下载文档原格式
变频器工作原理图文教程一、什么是变频器变频器是一种用于改变电动机工作频率以调节转速的电子设备，也称为变频调速器或变频调速器。
它通过改变输入电源的频率，控制电动机的转速，从而实现对系统的精确控制。
二、变频器的组成部分1. 整流器整流器负责将交流电源转换为直流电源，提供给逆变器使用。
通常采用整流桥回路设计，能有效地将交流电源变换为平稳的直流电压。
2. 逆变器逆变器将直流电源转换为可变频率的交流电源，控制电动机的速度。
逆变器通过调节输出电压的频率和幅值来实现对电机的精确控制。
3. 控制器控制器是变频器的大脑，负责接收输入的控制信号，对逆变器进行调节，控制电动机的转速和运行状态。
控制器通常采用微处理器作为控制核心，实现对变频器的智能化控制。
三、变频器的工作原理当变频器接收到控制信号后，控制器首先对输入电源进行整流，将交流电源转换为直流电源。
然后逆变器将直流电源转换为可调频率的交流电源，输出给电动机。
通过调节逆变器的频率和幅值，可以实现对电动机的转速和运行状态的精确控制。
四、变频器的应用领域1. 工业制造在工业制造领域，变频器广泛应用于各种需要精确定速控制的设备，如风机、泵、输送带等，提高生产效率和节能降耗。
2. 电梯行业电梯的运行速度和平稳性对乘客的舒适感有着重要影响，变频器能够实现电梯的平稳启停和速度调节，提高电梯的运行效率。
3. 农业灌溉在农业领域，变频器被广泛应用于灌溉系统中，通过控制水泵电机的转速和流量，实现对灌溉系统的精确控制，节约能源和水资源。
五、小结变频器作为一种重要的电机调速设备，具有精准控制、节能环保的优势，在工业生产、电梯运行、农业灌溉等领域发挥重要作用。
通过了解变频器的组成部分和工作原理，可以更好地理解其在各个领域的应用场景和作用，为相关领域的工程师和技术人员提供参考和指导。
变频器硬件结构和功能变频器原理图一、整流电路（交—直）整流器是变频器中用来将交流变成直流的部分，它由整流单元、滤波电路、开启电路、吸收回路组成。
1、整流单元图中三相桥式整流电路其作用是将三相工频380V的交流电整流成直流电，直流平均电压值Ud可用下式表示：Ud = 1.35UL = 2.34U2 = DC 513V 。
式中， UL为电源的线电压；U2 为电源的相电压。
2、滤波电容（C5、C6）图中电解电容C5、C6，其作用是对整流输出电压进行滤波。
C5、C6是大容量的电容器，是电压型变频器的主要标志，对电流型变频器来说滤波元件是电感。
3、开启电流吸收回路（R1、K）在电压型变频器的二极管整流电路中，由于在电源接通时，串联电解电容C5、C6中将有一个很大的充电电流，该电流有可能烧坏二极管，容量较大时还可能形成对电网的干扰，影响同一电源系统的其它装置正常工作，所以在电路中加装了由R1、K组成的限流回路。
刚开机时，R1串入电路，限制C5、C6的充电电流，充电到一定的程度后K闭合将其切除。
二、逆变部分（直—交）逆变部分的基本作用是将直流变成交流，是变频器的核心部分。
1、逆变桥上图中三相逆变桥，V导通时相当于开关接通，V截止时相当于开关断开。
现常用的逆变管有绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
2、反馈续流二极管反馈续流二极管功能有以下几点：1）由于电动机是一种感性负载，工作时其无功电流返回直流电源需要提供续流通道；2）降速时电动机处于再生制动状态，为再生电流提供反馈回直流的通路；3）逆变时快速高频率地交替切换，同一桥臂的两管交替地工作在导通和截止状态，在切换的过程中，也需要给线路的分布电感提供释放能量通道。
三、制动电路1、制动电阻制动电阻实物图变频调速在降速时处于再生制动状态，电动机回馈的能量到达直流电路，会使直流电压上升，这是很危险的。
需要将这部分能量消耗掉，电路中制动电阻R，就是用于消耗该部分能量。
2、制动单元制动单元由大功率晶体管（或IGBT等）及采样、比较和驱动电路构成，其功能是为放电电流流过RB提供通道。
变频器工作原理与结构图文详解—变频器的功能作用分析变频器变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，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，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
变频器基本组成变频器通常分为4部分：整流单元、高容量电容、逆变器和控制器。
整流单元：将工作频率固定的交流电转换为直流电。
高容量电容：存储转换后的电能。
逆变器：由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波。
控制器：按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机。
变频器的结构与原理图解变频器的发展也同样要经历一个徐徐渐进的过程，最初的变频器并不是采用这种交直交：交流变直流而后再变交流这种拓扑，而是直接交交，无中间直流环节。
这种变频器叫交交变频器，目前这种变频器在超大功率、低速调速有应用。
其输出频率范围为：0-17（1/2－1/3 输入电压频率），所以不能满足许多应用的要求，而且当时没有IGBT，只有SCR，所以应用范围有限。
变频器其工作原理是将三相工频电源经过几组相控开关控制直接产生所需要变压变频电源，其优点是效率高，能量可以方便返回电网，其最大的缺点输出的最高频率必须小于输入电源频率1/3或1/2，否则输出波形太差，电机产生抖动，不能工作。
故交交变频器至今局限低转速调速场合，因而大大限制了它的使用范围。
变频器电路结构框架图矩阵式变频器是一种交交直接变频器，由9个直接接于三相输入和输出之间的开关阵组成。
变频器介绍：变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备.变频器主要由整流〔交流变直流〕、滤波、逆变〔直流变交流〕、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成.变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率,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.变频器工作原理变频器可分为电压型和电流行两种变频器.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.是整流器,整流器,逆变器.而变频器的主电路由整流器、平波回路和逆变器三部分构成,将工频电源变换为直流功率的"整流器",吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的"平波回路.变频器接线图上图是一副变频器接线图.在变频器的安装中,有一些问题是需要注意的.例如变频器本身有较强的电磁干扰,会干扰一些设备的工作,因此我们可以在变频器的输出电缆上加上电缆套.又或变频器或控制柜内的控制线距离动力电缆至少100mm等等.变频器接线方法一、主电路的接线1、电源应接到变频器输入端R、S、T接线端子上,一定不能接到变频器输出端〔U、V、W〕上,否则将损坏变频器.接线后,零碎线头必须清除干净,零碎线头可能造成异常,失灵和故障,必须始终保持变频器清洁.在控制台上打孔时,要注意不要使碎片粉末等进入变频器中.2、在端子+,PR间,不要连接除建议的制动电阻器选件以外的东西,或绝对不要短路.3、电磁波干扰,变频器输入／输出〔主回路〕包含有谐波成分,可能干扰变频器附近的通讯设备.因此,安装选件无线电噪音滤波器FR-BIF或FRBSF01或FR-BLF线路噪音滤波器,使干扰降到最小.4、长距离布线时,由于受到布线的寄生电容充电电流的影响,会使快速响应电流限制功能降低,接于二次侧的仪器误动作而产生故障.因此,最大布线长度要小于规定值.不得已布线长度超过时,要把Pr．156设为1.5、在变频器输出侧不要安装电力电容器,浪涌抑制器和无线电噪音滤波器.否则将导致变频器故障或电容和浪涌抑制器的损坏.6、为使电压降在2%以内,应使用适当型号的导线接线.变频器和电动机间的接线距离较长时,特别是低频率输出情况下,会由于主电路电缆的电压下降而导致电机的转矩下降.7、运行后,改变接线的操作,必须在电源切断10min以上,用万用表检查电压后进行.断电后一段时间内,电容上仍然有危险的高压电.二、控制电路的接线变频器的控制电路大体可分为模拟和数字两种.1、控制电路端子的接线应使用屏蔽线或双绞线,而且必须与主回路,强电回路〔含200V继电器程序回路〕分开布线.2、由于控制电路的频率输入信号是微小电流,所以在接点输入的场合,为了防止接触不良,微小信号接点应使用两个并联的节点或使用双生接点.3、控制回路的接线一般选用0.3～0.75平方米的电缆.三、地线的接线1、由于在变频器内有漏电流,为了防止触电,变频器和电机必须接地.2、变频器接地用专用接地端子.接地线的连接,要使用镀锡处理的压接端子.拧紧螺丝时,注意不要将螺丝扣弄坏.3、镀锡中不含铅.4、接地电缆尽量用粗的线径,必须等于或大于规定标准,接地点尽量靠近变频器,接地线越短越好.变频器的作用1.变频器可以调整电机的功率,实现电机的变速运行,以此来达到省电的目的.例子体现在离心风机和水泵上,当离心风机和水泵使用了变频器后,操作人员变频调速,可根据需要轻松控制流量,从而节省了能源2.变频器可以降低电力线路中电压的波动,避免了一旦电压发生异常而导致设备的跳闸或者出现异常运行的现象.3.变频器可以减少对电网的冲击,从而有效地减少了无功损耗,增加了电网的有效功率.4.变频器还可以减少机械中传动部件之间的磨损,因此,在一定程度上也降低了成本,提高了系统的稳定性.5.此外,变压器的控制功能非常齐全,可以很好的配合其他的控制设备或者一起,从而实现集中监视和实时控制,为用户解决了很多系统兼容性的麻烦等问题。
变频器工作原理图解1 变频器的工作原理变频器分为1 交---交型输入是交流，输出也是交流将工频交流电直接转换成频率、电压均可控制的交流，又称直接式变频器2 交—直---交型输入是交流，变成直流再变成交流输出将工频交流电通过整流变成直流电，然后再把直流电变成频率、电压、均可控的交流电又称为间接变频器。
多数情况都是交直交型的变频器。
2 变频器的组成由主电路和控制电路组成主电路由整流器中间直流环节逆变器组成先看主电路原理图三相工频交流电经过VD1 ~ VD6 整流后，正极送入到缓冲电阻RL中，RL的作用是防止电流忽然变大。
经过一段时间电流趋于稳定后，晶闸管或继电器的触点会导通短路掉缓冲电阻RL ，这时的直流电压加在了滤波电容CF1、CF2 上，这两个电容可以把脉动的直流电波形变得平滑一些。
由于一个电容的耐压有限，所以把两个电容串起来用。
耐压就提高了一倍。
又因为两个电容的容量不一样的话，分压会不同，所以给两个电容分别并联了一个均压电阻R1、R2 ，这样，CF1 和CF2 上的电压就一样了。
继续往下看，HL 是主电路的电源指示灯，串联了一个限流电阻接在了正负电压之间，这样三相电源一加进来，HL就会发光，指示电源送入。
接着，直流电压加在了大功率晶体管VB的集电极与发射极之间，VB的导通由控制电路控制，VB上还串联了变频器的制动电阻RB，组成了变频器制动回路。
我们知道，由于电极的绕组是感性负载，在启动和停止的瞬间都会产生一个较大的反向电动势，这个反向电压的能量会通过续流二极管VD7~VD12使直流母线上的电压升高，这个电压高到一定程度会击穿逆变管V1~V6 和整流管VD1~VD6。
当有反向电压产生时，控制回路控制VB导通，电压就会通过VB在电阻RB释放掉。
当电机较大时，还可并联外接电阻。
一般情况下“+”端和P1端是由一个短路片短接上的，如果断开，这里可以接外加的支流电抗器，直流电抗器的作用是改善电路的功率因数。
变频器工作原理与结构图文详解—变频器的功能作用分析
变频器
变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，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，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
变频器基本组成
变频器通常分为4部分：整流单元、高容量电容、逆变器和控制器。
整流单元：将工作频率固定的交流电转换为直流电。
高容量电容：存储转换后的电能。
逆变器：由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波。
控制器：按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机。
变频器的结构与原理图解
变频器的发展也同样要经历一个徐徐渐进的过程，最初的变频器并不是采用这种交直交：交流变直流而后再变交流这种拓扑，而是直接交交，无中间直流环节。
这种变频器叫交交变频器，目前这种变频器在超大功率、低速调速有应用。
其输出频率范围为：0-17（1/2－1/3 输入电压频率），所以不能满足许多应用的要求，而且当时没有IGBT，只有SCR，所以应用范围有限。
变频器其工作原理是将三相工频电源经过几组相控开关控制直接产生
所需要变压变频电源，其优点是效率高，能量可以方便返回电网，其最大的缺点输出的最高频率必须小于输入电源频率1/3或1/2，否则输出波形太差，电机产生抖动，不能工作。
故交交变频器至今局限低转速调速场合，因而大大限制了它的使用范围。
变频器电路结构框架图
矩阵式变频器是一种交交直接变频器，由9个直接接于三相输入和输出之间的开关阵组成。
矩阵变换器没有中间直流环节，输出由三个电平组成，谐波含量比较小；其功率电路简单、紧凑，并可输出频率、幅值及相位可控的正弦负载电压；矩阵变换器的输入功率因数可控，可在四象限工作。
虽然矩阵变换器有很多优点，但是在其换流过程中不允许存在两个开关同时导通的或者关断的现象，实现起来比较困难。
矩阵变换器最大输出电压能力低，器件承受电压高也是此类变换器一个很大缺点。
应用在风力发电中，由于矩阵变换器的输入输出不解耦，即无论是负载还是电源侧的不对称都会影响到另一侧。
另外，矩阵变换器的输入端必
须接滤波电容，虽然其电容的容量比交直交的中间储能电容小，但由于它们是交流电容，要承受开关频率的交流电流，其体积并不小。
交-交变频就是直接变频，少了一个环节，但是用的器件量很多，三相的需要36个晶闸管，控制复杂。
还有交-交变频只能往工频一下调节频率，一般调到工频的1/3-1/2，差不多20Hz。
我们把这种交流变直流而后再变交流这种变频器叫交直交变频器，分为两种，一种是交直交电压型，另外一种是交直交电流型。
其中前者广泛使用，现在的通用变频器就是采用这种拓扑。
其特点是：中间为电解电容储存提供母线电压，前级采用二极管不控整流，简单可靠，逆变采用三相PWM调制（目前调制算法是空间电压矢量）。
由于采用了一定容量的电解电容，所以直流母线电压稳定，此时只要控制好逆变IGBT的开关顺序（输出相序、频率）和占空比（输出电压大小），就可以获得非常优越的控制特性。
交—直—交变频器则是先把交流电经整流器先整流成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，再经过逆变器把这个直流电流变成频率和电压都可变的交流电。
交直交变频器又可以分为电压型和电流型两种，由于控制方法和硬件设计等各种因素，电压型逆变器应用比较广泛。
传统的电流型交直交变频器采用自然换流的晶闸管作为功率开关，其直流侧电感比较昂贵，而且应用于双馈调速中，在过同步速时需要换流电路，在低转差频率的条件下性能也比较差，在双馈异步风力发电中应用的不多。
采用电压型交直交变频器这种整流变频装置具有结构简单、谐波含量少、定转子功率因数可调等优异特点，可以明显地改善双馈发电机的运行状态和输出电能质量，并且该结构通过直流母线侧电容完全实现了网侧和转子侧的分离。
电压型交直交变频器的双馈发电机定子磁场定向矢量控制系统，实现了基于风机最大功率点跟踪的发电机有功和无功的解耦控制，是目前变速恒频风力发电的一个代表方向。
此外，还有一种并联的交直交逆变器拓扑结构。
这种结构的主要思想是通过一个交直交电流型和一个交直交电压型变频器并联，电流型逆变器作为主逆变器负责功率传输，电压型逆变器作为辅逆变器负责补偿电流型逆变器谐波。
这种结构主逆变器有较低的开关频率，辅逆变器有较低的开关电流。
同上面提到的交直交电压型逆变器相比较，该拓扑结构具有低开关损耗，整个系统的效率比较高。
其缺点也是显而易见的，大量电力电子器件的使用导致成本的上升以及更加复杂的控制算法，另外该种结构电压利用率比较低。
尽管交—直—交变频器具有输出频率高、功率因数高等优点，但交—直—交变频器仍存在许多待改进的问题：
（1）当前大功率高电压电力电子器件处在发展期，GTO元件面临淘汰，IGBT，IGCT尚待成熟；
（2）采用IGCT（或者GTO）、IECT的变流器，器件故障造成直通短路的保护还是难题；电源侧变流器如果发生直通短路会造成电网短路，所以变流器必须采用高漏抗输入变压器，一般要求15%，甚至高达20%；（3）交—直—交变频器低频运行时过载能力减低，一般运行在5Hz以下时变频器过载能力减半；
（4）交—直—交变频器输出PWM调制电压波形的电压变化率du/dt
很高，容易造成电机和电器的绝缘疲劳损伤；输出导线较长时，共模反射电压会在电机侧产生很高的电压，如果是两电平的变流器，这个电压
的峰值是直流电压的两倍，如果是三电平的变流器，这个电压的峰值是中间一半电压的三倍；
（5）交—直—交变频器PWM调制将产生谐波、噪声、轴电流等问题。
变频器的功能作用
变频节能
变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。
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。
当电机不能在满负荷下运行时，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。
风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。
当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求。
电动机使用变频器的作用就是为了调速，并降低启动电流。
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），这个过程叫整流。
把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。
一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。
对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。
变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。
对于主要用在仪器仪表的检测设
备中的波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行整理，可以输出标准的正弦波，叫变频电源。
一般变频电源是变频器价格的15－－20倍。
由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器。
变频不是到处可以省电，有不少场合用变频并不一定能省电。
作为电子电路，变频器本身也要耗电（约额定功率的3-5%）。
一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W,相当于一盏长明灯. 变频器在工频下运行，具有节电功能，是事实。
但是他的前提条件是：
第一、大功率并且为风机/泵类负载；
第二、装置本身具有节电功能（软件支持）；
这是体现节电效果的三个条件。
除此之外，无所谓节不节电，没有什么意义。
如果不加前提条件的说变频器工频运行节能，就是夸大或是商业炒作。
知道了原委，你会巧妙的利用他为你服务。
一定要注意使用场合和使用条件才好正确应用，否则就是盲从、轻信而“受骗上当”。
功率因数补偿节能
无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率
低下，浪费严重，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。
软启动节能
1：电机硬启动对电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。
而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。
节省了设备的维护费用。
2：从理论上讲，变频器可以用在所有带有电动机的机械设备中，电动机在启动时，电流会比额定高5-6倍的，不但会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电量.系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量，电机的速度是固定不变，但在实际使用过程中，有时要以较低或者较高的速度运行，因此进行变频改造是非常有必要的。
变频器可实现电机软启动、补偿功率因素。
