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变频器原理---之安川变频器one
zhuquanzhi 发表于 2008/11/10 17:25:28 精华 5874 查看 14 回复 [上一主题] [下一主题]
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一、变频器的组成
变频器，即对电机的频率进行控制的电源设备，其组成如图所示。
主回路由将商用电源整流并变换为直流的整流部、使被整流后的直流电压和电流平滑的直流中间回路部、以及将直流变换为所需频率的交流的逆变部组成。
注意：
1、将交流变换为直流的正向变换器叫做整流器，将直流变换为交流的逆变换叫做逆变器。作为商品的通用变频器，是指包括整流器部和逆变部在内的整个装置。2、变频器由于是将交流变换为直流，因此不管是50Hz 地区还是60Hz 地区，同一机器可在两地区使用。
二、变频器的原理（由直流变换为交流的方法）
1、 单相变频器的原理
如上图所示，将其假定为直流电源与S1~S4四个开关以及负载（R）相连接的回路。
1、将开关S1和S4置于ON，S3和S2置于OFF。
2、若将开关S1和S4置于OFF，S3和S2置于ON，则电流从负载的下方往上流。
这样，单相变频器，可通过开关的交互ON/OFF，将直流变换为交流。
这就是单相变频器的原理。
2、变频器的原理
下图为单三变频器的交流发生原理。
上图为三相交流形成原理。由于是三相，因此开关为6个（S1~S6）。将其以每60°错开，使之依次ON、OFF，这样在U－V、V－W、W－U之间每120°输入错开相位的三相交流电压，即可驱动电机。
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zhuquanzhi 发表于 2008/5/31 17:43:22
2楼 回复本楼3、半导体开关
实际的变频器使用半导体开关，而不是机械开关，以实现高速开关。
初期的变频器使用可控硅或晶体管，现在的低噪音型变频器以IGBT（绝缘栅双极晶体管）为主流。
下图为使用半导体开关的晶体管变频器的基本回路。
下图所示为与实际相近的变频器主回路结构。
下面叙述各自的功能。
(1)浪涌电压吸收回路
通过抑制从电源侵入变频器的浪涌电压来保护变频器。
(2)整流部
通过二极管将交流变换为直流。变换后的直流电压有脉动
(3)冲击电流抑制回路
接通变频器的电源时，抑制从二极管流向平滑电容器的大电流，保护平滑电容器。
(4)平滑电容器
使整流部形成的有脉动的直流电压平滑，成为平坦的直流。
(5)制动回路
变频器减速时，能量从电机回到变频器，使直流电压上升。该上升的电压流向电阻，避免变频器过电压。
(6)逆变部
通过用晶体管开关直流电压来形成可变频率和可变电压的交流。
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引用 zhuquanzhi 2008/5/31 17:43:22 发表于2楼的内容
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lihuajun123 | 当前状态：离线
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lihuajun123 发表于 2008/6/1 23:00:19
3楼 回复本楼
引用 lihuajun123 2008/6/1 23:00:19 发表于3楼的内容
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zhuquanzhi 发表于 2008/6/9 15:56:57
4楼 回复本楼三、整流部的动作原理
由上图可知，变频器的整流部由以下元件构成。
（1） 二极管：D1~D6
（2） 平滑电容器：C
（3） 冲击电流抑制电阻：R
（4） 电阻短路用电磁接触器：MC
二极管整流器（电压型PWM方式变频器用）
二极管整流器主要用于PWM变频器。如上图所示，由6个二极管构成。该回路叫做三相整流桥。若电源电压为Vs（V），则三相整流桥的输出电压Ed为，
实际上，受二极管的正向电压降、整流桥输出侧连接的电容器和负载的影响，Vs＝200（V）时，在Ed=260~280(V)左右的范围内变动。下图所示为直流平滑波形例。
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引用 zhuquanzhi 2008/6/9 15:56:57 发表于4楼的内容
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zhuquanzhi 发表于 2008/6/22 0:08:07
5楼 回复本楼四、冲击电流抑制回路
接通电源时的交流输入电流
接通变频器的电源时，为对平滑用电容器充电，将会有大的冲击电流流过。为此，通过下图的电流抑制电阻器抑制冲击电流的峰值。
平滑用电容器充电一结束，电阻短路用接触器等即将电流抑制电阻器的两端短路。
注意：若通过电磁接触器（MC）等频繁开关变频器的电源，每次都会有峰值电流流过整流器，缩短二极管的寿命。
另外，还会影响冲击电流抑制回路的开关寿命，因此请1小时左右开关一次。
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引用 zhuquanzhi 2008/6/22 0:08:07 发表于5楼的内容
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zhuquanzhi 发表于 2008/6/29 0:54:30
6楼 回复本楼五、V/f控制与矢量控制
1． V/f控制V/f控制是从初期的可控硅变频器到现在通用变频器，一般采用的控制方式。
V/f控制方式，是对应频率f设定变频器输出电压V的方式工。无须象带PG（脉冲发生器）矢量控制方式那样检测电机的转速，可以说是最简便的控制方式。
（1） 转矩补偿功能
下图显示V/f控制时的电压与频率的关系。将变频器输出电压根据负载机械特性而变化的特点制成曲线。
由下图的曲线可知高起动转矩负载的场合，与恒转矩负载的场合相比，电机定子绕组电压降的补偿设定要大，但如果电压补偿太大，轻载时（定子绕组的电压降少时），电机过励磁（电机铁芯饱和），会造成电机过热或变频器过负载。
因此，设定电压补偿时要根据转矩特性、电机和变频器容量等进行设定。
（2） 通过计算转矩进行V/f补偿的方式
该方式是根据变频器的输出电压、电流和频率近似计算负载转矩，并根据该负载转矩调整电压补偿的方式。
不管是在加速还是在恒速运行中，均对V/f进行自动调整。
象这样低速或加速时，根据运行中负载转速战速决的增大等进行电压补偿的方式，叫做转矩补偿。
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引用 zhuquanzhi 2008/6/29 0:54:30 发表于6楼的内容
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zhuquanzhi 发表于 2008/9/15 10:02:58
7楼 回复本楼2、 矢量控制
使用感应电机时，为获得伺服电机那样的高速响应性而改善转矩控制性能的方法即为矢量控制。
下图所示，转矩I2
下图为矢量控制PWM变频器的回路。
（1）电机定子电流
（2）励磁电流、转子电流相位差
（3）设转差率s对应的频率为fs，则根据电机定子频率f得出
根据转子电流I2得出感应电压E
综合两式得出
（4）设电机转速N对应的频率为fn，则
（5）所以，变频器的输出频率f为
（6）定子频率f与旋转磁场的速度ω（＝2πf）成正比，因此可通过对ω进行积分变换为相位角（角度）。
（7）根据φ与上述θ之和（φ+θ），就能给出电机定子电流的瞬时相位。（3）的补充
代入后
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引用 zhuquanzhi 2008/9/15 10:02:58 发表于7楼的内容
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引用 cqs0088 2008/9/15 10:34:23 发表于8楼的内容
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zhuquanzhi 发表于 2008/9/16 22:45:01
9楼 回复本楼一、变频器的原理（由直流变换为交流的方法）
1、 单相变频器的原理
如上图所示，将其假定为直流电源与S1~S4四个开关以及负载（R）相连接的回路。
1、将开关S1和S4置于ON，S3和S2置于OFF。
2、若将开关S1和S4置于OFF，S3和S2置于ON，则电流从负载的下方往上流。
这样，单相变频器，可通过开关的交互ON/OFF，将直流变换为交流。
这就是单相变频器的原理。
2、变频器的原理
下图为单三变频器的交流发生原理。
上图为三相交流形成原理。由于是三相，因此开关为6个（S1~S6）。将其以每60°错开，使之依次ON、OFF，这样在U－V、V－W、W－U之间每120°输入错开相位的三相交流电压，即可驱动电机。
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引用 zhuquanzhi 2008/9/16 22:45:01 发表于9楼的内容
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dingxiubing | 当前状态：在线
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dingxiubing 发表于 2008/9/18 16:33:20
为方便大家阅览，请楼主按顺序整理一下内容，最好集中到一层。10楼 回复本楼
引用 dingxiubing 2008/9/18 16:33:20 发表于10楼的内容
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引用 lliuyun 2008/10/9 14:56:57 发表于11楼的内容