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变频器原理
变频器原理是应用变频技术与微电子技术的原理，通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。
我们使用的电源分为交流电源和直流电源，一般的直流电源大多是由交流电源通过变压器变压，整流滤波后得到的。交流电源在人们使用电源中占总使用电源的95%左右。
变频器简介
无论是用于家庭还是用于工厂，单相交流电源和三相交流电源，其电压和频率均按各国的规定有一定的标准，如我国大陆规定，直接用户单相交流电压为220V，三相交流电线电压为380V，频率为50Hz，其它国家的电源电压和频率可能与我国的电压和频率不同，如有单相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，标准的电压和频率的交流供电电源叫工频交流电。
通常，把电压和频率固定不变的工频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，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。
一般逆变器是把直流电源逆变为一定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变电源频率和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。
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。
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。
变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再将直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
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的。
变频器元件
整流电路
由VD1-VD6六个整流二极管组成不可控全波整流桥。对于380V的额定电源，一般二极管反向耐压值应选1200V，二极管的正向电流为电机额定电流的1.414-2倍。
电容C1
吸收电容,整流电路输出是脉动的直流电压，必须加以滤波。
变压器
一种常见的电气设备，可用来把某种数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压，也可以改变交流电的数值及变换阻抗或改变相位。
压敏电阻
有三个作用：一、过电压保护；二、耐雷击要求；三、安规测试需要.
热敏电阻：过热保护
霍尔元件
安装在UVW的其中二相,用于检测输出电流值。选用时额定电流约为电机额定电流的2倍左右。
充电电阻
作用是防止开机上电瞬间电容对地短路，烧坏储能电容开机前电容二端的电压为 0V；所以在上电（开机）的瞬间电容对地为短路状态。如果不加充电电阻在整流桥与电解电容之间，则相当于380V电源直接对地短路，瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉。一般而言变频器的功率越大，充电电阻越小。充电电阻的选择范围一般为：10-300Ω。
储能电容
又叫电解电容，在充电电路中主要作用为储能和滤波。PN端的电压工作范围一般在 430VDC～700VDC 之间，而一般的高压电容都在 400VDC左右，为了满足耐压需要就必须是二个400VDC的电容串起来作800VDC。容量选择≥60uf/A
均压电阻：防止由于储能电容电压的不均烧坏储能电容；因为二个电解电容不可能做成完全一致，这样每个电容上所承受的电压就可能不同，承受电压高的发热严重（电容里面有等效串联电阻）或**过耐压值而损坏。
C2电容
吸收电容,主要作用为吸收IGBT的过流与过压能量。
电源板
开关电源电路向操作面板、主控板、驱动电路、检测电路及风扇等提供低压电源，开关电源提供的低压电源有：±5V、±15V 、±24V向CPU其附属电路、控制电路、显示面板等提供电源。
驱动板
主要是将CPU生成的PWM脉冲经驱动电路产生符合要求的驱动信号激励IGBT输出电压。
1、什么是变频器?

变频器是利用电力半导体器件的通断将工频电源变换为频率连续可调的电能控制装置。
2、电压型与电流型有什麽不同?
变频器的主电路大体上可分为两类 :电压型变频器和电流型变频器。
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。
3、为什麽变频器的电压与频率成比例的改变?
非同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。这种控制方式多用於风机、泵类节能型变频器。
4、按比例地改变 V 和 f 时,电机的转矩如何变化?
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的转矩有减小的倾向，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 的起动转矩 , 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。
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。
给定方式
变频器常见的频率给定方式主要有：操作器键盘给定、接点信号给定、模拟信号给定、脉冲信号给定和通讯方式给定等。这些频率给定方式各有优缺点，须按照实际所需进行选择设置
控制方式
低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式经历了以下四代。
**代
1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式：
其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出较大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。
*二代
电压空间矢量(SVPWM)控制方式：
它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。
*三代
矢量控制(VC)方式：
矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流)，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。
*四代
直接转矩控制(DTC)方式：
1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授**提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了*发展。该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。 直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。
矩阵式交—交控制方式：
VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是：
1、控制定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；
2、自动识别(ID)依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别；
3、算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；
4、实现Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制。
矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应(2ms)，很高的速度精度(±2%，无PG反馈)，高转矩精度(+3%)；同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时(包括0速度时)，可输出150%～200%转矩。
VVC的控制原理：
VVC的控制原理是将矢量调制的原理应用于固定电压源PWM逆变器。这一控制建立在一个改善了的电机模型上，该电机模型较好的对负载和转差进行了补偿。
因为有功和无功电流成分对于控制系统来说都是很重要的，控制电压矢量的角度可显著的改善0-12HZ范围内的动态性能，而在标准的PWM U/F驱动中0-10HZ范围一般都存在着问题。
利用SFAVM或60°AVM原理来计算逆变器的开关模式，可使气隙转矩的脉动很小（与使用同步PWM的变频器相比）。

「1】什么是变频器？变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
「2】电压型与电流型有什么不同？变频器的主电路大体上可分为两类: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，其直流回路滤波石电感。
「3】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。
「4】在说明书上写着变速范围60~6Hz，即10:1，那么在6Hz以下就没有输出功率吗？在6Hz以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，较低使用频率取6Hz左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率(起动频率)根据机种为0.5~3Hz.

什么情况下要用到变频器？

首先得知道变频器的作用是什么，下面是百科的内容：
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。通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，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。
说简单点，就是负载需要电机转的快点或者慢点，而**供电是50HZ，需要一个东西来改变频率，变频器的主要作用就是改变供电频率。
变频器跳闸原因总汇
一、过载跳闸（OL）
过载跳闸的保护特点
1．OL跳闸的保护对象
OL是电动机过载的代码，其保护对象是电动机。在大多数情况下，检测点是在变频器的输出电路里。
2．电动机过载保护的特点
（1）电流大小
顾名思义，电动机过载的标志，是变频器的输出电流**过了电动机的额定电流。但还没有**过变频器的额定电流，就是说，是在变频器的允许范围内。
（2）保护时间
按反时限规律。就是说，过载越多，保护的时间越短。有的变频器规定：当IM=125%IMN时，4min后跳闸；而当IM=165%IMN时，1min后就跳闸。
过载跳闸的可能原因
1．负载过重
电动机所带的负载太重，或者说，生产机械的阻转矩**过了电动机的额定转矩。
这是真正意义上的过载，也是较常见的过载现象，因此，当变频器的跳闸代码显示为‘OL’时，首先应该检查的就是负载的轻重。
2．使用不当的过载
例如，把工作频率提高到**过了电动机的额定频率，而电动机在额定频率以上运行时，将进入恒功率工作区，其有效转矩随频率的上升而减小，当有效转矩小于负载转矩时，电动机*载。
3．功能预置不当的过载
例如，某生产机械处于轻载状态，工作频率很低，而转矩提升量（U／f比）预置过大，导致低频运行时因磁路饱和而“过载”。
4．电动机侧电压过低
（1）线路压降太大
因为在低频运行时，变频器的输出电压本就较低，如果电动机和变频器之间的距离较大，而连接线的线径又较细的话，线路压降将可能引起电动机侧的电压不足。
（2）转矩提升不足
在U/f控制方式下，变频器在低频运行时的输出电压取决于转矩提升量。当转矩提升量较小时，将导致电动机所得电压不足。
过载跳闸的相关代码
1．代码DEV
含义是转差太大。异步电动机在运行时，转差的大小直接反映了负载的轻重。所以，当变频器发现转差太大时，将跳闸。
2．代码VAE
含义是变频器的容量选择不当。许多用户都按照变频器说明书中的‘配用电动机容量’来选择变频器的。其实，这只是对于连续不变负载才是正确的。而大多数负载都是变动负载或断续负载，电动机是允许短时间过载的。对于这类负载，在选择变频器时，应适当加大变频器的容量。
3．代码LF
含义是变频器的三相输出电流不平衡。
一方面，电动机的三相电流不平衡时，说明变频器的输出电路里必存在问题，应该进行保护。所以，有的变频器设置了三相电流不平衡的保护。
4．代码JC
含义是电流采样故障。例如，某变频器，实测输出电流为45A，而显示屏上显示的却是88.6A，说明变频器内部的电流采样电路发生了故障。
5．代码SP
含义是变频器的输出缺相。
当变频器的输出缺相时，电动机处于单相运行状态，电流必大，变频器将立即进行保护。
6．代码GF
含义是变频器输出侧接地。
变频器具有检测输出端子对地电流的功能，如果测出的对地电流**过变频器额定电流的50%时，就认为变频器的输出侧已经接地。这有两种情况：或者是电动机内部绝缘破损；或者是输电线路的绝缘破损。
二、过电流跳闸（OC）
过电流跳闸的保护特点
１．过电流的保护对象
在变频调速系统里，存在着两个设备：变频器和电动机。两者对过电流的耐受程度是不一样的。生产机械的设计人员在决定电动机容量时，根据的是发热原则。就是说，只要电动机的温升不**过允许值，短时间的过载是允许的，而变频器则不允许。所以在进行保护时，需要分开考虑。
为此，变频器另行设置了过电流保护功能，其保护对象是变频器，确切地说，是保护变频器内的逆变器件。通常，当输出电流**过了变频器额定电流的200%时，变频器就进行过电流保护。
2．过电流的检测
因为保护对象是逆变器件，所以，过电流的时间不允许拖延，必须*地进行保护。通常，过电流信号是通过逆变器件的管压降而得到的。以IGBT为例，正常运行时，管压降一般在3V以下。如管压降**过７V，就认为是过电流了。因为过电流很*损坏逆变器件，所以，在大多数情况下，过电流是由驱动电路直接进行保护的。
运行过程中的过电流
部分变频器在过电流跳闸后都只笼统地显示“OC”代码。也有的变频器把“OC”作为“运行中过电流”的代码，针对其他不同的原因有不同的代码，举例如下：
1．代码OCN
含义是运行中过电流。举两个实例：
（1）负载卡住
生产机械在运行过程中，某个部位被突然卡住，电动机堵转。电动机的堵转电流可达额定电流的4~7倍，大大**过了变频器的允许值，变频器将立即进行过电流保护。
（2）有冲击负载
有的生产机械是通过电磁离合器来带动生产机械的。电动机起动后首先是空载运行，并不带动负载，只有当电磁离合器吸合后，生产机械才开始运行，
当电磁离合器吸合的瞬间，将产生冲击电流，有可能使变频器因过电流而跳闸。
2．代码GF
含义是变频器的输出侧短路，可能的原因有：
（1）输出线短路
变频器到电动机之间的电缆的相间绝缘或对地绝缘破损，尤其是当变频器的输出电缆处于可移动状态时，这种情况比较常见。
（2）电动机短路
电动机如因过载而‘烧坏’时，相间绝缘将炭化，造成相间短路。
3．代码SC
含义是同一桥臂的上、下两个IGBT直通。
例如，环境温度太高，IGBT的关断时间将延长，导致上、下两管的‘直通’。
加、减速过程中的过电流
1．代码OCA
含义是加速过程中过电流，这是加速时间预置过短引起的。
2．代码OCD
含义是减速过程中的过电流，是减速时间预置过短的结果。
3．代码OPE
含义是PID功能预置不当引起的过电流。
4．代码OCB
含义是直流制动过程中的过电流。
5．代码OCS
含义是电流采样故障导致的过电流。
温度对变频器有哪些影响?
变频器的使用环境温度一般适用在 -10℃ ~ +40℃, 湿度在低于 90%的环境工作中。 环境温度若** 40℃时候,每升高 1℃,变频器应降额 5%使用。环境温度每升 10℃,则变频器寿命减半,所以周围环境温度及变频器散热的问题一定要解决好。
请尽量将变频器安装在远离发热源的地方。
如何进行功率因数的改善?
改善功率因数,可在变频器进线中插入交流电抗器。
变频器输出侧接改善功率因数的电容滤波时, 有因变频器输出的高频电流造成破损和过热的危险,另外会使变频器过电流,造成电流保护发生,请不要接电容滤波器。
如何减少电波干扰?
变频器的输出(主回路)中有高频成分,对变频器附近使用的通信器械(如 AM 收音机)会 产生干扰。 此时可以安装滤波器, 减少干扰。 另外, 还可将变频器和电机及电源配线套上金属管接地,也是有效的。