1、基本概念

　　（1） VVVF  改變電壓、改變頻率（Variable Voltage and Variable Frequency）的縮寫。 

　　（2） CVCF  恒電壓、恒頻率（Constant Voltage and Constant Frequency）的縮寫。

　　通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。該設備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（DC）。然後再把直流電（DC）變換為三相或單相交流電（AC）。變頻器同時改變輸出頻率與電壓，也就是改變了電機運行曲線上的n0，使電機運行曲線平行下移。因此變頻器可以使電機以較小的啟動電流，獲得較大的啟動轉矩，即變頻器可以啟動重載負荷。

　　變頻器具有調壓、調頻、穩壓、調速等基本功能，應用了現代的科學技術，價格昂貴但性能良好，内部結構複雜但使用簡單，所以不隻是用于啟動電動機，而是廣泛的應用到各個領域，各種各樣的功率、各種各樣的外形、各種各樣的體積、各種各樣的用途等都有。随着技術的發展，成本的降低，變頻器一定還會得到更廣泛的應用。 

　　各國使用的交流供電電源，無論是用于家庭還是用于工廠，其電壓和頻率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz）。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了産生可變的電壓和頻率，該設備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（DC）。然後再把直流電（DC）變換為三相或單相交流電（AC），我們把實現這種轉換的裝置稱為“變頻器”（inverter）。

　　變頻器也可用于家電産品。使用變頻器的家電産品中不僅有電機（例如空調等），還有熒光燈等産品。用于電機控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。但用于熒光燈的變頻器主要用于調節電源供電的頻率。汽車上使用的由電池（直流電）産生交流電的設備也以“inverter”的名稱進行出售。變頻器的工作原理被廣泛應用于各個領域。例如計算機電源的供電，在該項應用中，變頻器用于抑制反向電壓、頻率的波動及電源的瞬間斷電。

　　2. 電機的旋轉速度為什麼能夠自由地改變？ 

　　（1) r/min電機旋轉速度單位：每分鐘旋轉次數，也可表示為rpm。例如：4極電機 60Hz 1,800 [r/min]，4極電機 50Hz 1,500 [r/min]，電機的旋轉速度同頻率成比例。

　　本文中所指的電機為感應式交流電機，在工業領域所使用的大部分電機均為此類型電機。感應式交流電機（以後簡稱為電機）的旋轉速度近似地取決于電機的極數和頻率。電機的極數是固定不變的。由于極數值不是一個連續的數值（為2的倍數，例如極數為2，4，6），所以不适合改變極對數來調節電機的速度。另外，頻率是電機供電電源的電信号，所以該值能夠在電機的外面調節後再供給電機，這樣電機的旋轉速度就可以被自由的控制。因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機調速設備的優選設備。

　　n = 60f/p，n: 同步速度，f: 電源頻率 ，p: 電機極數，改變頻率和電壓是最優的電機控制方法 。如果僅改變頻率，電機将被燒壞。特别是當頻率降低時，該問題就非常突出。為了防止電機燒毀事故的發生，變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓，例如：為了使電機的旋轉速度減半，變頻器的輸出頻率必須從60Hz改變到30Hz，這時變頻器的輸出電壓就必須從200V改變到約100V。例如：為了使電機的旋轉速度減半，變頻器的輸出頻率必須從60Hz改變到30Hz，這時變頻器的輸出電壓就必須從200V改變到約100V。

　　3、關于散熱的問題

　　如果要正确的使用變頻器, 必須認真地考慮散熱的問題。變頻器的故障率随溫度升高而成指數的上升。使用壽命随溫度升高而成指數的下降。環境溫度升高10度，變頻器使用壽命減半。因此，我們要重視散熱問題啊！在變頻器工作時，流過變頻器的電流是很大的, 變頻器産生的熱量也是非常大的，不能忽視其發熱所産生的影響。

　　 通常，變頻器安裝在控制櫃中。我們要了解一台變頻器的發熱量大概是多少，可以用以下公式估算： 發熱量的近似值＝ 變頻器容量（KW）×55 [W]在這裡, 如果變頻器容量是以恒轉矩負載為準的(過流能力150% * 60s) 如果變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器, 并且也在櫃子裡面, 這時發熱量會更大一些。 電抗器安裝在變頻器側面或測上方比較好。這時可以用估算: 變頻器容量（KW）×60 [W]因為各變頻器廠家的硬件都差不多, 所以上式可以針對各品牌的産品. 注意： 如果有制動電阻的話，因為制動電阻的散熱量很大， 因此最好安裝位置最好和變頻器隔離開， 如裝在櫃子上面或旁邊等。那麼, 怎樣采能降低控制櫃内的發熱量呢? 當變頻器安裝在控制機櫃中時，要考慮變頻器發熱值的問題。根據機櫃内産生熱量值的增加，要适當地增加機櫃的尺寸。因此，要使控制機櫃的尺寸盡量減小，就必須要使機櫃中産生的熱量值盡可能地減少。如果在變頻器安裝時，把變頻器的散熱器部分放到控制機櫃的外面，将會使變頻器有70％的發熱量釋放到控制機櫃的外面。由于大容量變頻器有很大的發熱量，所以對大容量變頻器更加有效。還可以用隔離闆把本體和散熱器隔開, 使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好。變頻器散熱設計中都是以垂直安裝為基礎的，橫着放散熱會變差的! 關于冷卻風扇一般功率稍微大一點的變頻器， 都帶有冷卻風扇。同時，也建議在控制櫃上出風口安裝冷卻風扇。進風口要加濾網以防止灰塵進入控制櫃。 注意控制櫃和變頻器上的風扇都是要的，不能誰替代誰。

　　另外，散熱問題還要注意以下兩個問題：

　　（1）在海拔高于1000m的地方，因為空氣密度降低，因此應加大櫃子的冷卻風量以改善冷卻效果。理論上變頻器也應考慮降容，1000m每-5%。但由于實際上因為設計上變頻器的負載能力和散熱能力一般比實際使用的要大， 所以也要看具體應用。 比方說在1500m的地方，但是周期性負載，如電梯，就不必要降容。 

　　（2）開關頻率：變頻器的發熱主要來自于IGBT，IGBT的發熱有集中在開和關的瞬間。 因此開關頻率高時自然變頻器的發熱量就變大了。有的廠家宣稱降低開關頻率可以擴容， 就是這個道理。

　　4、矢量控制是怎樣使電機具有大的轉矩的？ 

　　（1） 轉矩提升：此功能增加變頻器的輸出電壓，以使電機的輸出轉矩和電壓的平方成正比的關系增加，從而改善電機的輸出轉矩。改善電機低速輸出轉矩不足的技術,使用矢量控制，可以使電機在低速,如(無速度傳感器時)1Hz（對4極電機，其轉速大約為30r/min）時的輸出轉矩可以達到電機在50Hz供電輸出的轉矩（最大約為額定轉矩的150％）。對于常規的V/F控制，電機的電壓降随着電機速度的降低而相對增加，這就導緻由于勵磁不足，而使電機不能獲得足夠的旋轉力。為了補償這個不足，變頻器中需要通過提高電壓，來補償電機速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個功能叫做轉矩提升（*1）。轉矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓，電機轉矩并不能和其電流相對應的提高。 因為電機電流包含電機産生的轉矩分量和其它分量（如勵磁分量）。矢量控制把電機的電流值進行分配，從而确定産生轉矩的電機電流分量和其它電流分量（如勵磁分量）的數值。矢量控制可以通過對電機端的電壓降的響應，進行優化補償，在不增加電流的情況下，允許電機産出大的轉矩。此功能對改善電機低速時溫升也有效。 

　　5、變頻器制動的有關問題

　　（1） 制動的概念:指電能從電機側流到變頻器側（或供電電源側）,這時電機的轉速高于同步轉速.負載的能量分為動能和勢能. 動能(由速度和重量确定其大小）随着物體的運動而累積。當動能減為零時，該事物就處在停止狀态。機械抱閘裝置的方法是用制動裝置把物體動能轉換為摩擦和能消耗掉。對于變頻器，如果輸出頻率降低，電機轉速将跟随頻率同樣降低。這時會産生制動過程. 由制動産生的功率将返回到變頻器側。這些功率可以用電阻發熱消耗。在用于提升類負載,在下降時, 能量(勢能)也要返回到變頻器(或電源)側,進行制動.這種操作方法被稱作再生制動，而該方法可應用于變頻器制動。在減速期間，産生的功率如果不通過熱消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到變頻器電源側的方法叫做功率返回再生方法。在實際中，這種應用需要能量回饋單元選件。 

　　（2）怎樣提高制動能力？ 

　　為了用散熱來消耗再生功率，需要在變頻器側安裝制動電阻。為了改善制動能力，不能期望靠增加變頻器的容量來解決問題。請選用制動電阻、制動單元或功率再生變換器等選件來改善變頻器的制動容量

　　6、當電機的旋轉速度改變時，其輸出轉矩會怎樣？ 

　　（1）： 工頻電源由電網提供的動力電源（商用電源） 

　　（2）： 起動電流當電機開始運轉時，變頻器的輸出電流變頻器驅動時的起動轉矩和最大轉矩要小于直接用工頻電源驅動。 

　　我們經常聽到下面的說法：電機在工頻電源供電時（*1）時，電機的起動和加速沖擊很大，而當使用變頻器供電時，這些沖擊就要弱一些。如果用大的電壓和頻率起動電機，例如使用工頻電網直接供電，就會産生一個大的起動沖擊（大的起動電流 (*2) ）。而當使用變頻器時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的，所以電機産生的轉矩要小于工頻電網供電的轉矩值。所以變頻器驅動的電機起動電流要小些。通常，電機産生的轉矩要随頻率的減小（速度降低）而減些減小的實際數據在有的變頻器手冊中會給出說明。通過使用磁通矢量控制的變頻器，将改善電機低速時轉矩的不足，甚至在低速區電機也可輸出足夠的轉矩。當變頻器調速到大于60Hz頻率時，電機的輸出轉矩将降低。通常的電機是按50Hz(60Hz)電壓設計制造的，其額定轉矩也是在這個電壓範圍内給出的。因此在額定頻率之下的調速稱為恒轉矩調速. (T=Te,P=Pe) 變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時，電機産生的轉矩要以和頻率成反比的線性關系下降。當電機以大于60Hz頻率速度運行時，電機負載的大小必須要給予考慮，以防止電機輸出轉矩的不足。舉例，電機在100Hz時産生的轉矩大約要降低到50Hz時産生轉矩的1/2。因此在額定頻率之上的調速稱為恒功率調速(P=Ue*Ie)。

　　一、變頻器的直接作用：通過改變電動機的電壓和頻率，使電機的速度可以無極調節。軟啟動節能，功率因數補償節能

　　變頻器的間接作用：

　　1. 節能（節電）。風機、泵類等設備傳統的調速方法是通過調節入口或出口的擋闆、閥門開度來調節給風量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋闆、閥門的截流過程中。當使用變頻調速時，如果流量要求減小，通過降低泵或風機的轉速即可滿足要求。降低電耗。

　　2. 提高生産設備自動化程度.

　　當前有很多品牌的變頻器，如：杭州奧聖電氣有限公司代理的日業變頻器CM530系列在滿足客戶通用需求的前提下，通過擴展設計可以靈活地滿足客戶個性化要求、行業性要求滿足各種複雜高精度傳動的要求，同時為設備制造業客戶提供高集成度的一體化解決方案。

　　二、變頻器原理

　　變頻器工作原理

　　主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是将電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是将電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構成，将工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器産生的電壓脈動的“平波回路”，以及将直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

　　最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉。

　　平波回路

　　在整流器整流後的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器産生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構成器件有餘量，可以省去電感采用簡單的平波回路。

　　逆變器

　　同整流器相反，逆變器是将直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所确定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關時間和電壓波形。

　　控制電路

　　是給異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制信号的回路，它有頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”，将運算電路的控制信号進行放大的“驅動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。

　　（1）運算電路：将外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信号進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。

　　（2）電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。

　　（3）驅動電路：驅動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。 （4）速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信号為速度信号，送入運算回路，根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。

　　（5）保護電路:檢測主電路的電壓、電流等，當發生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。

　　電機的轉速n = 60f/p(1-s) n: 電機的轉速 f: 電源頻率 p: 電機磁極對數 s：電機的轉差率

　　電機的旋轉速度同頻率成比例，故改變頻率可以成正比改變電機的旋轉速度。電動機使用變頻器的作用就是為了調速，并降低啟動電流。

　　為了産生可變的電壓和頻率，該設備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC），這個過程叫整流。把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學術語為“inverter”(逆變器)。一般逆變器是把直流電源逆變為一定的固定頻率和一定電壓的逆變電源。對于逆變為頻率可調、電壓可調的逆變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相異步電動機調速用，又叫變頻調速器。對于主要用在儀器儀表的檢測設備中的波形要求較高的可變頻率逆變器，要對波形進行整理，可以輸出标準的正弦波，叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價格的15－－20倍。由于變頻器設備中産生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該産品本身就被命名為“inverter”，即：變頻器。

　　節能主要有三點： 第一 變頻器内部有濾波電容，它的存放電功能可以提高功率因數。第二變頻器啟動是平穩啟動，避免其他大電流啟動。第三，變頻器可以控制電機的轉速，當你的電機不需要轉這麼快的時候，變頻器控制電機運行相應的轉速，如果你的電機在工頻滿50HZ運行下都滿足不了要求，變頻器的調速功能就失效了。第三條也就沒什麼省電可言了。反而浪費了變頻器自身的耗電。

　　,

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!