变频器的工作原理

学号：********

东营科技职业学院毕业论文（设计）

变频器的工作原理及应用

陈尧

机电工程系： 荣红梅

机电工程系

专业名称： 电气自动化

论文提交日期：2015.3.31

论文答辩日期：2014.4.12

论文评阅人：

东 营 科 技 职 业 学 院

毕 业 设 计（论 文）任 务 书

机电工程系院（系）2012级电气自动化专业 姓名 陈尧

题目：变频器的工作原理及应用

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

1．设计(论文)课题要求：本论文要求广泛搜集相关研究资料，并进行深入对比分析。在撰写毕业论文有一定的学术性，一定的创见性，具有科学性，做到观点正确、论据充分、推理严密；层次分明、条理清楚、语言简练。论文主要在以下几个方面展开论述：

(1)根据变频器工作原理及应用的要求，初步拟定变频器的工作原理、控制线路、实际应用、检测维修方案等，针对变频器工作原理图进行总体设计。

(2)按照模块化的设计方法，将变频器的工作原理分为变频器的功能作用、变频器的基本组成、给定方式、控制方式四个部分，分别对各个结构的关键部件进行分析，针对变频器工作原理及运用进行总体论述。

2．文献查阅要求： 在查阅相关参考文献时，首先要分析研究课题，明确查阅要求，其次选择合适的检索工具和检索方法；利用检索工具查找文献线索，了解馆藏情况，获取原始文献；最终要把检索到文献认真地加以筛选、消化和吸收，变为可用的活资料。

完成期限：自2015年3月31日至2015年4月12日

指导教师：荣红梅 教研室主任：

系主任: 张震 2015年4月 12日

摘 要

随着现代科学技术的飞速发展，变频器的使用越来越广泛，不管是在工业设备还是家用电器设备都会用到变频器，普通的三相异步电动机，加装变频器可实现调速功能。从而达到节能和保护机械设备的作用。

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。  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。

变频器工作原理35条

来源：网络 时间：2009-03-02

变频器工作原理

变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元驱动单元、检测单元、微处理单元等组成的。

1. 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：2极电机 50Hz 3000 [r/min]

4极电机 50Hz 1500 [r/min]

结论：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，在工业中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）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该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），所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。

另外，频率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: 电机极对数

结论：改变频率和电压是最优的电机控制方法

如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。

例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz，这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V

2. 当电机的旋转速度（频率）改变时，其输出转矩会怎样？

*1: 工频电源

由电网提供的动力电源（商用电源）

*2: 起动电流

当电机开始运转时，变频器的输出电流

变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动

变频器工作原理

变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（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的。

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：2极电机 50Hz 3000 [r/min] ; 4极电机 50Hz 1500 [r/min]

结论：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，在工业中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。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该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），所以一般不适合通过改变该值来调整电机的速度。 另外，频率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: 电机极对数

结论：

1.改变频率和电压是最优的电机控制方法 如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz，这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V

2. 当电机的旋转速度（频率）改变时，其输出转矩会怎样？ *1: 工频电源；由电网提供的动力电源（商用电源） *2: 起动电流；当电机开始运转时，变频器的输出电流 变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动 电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。 通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。