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变频器中电压与频率的关系

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主题：变频器中的电压与频率的关系

异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产

生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，

磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，

即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避

免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变

频器。

频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。V与f的比

例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置

(ROM)中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择。

频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻

不变，将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定

V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增

强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或

调整电位器等方法。

一、引言 随着变频调速技术的发展，变频器调速已成为交流调速的主

流，在化纤、纺织、钢铁、机械、造纸等行业得到广泛的应用。由于通

用变频器一般采用V/f控制，即变压变频（VVVF）方式调速，因此，变

频器在使用前正确地设定其压频比，对保证变频器的正常工作至关重

要。变频器的压频比由变频器的基准电压与基准频率两项功能参数的比

值决定，即基准电压/基准频率=压频比。 基准电压与基准频率参数的

设定，不仅与电动机的额定电压与额定频率有关（电机的压频比为电机

的额定电压与额定频率之比），而且还必须考虑负载的机械特性。对于

普通异步电机在一般调速应用时，其基准电压与基准频率按出厂值设定

（基准电压380V，基准频率50Hz），即满足使用要求。但对于某些行

业使用的较特殊的电机，就必须根据实际情况重新设定基准电压与基准

频率的参数。由于变频器使用说明书以及有关书籍中没有对这两个参数

作详细介绍，因此正确的设定该参数对于不少使用者来说，并非很容易

的事。为此，本文结合变频调速的基本控制方式及负载的机械特性与基

准电压、基准频率参数的关系，列举实例，详细说明基准电压与基准频

率参数的设定方法。

二、变频调速的基本控制方式与基准电压、基准频率的关系 电机用变

频器调速时有两种情况--基频（基准频率）以下调速和基频以上调速

（见图1）。必须考虑的重要因素是：尽量保持电机主磁通为额定值不

变。如果磁通过弱（电压过低），电机铁心不能得到充分利用，电磁转

矩变小，负载能力下降。如果磁通过强（电压过高），电机处于过励磁状态，电机因励磁电流过大而严重发热。根据电机原理可知，三相异步

电机定子每相电动势的有效值 ： E1=4.44f1N1Φm 式中 ：E1--定

子每相由气隙磁通感应的电动势的有效值，V ；f1--定子频率，Hz；

N1——定子每相绕组有效匝数 ；Φm-每极磁通量 由式中可以看出，Φm

的值由E1/f1决定，但由于E1难以直接控制，所以在电动势较高时，可

忽略定子漏阻抗压降，而用定子相电压U1代替。那么要保证Φm不变，

只要U1/f1始终为一定值即可。这是基频以下调时速的基本情况，为恒

压频比（恒磁通）控制方式，属于恒转 矩调速。从图1可以看出，基准

频率为恒转矩调速区的最高频率，基准频率所对应的电压为即为基准电

压，是恒转矩调速区的最高电压，在基频以下调速时，电压会随频率而

变化，但两 者的比值不变。 在基频以上调速时，频率从基频向上可以

调至上限频率值，但是由于电机定子不能超过 电机额定电压，因此电

压不再随频率变化，而保持基准电压值不变，这时电机主磁通必须随频

率升高而减弱，转矩相应减小，功率基本保持不变，属于恒 功率调速

区。由图1可见，基准频率为恒功率调速区的最低频率，是恒转矩调速

区与恒功率调速区的转折点，而基准电压值在整个恒功率调速区内不再

随频率变化而改变。

三、负载的机械特性与基准电压，基准频率的设定 合理地使用变频

器，必须了解所驱动负载的机械特性。 根据不同的使用目的，负载基

本上可分为恒转矩负载、恒功率负载以及平方转矩负载等三类。恒转矩

负载其所需转矩基本不受速度变化的影响（T=定值），对于该类负载，

变频器的整个工作区最好运行在基频以下，这时变频器的输出特性正好

能满足负载的要求。恒功率负载在转速越高时，所需转矩越小（T×N=

定值），对于恒功率负载来说，电机的工作频率若运行在基频以上，其

所要求的机械特性将与变频器的输出特性相吻合。至于平方转矩负载，

它所要求的转矩与转速的平方成正比（T/N2=定值），电机应运行在基

频以下较为合理。需要注意的是：平方转矩负载的工作频率绝不能超过

工频（除非变频器容量大一个等级）。否则变频器与电机将严重过载。

四、设定实例 例一 ：一台化纤纺丝计量泵电机型号为FTY-550-6，

既550W 6极三相永磁同步电动机。铭牌参数如下：工作电压：62.5 -

125 - 475V。工作频率：25 - 50 - 190HZ，电机功率：275 -

550 - 2090W，转速：500 - 1000 - 3800R/min，电流：4A。其

工作范围较宽，铭牌参数与一般异步电动机不同，左边的数值为电机正

常工作时（不失步）的下限，右边数值为电机正常工作时的最大值，中

间值为额定值（50HZ）。该电机压频比为125V/50HZ=2.5，使用三

垦SAMCO-I 1HF1.5K变频器。若只按电机参数设定，电机的额定电压与额定频率值既为变频器的基准电压与基准频率值，基准电压（代码为

CD005）设为125V，基准频率（CD006）为50HZ（出厂值）不变，这

样设定，电机工作在基频以下时，电机驱动计量泵毫无问题，但计量泵

属于恒转矩负载，若在计量泵要求 较高转速（如90HZ）时，那么频率

虽然可调至90HZ，但此时电机工作电压仍为125V，实际压额比为

125/90HZ=1.39，如图2a，电磁转矩变小，无法提供负载所需转矩，

使计量泵不能正常工作。正确的设定应为：CD005=475V，

CD006=190HZ，在这里基准电压虽设为475V，但由于变频器不具有升

压功能，其实际输出电压由输入电压的最大值决定，所以这样设定只对

增大V/F图形的斜率有效，并不真能达到475V。因此也可以这样设定：

CD005=380V，CD006=152HZ，变频器的压频比仍为

380V/152HZ=2.5不变，，电机整个工作段都处于恒转矩调速范围，

满足了负载特性的要求。

例2：一台纺织用三相异步调速电动机，额定功率60W，额定电压

110V，额定频率50HZ，调速范围40-110HZ，额定电流0。34A，4

极，因此该电机的压频比为110V/50HZ=2。2。所驱动负载为恒功率特

性。驱动变频器原来准备用富士FRN1。5G11S-4CX（驱动六台电机）

但该变频器的基准电压（富士变频器额定电压）最低只能调到320V，

根据电机的压频比，要保证电机运行在50HZ时工作电压为110V，电机

能正常工作。但该负载工作转速调节范围较宽，如果要求运行在110HZ

那么此时电机电压将达到242V，如图3A，高出额定电压一倍多，其结

果可想而知。若以110HZ时电机工作电压为110V来设定，则设额定电

压为320V（最低值），基准频率为320HZ，那么电机运行在110HZ

时，电压正好为电机额定电压。但这时变频器的压频比为

320V/320HZ=1，因此在电机运行于40HZ时，其电压仅为40V，显然

没有足够的功率驱动负载。所以该型富士变频器不能满足使用要求。改

用三星SAMCO-I IHF1.5K变频器，设基准电压CD005=110V，基准频

率CD006=50HZ，这样电机从50-110HZ调速时其电压值保持在110V不

变，如图3b，电机工作在恒功率调速区，与负载的机械特性相符，不会

再有超过电机额定电压或功率不足的现象发生。

五、结束语 本文详细阐述了根据负载的机械特性和电机参数设定变频

器的基准电压和基准频率的方法，可以看出，正确的设定好变频器的基

准电压，基准频率，既能充分利用变频器的性能，又能满足负载对变频

器的要求。如果设定不当，变频器与电机甚至不能工作。因此，正确的

设定变频器的压频比是使用好变频器的关键。

补充：1 电机的转速与频率正比，平时的低电压时，频率不变，电机的转速不变，那么输出的功率一定，电压降低，电流会上升。当频率下

降时，电机的转速下降，那么输出功率变小，自然电流会下降，从而不

会烧损电机。

2 为什么变频器的电压与电流成比例的改变？

异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产

生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，

磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，

即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避

免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变

频器。

3 失速防止功能是什么意思？

如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速（电

角频率）的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作

失速。为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控

制。当加速电流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。两者结合

起来就是失速功能

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变频器频率调节方法

变频器频率调节方法

变频器频率调节方法

变频器是一种用于调节电机运行速度和输出功率的装置，广泛应用于工业领域。在实际应用中，频率调节是变频器的核心功能之一。本文将介绍几种常见的变频器频率调节方法。

一、电压/频率(V/F)调节法

电压/频率(V/F)调节法是最简单和常见的一种方法。它通过控制变频器输出电压和频率的比值来实现电机的调速。在这种调节方法下，当频率增加时，输出电压也相应增加，以保持电机的电磁转矩基本不变。这种方法适用于大多数恒转矩负载的情况下，例如风机、水泵等。在运行过程中，需要根据负载的变化不断调整电压和频率的比值，以保持电机的稳定运行。

二、矢量控制调节法

矢量控制调节法是一种相对复杂的调节方法，它可以实现更高的速度响应和控制精度。在矢量控制中，通过对电机的电流进行控制，实现对电机的转矩、转速和位置的精确控制。与V/F调节法相比，矢量控制可以更好地适应负载的变化，并且可以实现起动转矩和低速运行时的高转矩输出。这种调节方法适用于对控制精度和动态性能要求较高的负载，如机床、卷烟机等。

三、磁场定向调节法

磁场定向调节法是在矢量控制的基础上发展起来的一种高级调节方法。它通过对电机的转子磁化电流和轴向磁化电流进行控制，实现对电机磁场的定向，从而实现对电机的转矩和转速的精确控制。磁场定向调节法具有更高的动态性能和控制精度，能够在较宽的速度范围内提供稳定的输出转矩。这种调节方法适用于对控制精度要求极高的负载，如电梯、印刷机等。

四、PID闭环控制调节法

PID闭环控制调节法是一种通过测量电机速度和设定速度之间的差异，并根据差异大小自动调整输出频率的方法。PID控制器根据系统反馈信号和设定值之间的偏差，即误差进行计算，通过比例、积分和微分三种方式进行控制，从而实现对电机转速的精确控制。这种调节方法适用于对转速控制要求较高的负载，如精密机械加工设备等。

综上所述，变频器频率调节方法有电压/频率调节法、矢量控制调节法、磁场定向调节法和PID闭环控制调节法等。不同的负载和应用场景需要选择合适的调节方法来实现对电机的精确控制。随着技术的不断发展，变频器在工业领域的应用将越来越广泛，为各行各业提供更高效、稳定的运行环境。

变频器是如何改变频率和电压控制电机的？

变频器是如何改变频率和电压控制电机的？

北京天拓四方科技有限公司是西门子工业自动化和驱动集团核心分销商（一级代理商）及系统集成商

变频器是如何改变频率和电压控制电机的？

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。

工频电源：由电网提供的动力电源（商用电源）

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。

通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。

1.当变频器调速到大于50Hz频率时，电机的输出转矩将降低

通常的电机是按50Hz电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速.(T=Te，P<=Pe)

变频器输出频率大于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。 北京天拓四方科技有限公司是西门子工业自动化和驱动集团核心分销商（一级代理商）及系统集成商

当电机以大于50Hz频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止电机输出转矩的不足。

举例，电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。

因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速.(P=Ue*Ie)

2.变频器50Hz以上的应用情况

大家知道，对一个特定的电机来说，其额定电压和额定电流是不变的。

变频器中的频率、电压、转速、电流、功率,转矩的关系

变频器中的频率、电压、转速、电流、功率,转矩的关系

变频器中的频率、电压、转速、电流、功率,转矩的关系

异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率

下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，

频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持

一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。 

频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电

机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置(ROM)中存有几种特性，可以用开关或标度

盘进行选择。 

频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速

下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定

地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模

式或调整电位器等方法。 

一、引言 

随着变频调速技术的发展，变频器调速已成为交流调速的主流，在化纤、纺织、钢铁、

机械、造纸等行业得到广泛的应用。由于通用变频器一般采用V/f控制，即变压变频（VVVF）

方式调速，因此，变频器在使用前正确地设定其压频比，对保证变频器的正常工作至关重要。

变频器的压频比由变频器的基准电压与基准频率两项功能参数的比值决定，即基准电压/基

准频率=压频比。 基准电压与基准频率参数的设定，不仅与电动机的额定电压与额定频率有

关（电机的压频比为电机的额定电压与额定频率之比），而且还必须考虑负载的机械特性。

对于普通异步电机在一般调速应用时，其基准电压与基准频率按出厂值设定（基准电压380V，

基准频率50Hz），即满足使用要求。但对于某些行业使用的较特殊的电机，就必须根据实际

情况重新设定基准电压与基准频率的参数。由于变频器使用说明书以及有关书籍中没有对这

两个参数作详细介绍，因此正确的设定该参数对于不少使用者来说，并非很容易的事。为此，

变频器中电压和频率的关系

变频器中电压和频率的关系

变频器

异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。

频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置(ROM)中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择。

频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。

一、引言 随着变频调速技术的发展，变频器调速已成为交流调速的主流，在化纤、纺织、钢铁、机械、造纸等行业得到广泛的应用。由于通用变频器一般采用V/f控制，即变压变频（VVVF）方式调速，因此，变频器在使用前正确地设定其压频比，对保证变频器的正常工作至关重要。变频器的压频比由变频器的基准电压与基准频率两项功能参数的比值决定，即基准电压/基准频率=压频比。 基准电压与基准频率参数的设定，不仅与电动机的额定电压与额定频率有关（电机的压频比为电机的额定电压与额定频率之比），而且还必须考虑负载的机械特性。对于普通异步电机在一般调速应用时，其基准电压与基准频率按出厂值设定（基准电压380V，基准频率50Hz），即满足使用要求。但对于某些行业使用的较特殊的电机，就必须根据实际情况重新设定基准电压与基准频率的参数。由于变频器使用说明书以及有关书籍中没有对这两个参数作详细介绍，因此正确的设定该参数对于不少使用者来说，并非很容易的事。为此，本文结合变频调速的基本控制方式及负载的机械特性与基准电压、基准频率参数的关系，列举实例，详细说明基准电压与基准频率参数的设定方法。