变频器调速的原理

龙源期刊网

变频器的调速控制

作者：沈大泉

来源：《数字技术与应用》2011年第12期

摘要：随着现代功率电子技术的高速发展，变频器的性能日新月异：调速范围宽，调速精度高，动态反应快，运行平稳，功率因素高，操作方便且便于跟其他设备接口等 一系列优点。因而变频器的用途越来越广。下面以FR-A700变频器为例，说明其外部控制端子的功能和PLC对其控制的方法。

关键词：变频器 功率电子 动态 调速控制

中图分类号:TN773 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0003-02

1、FR-A700变频器的外部接线图

FR-A700变频器包括4种控制方式：标准V/F控制，带PG反馈的V/F控制，无传感器的磁通矢量控制和带PG反馈的磁通矢量控制。FR-A700变频器只需简单的参数设置就能广泛的应用到各个领域。其外部接线图如1所示。

1.1 主电路的接线

(1)主电路电源端子RST经交流接触器MC和自动空气断路器MCCB到三相交流电源，不需考虑相序。变频器的输出电源必须接到端子UVW上，千万不能接错，否则会损坏变频器。

娈频器的保护功能动作时，相应的继电器线圈得电吸合，其常闭触点断开变频器电源侧主电路接触器的线圈电路，从而切断变频器的主电源。不能用主电路的通断来进行变频器的运行，停止操作，必须通过控制电路端子STF或STR来操作。

(2)直流电抗器连接端子P1和P/+是连接改善功率因素用电抗器的端子。这两端子在出厂时接有短路片，对于30KW以上的变频器需配置直流电抗器时，需卸掉短路片再连接。

(3)对于小容量变频器，内设制动电阻接在PX和PR端子上。对于较大容量变频器，需连接外部制动电阻时接在PX和PR上。制动电阻配线长度5M以下，且用双绞线。为了安全及降低哭噪声的需要出发，变频器必须可靠接地。

高压变频器的工作原理

高压变频器是一种用于调节电源频率并实现电压变换的电力变频调速设备。它能够将固定频率和电压的电源输入转换为可调节频率和电压的输出。

高压变频器的工作原理如下：

1. 整流：高压变频器首先将交流电源输入进行整流，将交流电转换为直流电。这通常通过使用整流桥电路实现，其中包括四个二极管。

2. 滤波：直流电在通过整流后，仍然存在一些脉动，需要进行滤波以减小脉动幅度。滤波电路通常包括电容器，用于存储电荷并平滑直流电流。

3. 逆变：经过滤波后的直流电被送入逆变器，将其转换为可调节频率和电压的交流电。逆变器通过控制电子开关器件（例如晶闸管、IGBT等）的开关状态来实现。

4. 控制：高压变频器通常配备一个控制系统，用于控制逆变器的开关频率和占空比。根据用户的需求，控制系统可以通过改变开关频率和占空比来实现输出频率和电压的调节。

总的来说，高压变频器通过整流、滤波、逆变和控制等过程，将固定频率和电压的输入电源转换为可调节频率和电压的输出电源。这种调节能力使得高压变频器可以广泛应用于工业控制系统，如电机调速、电力传输、电网稳定等领域。

变频器的工作原理

变频器是指一种能够改变交流电源频率并控制电动机转速的装置，也被称为变频调速器、交流调速器等。它广泛应用于工业生产领域，能够帮助提高生产效率、降低耗能、减少机器损耗等。那么，变频器的工作原理是怎样的呢？下面我们就来一起探讨一下。

一、变频器的基本结构

变频器是由多个部件组合而成的。其中包括整流单元、滤波单元、逆变单元、控制单元等。下面我们分别对这几个部件进行介绍：

1.整流单元

变频器通过直流电源来驱动交流电动机。因此，首先需要将供电网提供的交流电，变成直流电，这就需要整流单元来完成。整流单元的主要作用是将交流电信号通过电子元件的作用，转变成等幅值、纯直流的电压波形，这样才能被下一级电路处理。

2.滤波单元

整流单元输出的直流电有很大的脉动。这种脉动会给电动机带来很大的损害，因此，需要滤波单元来消除这些脉动。滤波单元通过电容、电感等元件，将直流电转化为稳定的电压，进而为后续的逆变单元提供稳定的幅值和频率。 3.逆变单元

逆变单元是变频器最为核心的部件之一。它的作用是将直流化的电源转化成高频交流电，以便输送到电机。逆变单元一般采用多种晶体管、开关管等元件来控制电源，实现直流与交流之间的转换。

4.控制单元

控制单元是变频器的大脑，其控制信号的稳定性和精度直接决定了变频器的工作性能。控制单元的作用是对逆变单元的输出电压、电流进行调整，并根据电机转速的反馈信号，调整输出频率及电压，从而实现对电机的调速。

二、变频器的工作原理

变频器的工作原理主要分为两部分，即电源电路和控制电路。

1.电源电路

在变频器的电源电路中，整流单元、滤波单元、逆变单元等三个部件按照顺序连接起来，最终的输出为三相交流电机的电源。其中，整流单元将供电网提供的交流电转换成直流电，然后再由滤波单元将直流电平稳化。接下来，逆变单元将直流电转变成高频交流电，并将其输送至电机。其中，变频器控制单元根据电机转速的反馈信号，调整逆变单元的输出频率和电压，从而实现对电机的调速。

风机的变频调速

一，风机变频调速节电原理

系统在选用的风机是按系统所需的最大用风量来选择的,因此所选用设备的

额定风量，通常都超过实际需要的风量，又因为工艺需要在运行中要变换风量，

而目前采用档板来调节风量的调节方式较为变更普遍，虽然方法简单，但实际上

是通过人为增加阻力的办法达到调节的目的，这种节流调节方法浪费了大量的电

能，回收这部分电能损耗会收到很大的节能效果。

从流体力学原理知道，风机风量与电机转速及电机功率有如下关系：

Q1/Q2 = n1/n2 H1/H2 = ( n1/n2 )2

P1/P2 = ( n1/n2 )3

其中 Q －－ 风量

H －－ 风压

P －－ 电机轴功率

n －－ 电机转速

当需要小风量时，用变频调速器降低风机转速，其电动机的输入功率也相应的减

少。如风量减少到 80% ，转速 （ n ）也下降到 80% ，其轴功率则下降到额

定功率的 51% ；若风量下降到 50% ，轴功率将下降到额定功率的 13% ，其节

能潜力非常大，因此对风量调节范围较大的风机，采用变频调速来代替风门调节，

是实现节能的有较途径。

二，三相交流异步电动机调速

驱动风机，大多数为三相交流异步电动机，也有的是三相交流同步电机。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。常用三相交流异

步电动机的结构为图1所示。定子由铁心及绕组构成，转子绕组做成笼型（见图

2），俗称鼠笼型电动机。当在定子绕组上接入三相交流电时，在定子与转子之

间的空气隙内产生一个旋转磁场，它与转子绕组产生相对运动，使转子绕组产生感应电势，出现感应电流，此电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，使电动

机转动起来。电机磁场的转速称为同步转速，用N表示

N=60f/p(r/min) （1）

式中：f—三相交流电源频率，一般为50Hz；p—磁极对数。当p=1时，

N=3000r/min；p=2时，N=1500r/min。可见磁极对数p越多，转速N越慢。