变频器培训资料
一. 变频器的基本原理
1. 1变频调速的原理
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是：定子由铁心及绕组构成，转子绕组做成笼型（，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。
转子的实际转速n比磁场的同步转速N要慢一点，所以称为异步电机，这个差别用转差率s表示：
s=[（n1－n）/n1]×100% （2）
当加上电源转子尚未转动瞬间，n=0，这时s=1；起动后的极端情况n=N，则s=0，即s在0～1之间变化。一般异步电机在额定负载下的s=（1～6）%。
综合式（1）和式（2）可以得出
n=60f（1－s）/p （3）
由式（3）可以看出，对于成品电机，其磁极对数p已经确定，转差率s变化不大，则电机的转速n与电源频率f成正比，因此改变输入电源的频率就可以改变电机的同步转速，进而达到异步电机调速的目的。
但是，为了保持在调速时电机的最大转矩不变，必须维持电机的磁通量恒定，因此定子的供电电压也要作相应调节。变频器就是在调整频率（VariableFrequency）的同时还要调整电压（VariableVoltage），故简称VVVF（装置）。通过电工理论分析可知，转矩与磁通量（最大值）成正比，在转子参数值一定时，转矩与电源电压的平方成正比。
变频器的工作原理是把市电（380V、50Hz）通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件组成的三相逆变器，将直流电变成可变电压和可变频率的交流电，由于采用微处理器编程的正弦脉宽调制（SPWM）方法，使输出波形近似正弦波，用于驱动异步电机，实现无级调速。上述的两次变换可简化为AC－DC－AC（交－直－交）变频方式。
风机变频器工作原理
风机变频器是一种用来控制风机转速的装置，通过调节输出频率来控制风机转速，从而实现风机的平稳启动和运行。
风机变频器的工作原理如下：
1. 感应电机的工作原理：感应电机是一种常用于风机的电机类型。它由定子和转子两部分组成。当定子上的绕组通过交流电流时，会在转子中产生感应电流。感应电流产生的磁场与定子的磁场相互作用，从而驱动转子转动。
2. 变频器的工作原理：变频器是通过控制输出电压的频率和幅值来控制电机转速的装置。它由整流单元、滤波单元和逆变单元组成。
a. 整流单元：将交流电源转换为直流电压。
b. 滤波单元：去除直流电压中的脉动部分，得到平滑的直流电压。
c. 逆变单元：将直流电压转换为可控的交流电压，其中输出频率可以通过控制逆变器的工作原理实现。
3. 控制系统的工作原理：风机变频器的控制系统通过传感器获取风机转速和负载情况，然后根据系统设定范围内的要求，计算出相应的频率和幅值控制信号输出给变频器，进而控制电机的运行。
总之，风机变频器通过控制输出频率和幅值，来实现对风机转速的精确控制和调节，从而满足不同工况下的需求，并提高能效和运行稳定性。
变频电机的构造原理
变频电机是目前广泛应用于各种领域的一种新型电机，其具备高效、节能、调速范围广等特点，成为现代工业领域不可或缺的重要组成部分。下面将从构造原理、工作原理、应用等方面对变频电机进行详细探讨，以加深对变频电机的理解。
变频电机的构造原理主要包括电机主体、变频器和控制系统三大部分。
1. 电机主体：变频电机的主体部分由转子、定子、轴承和机壳等组成。其中，转子是电机的旋转部分，也是电机主要产生力矩的部分；定子则是电机的静止部分，提供磁场使得转子能够旋转；轴承则是支撑转子和定子的重要组成部分，保证电机的正常运转；机壳则是电机的保护罩，能够有效保护电机不受外界物体侵入和机械碰撞。
2. 变频器：变频器是变频电机调节转速的关键部件，其作用是将输入的电源交流电转换为可调节频率和电压的交流电。通过变频器，可以实现对电机的精确调速和控制。变频器通常由整流器、滤波器、逆变器和控制电路等部分组成。
整流器负责将输入的交流电转换为直流电，通过滤波器将转换后的直流电脉动减小，确保输出电压的稳定性。逆变器则将直流电转换为可调节频率和电压的交流电，以控制电机的转速和运行方式。控制电路则负责接收外部控制信号，根据信号调节逆变器输出的频率和电压。
3. 控制系统：控制系统是整个变频电机运行的大脑，由传感器、转速控制器和用户界面等组成。传感器负责对电机运行状态进行监测，将监测到的信号传递给控制器；转速控制器则根据传感器反馈的信号，调节变频器的输出频率和电压，实现电机的准确调速。用户界面则是用户与变频电机进行交互的接口，可以通过用户界面设定电机的运行参数，监测电机运行状态等。
变频电机的工作原理是通过变频器控制电机的输入频率和电压，改变电机的转速和输出功率。在常规电机中，输入电源的频率和电压是固定的，而变频电机通过变频器可以调节输入电源的频率和电压，从而改变电机的转速和输出功率。变频器根据传感器反馈的信号和用户设定的参数，控制电机的输出频率和电压，实现电机的精确调速。
２０１０年第４期 东撼晨 ３９
提升机转子变频调速控制系统
王 才
（新汶矿业集团公司华丰煤矿，山东宁阳２７１４１３）
摘要华丰煤矿进行高压电机绕线转子变频技术研究，采用交一直一交无反馈矢量变频调速技术，短封高压绕线电机定子，高压绕线电机转 子接入变频调速电源装置供电，达到高压绕线电机利用低压变频电源装置，实现无极调速，解决了高压电机变频控制问题，使设备运行更加经 济、速度调节平滑，制动性能更加安全可靠。 关键词 提升机高压交流绕线电机 转子变频调速 中图分类号ＴＭ９２１．５１ 文献标识码Ｂ
目前，在煤炭行业部分设备使用的电机变频调速
控制都是针对定子回路的，高压绕线电机的定子电压
一般都在６ｋＶ或者１０ｋＶ左右，采用６ｋＶ或者１０ｋＶ的
高压变频器，需要解决元件耐压问题、矢量控制问题，
技术难度的增加造成可靠性降低、制造成本大幅提高。
所以，目前国内外很少有使用６ｋＶ或者１０ｋＶ的矢量控
制变频器进行变频调速，而且国内外多家公司的高压
变频技术方案也各不相同，设备通用性差，对于高压电
机恒转矩运转的工况，没有完善的矢量控制方案可供
选择，大多数高压变频器只能应用在风机水泵等设备。
华丰煤矿应用天津民益电气有限公司生产的提升
机转子变频调速控制系统，变频调速部分采用交一直
一交无反馈矢量变频调速技术，具有调速性能好，使用
方便，适应范围广等特点。控制部分采用西门子ｓ７—
３００型ＰＬＣ，结合全数字可调闸闭环保护系统，双ＰＬＣ
双线制保护控制系统，短封高压绕线电机定子，高压绕
线电机转子接入变频调速电源装置供电，达到高压绕
线电机利用低压变频电源装置，实现无极调速。
１ 技术方案
１．１ 技术关键
（１）高压交流绕线电机转子变频调速控制系统包
括有变频器，交流绕线电机，还设置有高压开关柜，变
压器以及控制装置，其中，高压开关柜连接变压器的输
入端，变压器的输出端连接变频器的电源输入端，变频
器的输出端连接交流绕线电机，用于控制变频器输出
