变频器技术与应用

变频的原理与应用一、概述变频技术作为一种先进的电力调节技术，广泛应用于各个领域。

本文将详细介绍变频的原理及其在不同领域中的应用。

二、变频的原理变频器通过改变电源频率来控制电机的转速，从而实现对电机的调节。

具体而言，变频器将交流电源输入经过整流、滤波、逆变等处理后，得到所需的变频电源输出。

其主要原理可以概括如下：1.输入电源整流滤波：将交流电源通过整流电路转换为直流电源，并经过滤波电路削去输出纹波。

2.逆变输出：将直流电源通过逆变器电路转换为可调节的交流电源输出，在逆变过程中通过改变逆变电路的开关频率来实现输出频率的调节。

3.控制单元：变频器通过控制单元对逆变器进行调节，实现频率、电压等参数的控制。

常见的控制方式包括串行通信、模拟控制和数字控制等。

三、变频的应用1. 工业领域变频技术在工业领域中得到了广泛应用，主要体现在以下几个方面：•变频电机驱动：传统的电机驱动方式使用固定频率的电源供电，而变频电机驱动将电机与变频器相结合，可以实现对电机转速的精确控制，大大提高了生产效率。

•节能降耗：通过变频器控制电机转速，能够根据实际负载情况自动调整电机的输出功率，以达到节能降耗的目的。

•调速精度高：变频器可以实现电机转速的精确控制，适用于对转速要求较高的设备，如机床、风机、泵等。

2. 暖通空调领域暖通空调系统是变频技术应用的又一个重要领域，其主要应用在以下几个方面：•变频压缩机：传统的空调系统使用固定频率的压缩机，无法根据负载变化的实际需求进行调节。

而采用变频技术的空调系统可以根据室内温度、负载情况等实时调整压缩机的转速，从而实现能耗的降低。

•精确控制温度：变频技术可以实现空调系统的整体调节，根据室内外温度、湿度等参数来精确控制空调的运行，提供更加舒适的室内环境。

•节能环保：通过变频技术，空调系统可以实现高效运行，避免能量的浪费，达到节能环保的目的。

3. 水处理领域在水处理领域，变频技术也起到了重要作用，常见应用包括：•潜水泵变频调速：将潜水泵与变频器相结合，能够根据实际需求调整泵的运行频率和转速，从而实现水位的稳定控制。

变频技术的发展趋势及其应用
一、变频技术的发展趋势
1.适应条件多变的智能控制
随着工业4.0技术的发展，越来越多的智能设备需要能够根据变化环
境和条件进行实时变化，以满足用户的需求。

变频技术在这一方面起到了
重要作用，可以实时监测电机状态，可以根据实时条件调整电机的转速，
降低运行能耗，提高运行效率。

2.节能减排
随着节能减排的要求日益增加，变频技术非常适合实现节能减排的目标，因为它可以根据实时的条件调整电机的功率，从而减少电机的能耗和
排放。

加之变频技术可以降低机械金属磨损，从而提高加工质量，减少设
备维护的工作量，同时还可以降低润滑油的使用量，从而实现节能减排。

3.可靠性和稳定性
变频技术可以改善电机的可靠性和稳定性，变频器可以控制电机的转速，可以实现自动调节，避免由于过载或过电流而导致的电机烧坏。

此外，变频技术还可以减少电机运行中的噪声，提高电机的稳定性，确保电机的
长期可靠性。

二、变频技术应用
变频技术在工业领域的应用日益广泛，其可以应用到包括搅拌机、洗
衣机、空调、泵、风机等等场景中。

1.搅拌机
搅拌机是一种经常被用于制造类产品的重要设备。

思考与练习1.交-直-交变频器的主电路包括那些组成部分？并说明各部分的作用。

答:交-直-交变频器的主电路由整流电路、中间电路、逆变电路三部分组成。

整流电路：把从电网接入幅值和频率都恒定的交流电压信号，经由整流器转换为直流电压；中间电路：整流器输出电压含有频率为电源频率6倍的纹波，中间电路的滤波电路能减少电压和电流的波动，还可以避免变频器被雷击时二极管被烧坏。

在直流回路中的制动电阻或反馈通道吸收电动机的再生电能，能使电动机快速制动。

逆变电路：能把直流电源逆变成交流电源，驱动电动机实现变速。

2.说明可控整流电路和不可控整流电路的组成和原理有什么区别。

答:不可控整流电路使用的器件为电力二极管，三相桥式整流电路共有6个整流二极管，其中3个二极管、、的阴极连接在一起，称为共阴极组；另外3个二极管、、的阳极连接在一起，称为共阳极组。

在接入电源、、工作期间，每等份时间段内，在共阴极组中二极管阳极电位最高的优先导通，在共阳极组中二极管阴极电位最低的优先导通。

同一时刻每组各一个二极管同时导通，其余四个反向截止。

在自然换相点各二极管换相导通或截止。

在每个周期内，每个二极管导通1/3周期，即导通角为120°，极性始终上正下负，为脉动直流电压。

负载电阻上输出的平均电压为输入相电压的2.34倍，不可改变。

可控整流电路：三相桥式整流电路中的二极管换为晶闸管（又称可控硅），就成为三相桥式全控整流电路。

当闸管阳极和阴极承受正向电压且门极和阴极两端加正向触发电压时才能导通，所以晶闸管可控整流电路输出电压的平均值可随门极控制电压信号的变化连续可调，负载上平均电压的平均值电压可被晶闸管触发延迟角调控。

3.中间电路有哪些形式？并说明各形式的功能。

答: 中间电路有哪些形式有滤波电路、制动电路。

滤波电路分为电压型可以可使直流母线电压基本保持恒定，能有效的减小受负载变动造成的影响；电流型电流基本不受负载的影响。

制动电路：分为动力制动、反馈制动、直流制动三种方式。

变频器技术及应用周奎课后答案
1判断题
（1）基频以下变频调速属于（B）调速。

A.恒功率
B.恒转矩
C.变压
D.变转矩
（2）PWM控制方式的含义是（C）A.脉冲幅值调制方式B.按电压大小调制方式C.脉冲宽度调制方式D.按电流大小调制方式（3）对异步电动机进行调速控制时，希望电动机的主磁通（C）A.弱一些B.强一些
C.保持额定值不变
D.可强可弱，不影响
（4）变频器驱动恒转矩负载时，对于U/f控制方式的变频器而言，应有低速下的（D）提升功能。

A.电流
B.功率
C.转速
D.转矩
（5）正弦波脉冲宽度调制英文缩写是（C）。

A:PWMB:PAMC:SPWMD:SPAM
2.简要回答以下问题
（1）请阐述变频调速的优点和控制难点。

优点：1、具备有软启动功能；2、适应不同工况条件下的频繁变速；3、在一定程度上节能。

控制难点：恒磁通控制；低频转矩提升。

（2）请阐述恒压频比控制方式下的变频器控制原理。

为充分利用电动机铁心，发挥电动机产生转矩的能力，在基频（即
50Hz）以下采用恒磁通控制方式，即当频率从额定值向下调节时，必须同时降低感应电动势，即采用电动势频率比为恒值的控制方式。

然而，绕组中的感应
电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子电阻和漏磁感抗压降，而认为定子相电压约等于感应电动势。

但是当低频时，定子电阻和漏磁感抗压降所占的份量相对较大，可以人为地抬高定子相电压以便补偿定子压降，称作低频补偿或转矩提升。

变频技术及应用习题集一、填空题1．三相异步电动机调速方式包括：调频调速、改变极对数、改变转差率。

2．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。

机械特性是指电动机在运行时，其转速与电磁转矩之间的关系，即n=f(T)。

3．变频器按变换环节可分为交—交型和交—直—交型变频器。

按用途可分为通用变频器和专用变频器。

变频器，按滤波方式不同可分为电压型和电流型两种。

电压型变频器中间直流环节采用大（电容）滤波，电流型变频器中间直流环节采用高阻抗（电感）滤波。

变频器按供电电源的相数分为（单相）变频器和（三相）变频器（没有两相变频器）。

4．变频器输入侧的额定值主要是（电压）和（相数）。

变频器输出侧的额定值主要是输出（电压）、（电流）、（容量）、配用电动机容量和超载能力。

变频器的频率指标有频率范围、频率精度、频率分辨率。

5．变频器的组成可分为主电路和控制电路，变频器主电路由整流电路、中间直流电路、逆变器三部分组成。

变频器主电路由整流及滤波电路、逆变电路和制动单元组成。

变频器的制动单元一般连接在整流器和逆变器之间。

变频器主电路由整流及滤波电路、和制动单元组成。

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．直流电抗器的主要作用是提高功率因素和抑制冲击电流。

输入交流电抗器的主要作用是抑制变频器输入电流的高次谐波和提高功率因素。

7．变频器的主电路，通常用R、S、T或L1、L2、L3 表示交流电源的输入端，用U、V、W 表示输出端。

变频器的主电路中，断路器的功能主要有隔离作用和短路保护作用。

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。

直流电抗器的主要作用是改善变频器的输入，防止电源对变频器的影响，保护变频器及抑制。

为了使变频器制动电阻免遭烧坏，采用的保护方法是热继电器过载保护。

变频器的原理及应用技术1. 变频器的原理变频器，又称为交流调速装置，是一种将电力频率和电压进行变换，从而实现交流电机调速的电气设备。

变频器通过改变电机的供电频率和电压，实现对电机的转速控制。

其工作原理主要包括以下几个方面：1.整流：变频器首先将输入的交流电源信号转换为直流电压信号，这一步骤由整流回路完成。

整流回路由整流桥和滤波电容组成，通过将交流电压转换为直流电压，并平滑输出。

2.逆变：直流电源经过整流后，进入逆变回路，通过将直流电压逆变为交流电压，实现对电机的供电频率和电压的调整。

逆变回路由逆变桥和滤波电感组成，通过高频开关器件控制逆变桥，将直流电压转换为可变频率和电压的交流电压。

3.控制：逆变回路控制模块通过控制逆变桥的开关频率和相位，改变输出交流电压的频率和电压大小，从而实现对电机的转速调整。

控制模块通常采用现代的数字控制器，可以根据需求精确地控制变频器的输出。

2. 变频器的应用技术变频器作为调速控制设备，广泛应用于各种工业领域。

以下是变频器在工业应用中的一些常见技术和特点：1.节能降耗：传统的电阻调速和机械调速方式存在能源消耗大和能效低的问题。

而变频器通过调整电机的转速，避免了在启动和停止过程中产生的能量损耗，实现了节能降耗的效果。

2.精确控制：通过数字控制技术，变频器能够精确控制电机的转速和运行状态，满足精密机械设备对转速和位置的精确要求。

例如，在纺织、印刷等行业中，变频器可以实现对纺织机、印刷机等设备的精确控制，提高生产效率和产品质量。

3.多功能操作：现代变频器具有丰富的功能和操作模式。

通过数字界面，操作人员可以设定和调整变频器的参数，实现各种工作模式的切换和调整，提高设备的灵活性和可靠性。

4.电机保护：变频器可以对电机进行多方面的保护。

例如，通过监测电机的电压、电流、温度等参数，及时发现故障和异常情况，保护电机不受损坏。

此外，变频器还可以通过限制电机的最大转矩和电流，保护设备免受过载和短路等危险。

《变频技术原理与应用》复习要点1、什么是变频技术o变频技术，简单的说就是把直流电逆变成为不同频率的交流电，或是把交流变成直流再逆变成不同频率的交流，或是把直流变成交流再把交流变成直流．在这些变化过程中，一般只是频率发生变化。

现在人们常说的变频技术主要是指交流变频调速技术，它是将工频交流电通过不同的技术手段变换成不同频率的交流电。

2、变频技术的类型有哪几种？变频技术主要有以下几种类型：1)交一直变频技术（即整流技术）。

它通过二极管整流、二极管续流或晶闸管、功率晶体管可控整流实观交一直流转换。

2)直一直变频技术（即斩波技术）。

它通过改变功率半导体器件的通断时间，即改变脉冲的频率（定宽变频），或改变脉冲的宽度（定频调宽），从而达到调节直流平均电压的目的。

3)直一交变频技术（即逆变技术）。

振荡器利用电子放大器件将直流电变成不同频率的交流电（甚至电磁波）。

逆变器则利用功率开关将直流电变成不同频率的交流电。

4)交一交变频技术（即移相技术）。

它通过控制功率半导体器件的导通与关断时间，实现交流无触点开关、调压、调光、调速等目的。

3、使晶闸管导通的条件是什么？①当门极电流IG=O时，如果在品闸管两端施加正向电压，则J2结处于反偏，晶闸管处于正向阻断状态。

②如果正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo时，则漏电流急剧增大，晶闸管导通。

③导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降到维持电流IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态．4、什么是品闸管的浪涌电流？浪涌电流ITSM是一种由于电路异常情况（如故障）引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流．浪涌电流有上下限两个级，这些不重复电流定额用来设计保护电路。

5、什么是GTO的电流关断增益？最大可关断阳极电流IA TO和门极负电流最大值IGM之比被称为电流关断增益一般βof f 只有5左右。

βoff是GTO的一个重要参数，其值愈大，说明门极电流对阳极电流的控制能力愈强。

变频技术的发展趋势及其应用0 引言在工业生产及国计民生中电机的使用十分广泛，电机的传动方式通常分为直流电机传动及交流电机传动。

过去由于交流电机实现调速较困难或者某些调速方式低效不够理想，因而长期以来在调速领域大多使用直流电机，而交流电动机的优点在调速领域中未能得到发挥。

交流电动机的调速方式通常有下列三种。

1）变极调速是通过改变电动机定子绕组的接线方式以改变电机极数实现调速，这种调速方法是有级调速，不能平滑调速，而且只适用于鼠笼电动机。

2）改变电机转差率调速其中有通过改变电机转子回路的电阻进行调速，此种调速方式效率不高，且不经济。

其次是使用滑差调速电机进行调速，调速范围宽且能平滑调速，但这种调速装置结构复杂（通常由异步电机、滑差离合器与操纵装置三部分构成），滑差调速电机是在主电机转速恒定不变的情况下调节励磁实现调速的，即便输出转速很低，而主电机仍运行在额定转速，因此耗电较多，另外励磁与滑差部分也有效率问题与消耗问题。

较好的转差率调速方式是串级调速。

3）变频调速通过改变电机定子的供电频率，以改变电机的同步转速达到调速的目的，其调速性能优越，调速范围宽，能实现无级调速。

目前我国生产现场所使用的交流电动机大多为非调速型，其耗能十分惊人。

如使用变频调速，则可节约大量能源。

这对提高经济效益具有十分重要的意义。

1 变频调速技术的进展上世纪50年代末，由于晶闸管（SCR）的研究成功，电力电子器件开始运用于工业生产，可控整流直流调速便成了调速系统中的主力军。

但由于直流电机结构复杂，造价比交流电机高，直流电动机在运行中，炭刷接触产生炭粉而易引起环火，须经常保护，而且直流调速系统线路复杂，维修十分不便。

因而便促进了世界各国对交流调速技术的开发与研制。

20世纪80年代中期，随着第三代电力电子器件，如门极可关断晶闸管（GTO）、大功率晶体管（GTR）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等全控型电力电子器件的研制成功，与电力电子器件从电流驱动型到电压驱动型全控器件等的进展，日本等国已先后研制开发出了功率等级不一致的把操纵、驱动、检测、保护及功率输出集于一体的变频调速产品，如图1所示。

变频技术及应用教学大纲一、说明1.课程的性质和内容本课程是高级技工学校电气自动化专业的专业课。

主要内容包括：变频器的基本工作原理，变频器的功能及参数预置，变频器的实际操作与运行，变频器与PLC纽.成的调速系统, 变频器在金属切削机床、恒压供水、风机、中央空调等控制系统中的应用。

2 •课程的任务和要求本课程的任务是使学生掌握变频调速的基本原理，能熟练使用变频器，能对•变频器进行参数设置、功能操作，培养学生具有变频调速系统安装、调试与维修的能力。

通过本课程的学习，学生应达到以下几个方面的要求：⑴能対变频器的基本功能及参数进行设置，’掌握变频器的使用方法。

(2)通过PLC编程，可控制变频器对电动机进行速度调节，掌握利用可编程控制器控制变频器的方法。

(3)通过对变频器在风机风彊调节屮的操作实验，掌握变频器基本功能的操作与应(4)熟悉变频器在恒压供水系统中的应用，能进行基本功能及参数设置，理解泵类负载的变频节能原理。

(5)通过对变频器在中央空调系统中冷冻水系统的操作实验，理解变频器调速节能原理。

⑹掌握PLC与变频器控制系统的调试方法，掌握变频器在金属切削机床速度控制系统中的应用。

(7)熟悉常用交流调速系统的安装、调试与检修方法。

3.教学中应注意的问题(1)要注意本课程与其他课程内容的衔接，讲授时要注意补充需要的相关知识。

(2)重点讲解变频调速系统的纟I［成和原理，以及变频器的使用方法。

(3)本课程可实行模块化教学，鼓励学生自学和进行课堂讨论，调动学生的学习主动性。

通过讲解应用实例，提高学生的学习兴趣，拓宽学生在本学科领域的知识面。

(4)根据变频调速系统最新发展情况，在平时授课中要注意介绍一些相关的新技术、新知识，止学生及时了解最新的科技动态。

71.72.3.熟悉变频器的标准接线方法，掌握各端子的功能及使用方法。

4.掌握变频器基本参数的意义及设置方法。

5.熟悉变频器的基本功能小元，能熟练地进行基本的运行操作与调试。

变频器技术及应用期末考试试题及答案一期末测试题一一、单项选择题（每题1分，共15分）1、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是（PWM）。

2、对电动机从基本频率向上的变频调速属于（恒功率）调速。

3、下列哪种制动方式不适用于变频调速系统（回馈制动）。

4、对于风机类的负载宜采用（正半S型）的转速上升方式。

5、N2系列台安变频器频率控制方式由功能码（F011）设定。

6、型号为N2-201-M的台安变频器电源电压是（220V）。

7、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关，还与（磁极数）有关系。

8、目前，在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（IGBT）。

9、IGBT属于（电压）控制型元件。

10、变频器的调压调频过程是通过控制（载波）进行的。

11、为了适应多台电动机的比例运行控制要求，变频器设置了（频率增益）功能。

12、为了提高电动机的转速控制精度，变频器具有（转差补偿）功能。

13、变频器安装场所周围振动加速度应小于（0.5g）。

14、变频器种类很多，其中按滤波方式可分为电压型和（电流）型。

15、N2系列台安变频器操作面板上的SEQ指示灯在（F10=1）发光。

二、不定项选择题（每题2分，共10分）1、N2系列台安变频器操作面板上的显示屏幕不能显示（5）位数字或字母。

2、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，不要求变频器具有（段速控制）功能。

3、变频器常用的转矩补偿方法有：线性补偿、分段补偿和（非线性）补偿。

1.D2.D3.C4.B5.D6.A7.B8.A9.B10.B11.A12.A13.B14.C15.B二、完型填空（每空1分，共10分）文章已经被删除）三、名词解释（每题2分，共10分）1.失速防止功能：指变频器在运行过程中，通过监测电机的转速和负载情况，自动调整输出频率和电压，避免电机失速。

2.加速时间与减速时间：指变频器启动或停止时，从零速度到设定速度或从设定速度到零速度所需的时间。