变频调速技术概述

一、变频调速技术的作用和节能原理1、变频节能：为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。

电机不能在满负荷下运行，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费，在压力偏高时，可降低电机的运行速度，使其在恒压的同时节约电能。

当电机转速从 N1 变到 N2时，其电机轴功率（P）的变化关系如下：P2／ P1 = （N2/N1）3 ，由此可见降低电机转速可得到立方级的节能效果。

2、动态调整节能：迅速适应负载变动，供给最大效率电压。

变频调速器在软件上设有 5000次/秒的测控输出功能，始终保持电机的输出高效率运行。

3、通过变频自身的V/F功能节电：在保证电机输出力矩的情况下，可自动调节V/F曲线。

减少电机的输出力矩，降低输入电流，达到节能状态。

4、变频自带软启动节能：在电机全压启动时，由于电机的启动力矩需要，要从电网吸收 7 倍的电机额定电流，而大的启动电流即浪费电力，对电网的电压波动损害也很大，增加了线损和变损。

采用软启动后，启动电流可从0 -- 电机额定电流，减少了启动电流对电网的冲击，节约了电费，也减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长了设备的使用寿命。

5、提高功率因数节能：电动机由定子绕组和转子绕组通过电磁作用而产生力矩。

绕组由于其感抗作用。

对电网而言，阻抗特性呈感性，电机在运行时吸收大量的无功功率，造成功率因数很低。

采用变频节能调速器后，由于其性能已变为：AC－－ DC －－AC，在整流滤波后，负载特性发生了变化。

变频调速器对电网的阻抗特性呈阻性，功率因数很高，减少了无功损耗根据负载转速的变化要求，通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的，以获得合理的电机运行工况。

在不同的转速情况下，均保持较高的运行效率，不仅降低了电能消耗，同时能改善启动性能，保护电机及负载设备免受瞬时启动的冲击，延长其工作寿命，还提高电动机和负载设备的工作精确度，实践证明，变频技术用于风机、泵类设备驱动控制场合取得了显著的节电效果，普遍节电达到30-50%。

变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速目的的技术，电力拖动系统由电动机、负载和传动装置。

直流电动机的工作原理：直流有2个独立绕组。

定子和转子，定子绕组通入直流电，产生稳恒磁场，转子绕组通直流电，产生稳恒电流，定子的稳恒磁场和转子的电流相互作用，产生机械转矩，拖动转子旋转，且此机械转矩分别和定子的稳恒磁场和转子的电流成正比。

直流电动机的调速特性：因为直流电机的定子路和转路相互独立，可以分别调节定子磁场的强弱和转子电流的大小，两者相互作用产生的机械转矩分别和定子的稳恒磁场和转子电流成正比。

直流电动机的调速方法：调压调速，在额定转速以上弱磁调速，电枢电路串电阻r 调速。

三相异步交流电动机原理：定子绕组通入相位差为120的三相对称的交流电，产生不变磁场，此旋转磁场切割笼型导体，在转子中感应出电流，旋转磁场和感电流作用，产生机械转矩，拖动转子旋转。

方法。

调频，改变磁极对数，改变转差率。

电力电子器件有哪些？SCR(可控硅)GTO(门极可关断晶闸管)IGBT(绝缘栅型双极型晶体管)IGCT(集成门极换流晶闸管)MOSFET(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）晶闸管导通时必须同时具备的两个条件：1晶闸管的阳极A和阴极K之间加正向电压2晶闸管的门极G和阴极K之间加正向触发电压，具有足够的门极电流。

为什么说电力电子器件的发展是变频器发展的基础？变频器的逆变部分都基于允许通过电流大、耐受电压很高的器件。

电力电子器件在逆变电路中主要用作开关使用，能够承受足够大的电压和电流而且可以频繁的开关，控制方便。

晶闸管的特性，单向导电和正向导通，没有自关断能力。

IGBT的特性。

1输入阻抗高，开关速度快，用作变频器件会使变频器的载波频率也较高。

2开关波形比较平滑，电动机基本无电磁噪声，电动机的转矩增大3驱动电路简单，已经集成化4通态电压低，能承受高电压、大电流等5能耗小6增强了对常见故障的自处理能力，故障率大为减少。

变频调速系统技术原理及应用随着科技的不断发展，变频调速系统技术在工业领域中的应用越来越广泛。

变频调速系统是一种能够实现机械设备调速的技术，通过改变电源给电机供电的频率，实现电机的转速调节。

本文将介绍变频调速系统的技术原理以及在工业中的应用。

首先，电力电子器件是变频调速系统的核心组成部分。

变频调速系统通常采用交流到直流再到交流的方式，将电源提供的交流电转换为直流电，并通过逆变器将直流电转换为交流电。

这样就可以通过改变逆变器输出的交流电的频率来实现电机的调速。

其次，电机也是变频调速系统的重要组成部分。

电机是将电能转换成机械能的装置，根据工作方式的不同，可以分为直流电机和交流电机。

在变频调速系统中，通常采用交流电机，其中三相异步电机是应用最为广泛的一种。

通过改变电源供电的频率，可以改变电机的转速。

最后，运动控制系统是变频调速系统的关键组成部分。

运动控制系统通过对电机的控制，实现对机械设备的调速。

运动控制系统通常包括传感器、控制器和执行机构三个部分。

传感器用于感知电机的实时状态，控制器根据传感器的反馈信号，计算控制策略，并通过执行机构控制电机的转速。

变频调速系统在工业中有着广泛的应用。

首先，在机械加工领域，变频调速系统可以精确控制机床的进给速度，提高工件加工的精度和效率。

其次，在风机和水泵等风力和水力传动系统中，变频调速系统可以根据实际需要调整电机的转速，提高系统的稳定性和节能效果。

此外，在电梯和输送带等输送设备中，变频调速系统可以平稳控制设备的起停和运行速度，提高设备的使用寿命和安全性。

总体而言，变频调速系统技术是一种有效的实现机械设备调速的技术。

通过改变电源给电机供电的频率，可以实现对电机的转速调节。

变频调速系统在工业中有着广泛的应用，可以提高设备的性能和效率，降低能源消耗，同时也提高了工作环境的安全性。

随着科技的不断进步，相信变频调速系统技术将进一步得到发展和应用。

变频调速技术现代工业生产过程中，各种设备的传动部件大都离不开电动机，且电动机的传动在许多场合要求能够调速。

电动机的调速运行方式很多，以电动机类型分大致可分为直流调速与交流调速两种，而交流调速方式又可分为变极调速、改变转差率调速和变频调速等几种方式。

20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。

在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。

1. 交流变频调速的优异特性(1) 调速时平滑性好，效率高。

低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。

(2) 调速范围较大，精度高。

(3) 起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。

(4) 变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。

(5) 易于实现过程自动化。

(6) 必须有专用的变频电源，目前造价较高。

(7) 在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。

2. 与其它调速方法的比较这里仅就交流变频调速系统与直流调速系统做一比较。

在直流调速系统中，由于直流电动机具有电刷和整流子，因而必须对其进行检查，电机安装环境受到限制。

例如：不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用。

此外，也限制了电机向高转速、大容量发展。

而交流电机就不存在这些问题，主要表现为以下几点：第一，直流电机的单机容量一般为12-14MW，还常制成双电枢形式，而交流电机单机容量却可以数倍于它。

第二，直流电机由于受换向限制，其电枢电压最高只能做到一千多伏，而交流电机可做到6-10kV。

第三，直流电机受换向器部分机械强度的约束，其额定转速随电机额定功率而减小，一般仅为每分钟数百转到一千多转，而交流电机的达到每分钟数千转。

变频调速节电技术原理什么叫变频调速技术，它是一种以改变电机频率和改变电压来达到电机调速目的的技术。

大家都知道，目前，无论哪种机械调速，都是通过电机来实现的。

从大范围来分，电机有直流电机和交流电机。

过去的调速，多数用直流电机，由于直流机调速容易实现。

但直流机固有的缺点：滑环和碳刷要经常拆换，给人们带来太大的麻烦。

因此有人就想，如果把可靠简单的笼式交流电机用来调速那该多好！因而就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速、串极调速、液力偶和调速等交流调速方式。

当然也出现了滑差电机、绕线式电机、同步机、这些都是交流电机。

到 20 世纪 80 年代，由于电力电子技术，微电子技术和信息技术的发展，才出现了对交流机来说最好的变频调速技术，它一出现就以其优异的性能逐步取代其它交流电机调速方式，乃至直流电机调速，而成为电气传动的中枢。

因而说变频调速是时代的产物，只有在技术高度发展的今天，才能实现。

为什么说它是基于电力电子、微电子、信息技术发展的产物？一是它的逆变部分都基于电流很大、电压很高的 SCR 、 GTR 、 IGBT 、 GTO 、 MCT 等电力电子器件来完成的。

什么叫逆变：就是直流变交流（ DC —AC ）那么交流变直流就叫整流（ AC —DC ）。

二是它的控制部分和负载状态的检测是由 CPU （ 32 位计算机）来完成，这是微电子器件发展的结果。

三是内置 4 — 20mA 接口和 RS485 接口可以和仪表、 DCS 相接，通过总线Profibus 、 Interbus 通讯。

调速节能原理从二个方面来说明：1、风机水泵的节电原理就是用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量，这是一个节电的有效途径。

在用档风板控制额定风量 Q1 =100% 输出时，则轴功率 N1 与面积 AH1 OQ1 成正比，若风量减半Q2 =50% 输出时，则轴功率 N2 与面积 BH2 OQ2 成正比，它比 N1 减少不多，这是因为需要克服档风板阻力增大风压所致。

<变频调速技术>课程标准一. 课程概述（一）课程性质变频调速技术是机电一体化专业、电气自动化专业必修课，是针对电气维修工艺员、电气设备安装维护工从事的机电设备的维护检修和试验、故障排除及维护管理工作等岗位需要的实际工作能力而设置的一门核心课程。

通过本课程的学习要求学生能够熟练掌握交流变频系统的工作原理、实现方法、机械特性、运行特点及适用场合，使学生在掌握本课程的基础上，经过实验环节有能力分析和设计交流变频系统。

本课程要求学生必须掌握本专业的必备基础理论知识和专业知识,掌握从事机电一体化专业领域实际工作的基本能力和基本技能,具有对交流变频系统的安装、调试、电气控制设备的运行与维护及故障检修等能力。

（二）课程设计思路《变频调速技术》是3年制机电类专业学生必须掌握的一门理论性和实践性都很强的专业基础课，该课程的主要目标是为了提高学生选择、使用和维护变频器及电气控制设备的能力；使学生掌握变频器的结构、基本工作原理、运行特性；熟悉变频器电气控制设备的分析调试维护方法，培养学生培养学生辩证唯物主义观点、实事求是的科学态度、逻辑思维能力、分析生产实际问题和解决实际问题的能力，培养学生的团队协作、勇于创新、敬业乐业的工作作风。

在对按照工作任务要求后，设定了认识变频器、变频器的的基本运行、变频器与继电器组合控制、变频器运行与分析、变频调速应用五个学习情境。

这五个学习情境按照基于工作过程的教学模式展开教学，用六步法（资讯、计划、决策、实施、检查、评估）对每一个情境进行教学实施，有助于提高学生的动手能力、自学能力、创新能力以及岗位能力等各项素质。

二. 培养目标根据3年制中职电类专业教学计划的要求，本课程应该达到以下教学目标：（一）知识目标：1、掌握异步电动机变频调速的控制方法和机械特性2、变频器的分类与特点3、晶闸管变频器、脉宽调制型变频器4、掌握转速开环的晶闸管变频调速系统、转差频率控制的转速闭环变频调速系统的组成和工作原理5、了解矢量变换控制的基本思想。