功能和多种加、减速时间设置功能。 4. 变频器是通过电力电子器件的通断作用将工频交流电变换为电压和频率 均可调的一种电能控制装置。 5. 变频器的组成可分为主电路和控制电路。 6. 变频调速过程中，为了保证电动机的磁通恒定，必须保证u/f =常数。 8. 变频器的主电路由整流电路、滤波与制动电路和逆变电路所组成。 9.变频调速时，基频以下调速属于恒转矩变频调速，基频以上属于恒 电压变频调速。 10. 变频器的PID功能中，P指比例，I指积分，D指微分。 １1. 变频器的输出侧不能接移相电容和噪声滤波器，以免造成逆变电路开关管损坏或使变频器不能正常工作。 １2. 变频器的加速时间是指从0Hz上升到最高频率所需的时间，减速时间是指从最高频率下降到0Hz所需的时间。 １3.SPWM是正弦波脉冲宽度调制的英文缩写。 １4.输入电源必须接到变频器的输入端子R、S、T上，电动机必须接在变频器的输出端子U、V、W上。 １5.直流电抗器的主要作用是提高功率因数和抑制电源刚接通的冲击电流。 １6.输入交流电抗器的主要作用是抑制输入电流的高次谐波和提高功率因数。 １7.变频器常用的电力电子器件有晶闸管(SCR)、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管(GTR) 、功率场效应晶体管(功率MOSFET) 和绝缘栅双极型晶体管 (IGBT)、IPM 等。 １8. 逆变电路是将直流电变换为频率和幅值可调交流电的装置。 １9. 变频器的制动单元一般连接在整流电路和逆变电路之间。 ２0. 变频器的分类，按变换环节可分为交-交直接变频器和交-直-交间接变频器
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。