变频器基本原理及结构

变频器基本原理

Danfoss传动服务第1页，共14页。Danfoss传动服务什么是变频器?

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将固定频率的电源(一般为380V,50HZ)变为频率和电压可调的电能控制装置

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），等等。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，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC）。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器。现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVCPLUS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，然后再把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。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。

第2页，共14页。Danfoss传动服务为什么要使用变频器?

变频器用来对电动机(一般为交流异步电动机)进行调速.电机的旋转速度为什么能够自由地改变？

电机的转速=120(秒)×频率（Hz)/电机的磁极数-电机的转差率

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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），所以不适和改变该值来调整电机的速度。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。改变频率和电压是最优的电机控制方法。但是，如果仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，该问题就非常突出。为了防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压，例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从50Hz改变到25Hz，这时变频器的输出电压就必须从400V改变到约200V。电机的旋转速度为什么能够自由地改变？第4页，共14页。Danfoss传动服务为什么变频器的频率与电压成比例的改变？

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。

第5页，共14页。Danfoss传动服务采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？

采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同，为125%~200%)。用工频电源直接起动时，起动电流为6~7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍，起动转矩为70%~120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。第6页，共14页。Danfoss传动服务电动机调速的目的:1.节能。如风机，泵类负载2.工艺要求。如恒压供水，空调控制，张力控制，

定位控制，同步控制。第7页，共14页。Danfoss传动服务变频器是一种高科技电子产品,它综合了以下学科:电力电子技术(大功率器件:SCR,GTO,GTR,IGBT,IGCT,IEGT)微电子技术(超大规模集成电路,DSP处理芯片)自动控制技术(PID控制,模糊控制,自适应控制,神经元控制等)电机控制理论(电压矢量控制,磁通矢量控制,直接转矩控制等)通讯技术(Profibus,Devicenet,Modbus等现场总线)

多种应用知识(钢铁,造纸,纺织等等)第8页，共14页。Danfoss传动服务DanfossVLT系列变频器的基本结构

第9页，共14页。Danfoss传动服务第10页，共14页。Danfoss传动服务第11页，共14页。Danfoss传动服务VLT5202~5302第12页，共14页。Danfoss传动服务第13页，共14页。内容梗概变频器基本原理。Danfoss传动服务。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将固定频率的电源(一般为380V,50HZ)变为频率和电压可调的电能控制装置。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）。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVCPLUS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，然后再把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。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。但是，如果仅改变频率，电机将被烧坏。为什么变频器的频率与电压成比例的改变。采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同，为