变频器原理范文精选

摘 要： 空调器的变频技术是通过变频器改变压缩机的供电频率或电压，改变压缩机的运转转速，从而改变空调器制冷（热）量的一种高效节能的技术。变频空调器的核心是变频器。

关键词：变频空调器 变频原理 发展方向

一、变频与定频

所谓的变频空调器是与传统的定频空调器相比较而产生的概念。我国的电网电压为220V、50Hz，在这种条件下工作的空调称之为定频空调器。由于供电频率不能改变，传统的定频空调器的压缩机转速基本不变，依靠其不断地开、停压缩机来调整室内温度，其开、停之间容易造成室温忽冷忽热，并消耗较多电能。与之相比，变频空调器通过改变压缩机的转速，从而改变制冷（热）量，使其对空气调节的能力始终保持最佳状态。变频空调器可以根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿等运转方式，使居室在短时间内迅速达到所需要的温度，并在低转速、低能耗状态下以较小的温差波动实现、快速、节能和舒适控温效果。变频空调器的核心是变频器，它通过对电流的转换来实现电动机转速的自动调节，把50Hz的固定电网频率改为30―130Hz的变化频率。同时，还使电源电压范围达到142―270V，彻底解决了由于电网电压的不稳定而造成空调器不能正常工作的难题。变频空调器每次开始使用时，通常是让空调以最大功率、最大风量进行制热或制冷，迅速接近所设定的温度。变频空调器通过提高压缩机工作频率的方式，增大了在低温时的制热能力，最大制热量可达到同品牌、同级别空调器的1.5倍，低温下仍能保持良好的制热效果。此外，一般的分体机只有四档风速可供调节，而变频空调器的室内风机自动运行时，转速会随压缩机转速的改变在12档风速范围内变化，风机的转速与空调器的能力配合较为合理，实现了低噪音的宁静运行。当空调高功率运转，迅速接近所设定的温度后，压缩机便在低转速、低能耗状态运转，仅以所需的功率维持设定的温度。这样不但温度稳定，而且避免了压缩机频繁地开开停停所造成的空调器寿命的衰减，并且耗电量大大降低，实现了高效节能。

二、变频原理

变频空调器按工作原理可以分为交流变频和直流变频两种方式。自从1997年中国第一台变频空调器诞生，此间变频空调器的变频方式经历了从交流变频到直流变频的技术革新历程。

（一）交流变频

1.交流变频原理

[摘要]

交流变频调速技术发展概况纵观电力传动的发展过程，交、直流两种传动方式共存于各个生产领域，由于直流调速系统的性能指标优于交流调速系统，因此直流调速系统一直在调速领域内居首位。但由于直流电动机具有机械整流器和电刷，因而存在着维护保养工作量大、电动机安装环境受到限制和难以向大容量、高转速及高电压方向发展等缺点。随着电子技术和自动控制技术的迅速发展以及各种高性能电力电子元器件产品的出现，历来阻碍交流调速技术发展的一些因素相继被克服，原直流调速系统领先的一些技术性能，交流调速系统都能与直流调速系统相媲美。因此，交流调速在电气传动领域中越来越占有重要的地位，它已成为机电一体化的电气传动技术。

[关键词]

变频器

一、变频调速器的分类

可分为交-交变频器，即将工频交流直接变换成频率电压可调的交流，又称直接式变频器；交-直-交变频器，则是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率电压可调的交流，又称间接式变频器，目前广泛采用交-直-交变频器。

二、变频调速的原理和实现算法变压变频的基本原理

根据电机学原理，异步电动机的转速为：n=60 f（1-s）/ p，在改变供电电源频率时，电机的同步转速也相应的改变。当电机在负载条件下运行时，电机转速低于电机的同步转速，两者的差值就是转差，转差的大小与电机的负载有关。

【摘要】近年来，随着我国经济的发展，我国在高压变频器方面的发展也是十分迅速的。通过对高压变频器的原理进行分析，可以对其进行良好的改造，促进其更加广泛的应用。

【关键字】高压变频器，原理，应用分析

中图分类号：TN773 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

本文笔者试着从高压变频器的基本概述进行分析，并进一步分析了高压变频器的工作原理以及其应用，希望笔者的分析，对于高压变频器的发展具有一定的作用。

二、高压变频器概述

高压变频器是采用若干个变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。在变频器中，由多个低压单元串联连接，构成驱动系统的高压输出。基于这种拓扑结构，使得高压变频器具备了在维护、功率品质方面的优点，另外变频器通过快速功率单元旁路，是系统的可靠性大大增加。该变频器具有对电网谐波危害小，输入功率因素高，无需采用输入谐波滤波器和功率因素补偿装置。输出波形质量好，不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动，噪音，输出dv/dt，共模电压等问题，不必设置输出滤波器就可以用于普通的异步电机。

传统的变频器拥有5个独立部件，即输入滤波器、功率因数补偿、隔离变压器、逆变装置和输出滤波器。而无谐波高压变频器完美的输入/输出特性，因此其内部仅需隔离变压器和变频器两个主要部件。与普通采用高压器件直接串联的变频器相比，由于采用整个功率单元串联，器件承受的最高电压为单元内直流母线的电压，可直接使用低压功率器件，器件不必串联，不存在器件串联引起的均压问题。功率单元中采用的低压IGBT功率模块，驱动电路简单，技术成熟可靠。功率单元采用模块化结构，同一变频器内的所有功率单元可以互换，维修业非常方便。由于采用功率单元串联结构，所以可以采取功率单元旁路技术，当功率单元故障时，控制系统可以将故障单元自动旁路，采用中心点漂移技术，变频器仍可降额继续运行，大大提高了系统的可靠性。

[摘 要]变频器是一种把工频电源（50Hz或60Hz）变换成各种频率的“交流”电源，以控制电机的变速运行的装置。变频器主要由主电路和控制电路两部分构成，其中主电路主要包括整流电路，中间直流环节和逆变电路三部分，控制电路完成对主电路的控制。整流电路把工频电源的交流电变换成直流电且对直流电进行平滑滤波，逆变电路把直流电再逆变成各种频率的“交流电”。对于通用变频器单元，变频器―般是指包括逆变电路、整流电路和控制电路部分的装置。

[关键词]IGBT；变频器；整流

中图分类号：TN773 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0294-01

1 整流电路

整流电路是变频器中用来产生直流电的单元。当三相AC电源给由6个晶闸管组成的全波整流桥供电时，晶闸管的导通顺序为VT1―VT6―VT2―VT4―VT3―VT5。输入的三相交流电是正负交变的正旋波，经过整流电路后，其输出波形变成了脉动波（直流），因为二极管具有正向导通，反向截至的特性，所以把输入波形的负半周波形都整成了正半周波形，一般的三相变频器的整流电路由三相全波整流桥组成。它的主要作用是对工频的外部电源进行整流，并给逆变电路和控制电路提供所需要的直流电源。整流电路按其控制方式可以是直流电压源也可以是直流电源。中间直流环节的作用是对整流电路的输出进行平滑，以保证逆变电路和控制电源能够得到质量较高的直流电源。

当整流电路是电压源时中间直流环节的主要元器件是大容量的电解电容，电容的特性：电容两端的电压不能突变，因为电压加在电容两端后首先为电容充电，经过一段时间当充满电后电容会放电，再经过一段时间电放净后又继续充电，所以，电容两端的电压是缓慢变化的，而不会突变。电容的输入波形为脉动波，在wt=0～π时间段内，电压从0开始上升到达波峰（给电容充电），然后从波峰又降为0（电容放电）。根据电容的特性，其输出波形就类似于锯齿波，产生锯齿波的原因：电容充电时，电容两端的电压缓慢上升，但当输入波形到达波峰时，电容还未被充满电，输入波形从波峰开始下降，电容还未被充满电就要放电，所以输出波形从波峰开始下降，当输入波形从波峰降到0时，又开始上升（下一时刻），所以电容又从放电状态转变成充电状态，那么输出波形由刚才下降的趋势再次上升。电容就这样反复充放电状态的转变，输出产生锯齿波形。电容两端电压变化的快慢由电容的充放电时间决定，电容的充放电时间由电容的容量决定。电容的容量越大，其充放电时间越长，那么电容两端的电压变化越缓慢。如果当电容的容量足够大时，充放电时间>>输入波形的周期，那么输出波形就会近似为一条直线，这就是我们需要的最稳定的直流波形

2 逆变电路

逆变电路是变频器最主要的部分之一。它的主要作用是在控制电路的控制下，将整流电路整流输出的直流电变换为电压和频率都任意可调的“交流”电。逆变电路的输出即为变频器的输出，它被用来作为电机的供电电源，从而实现对异步电动机的调速控制。如图1-1所示。图中输入波形为直流波形，经过6个IGBT（绝缘栅型晶体管）v1，v2，v3，v4，v5，v6的有序导通，产生了正负交变、脉宽不等的方波作为输出波形为电机供电。A，B，C分别接在电动机U，V，W上。

随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流调速取代直流调速、计算机数字控制技术取代模拟控制技术已经成为发展趋势。电机变频技术也随着交流电机无级调速的需要而发展。一提起变频调速，大家就能和节能挂起钩来。近年来，尽管我国在能源开发方面进展迅速，但还是跟不上需求的增长，节能问题始终处于相当突出的位置。变频调速以其优异的调速起动、制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，得到广泛应用。下面就变频器应用在电动机中的工作原理及节能原理进行了简要阐述。

变频器的工作原理

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。我们现在使用的变频器主要采用交—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。

我们知道，交流电动机的同步转速表达式为：

n＝60f(1－s)/p

式中n为异步电动机的转速;f为异步电动机的频率;s为电动机转差率;p为电动机极对数。

由式可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。变频器利用电力电子半导体器件的通断作用来实现电力电能大功率的变换及控制，使电力电路实现电子化，可直观地进行控制和显示。由于变频器的这个优越性，使得其适用领域越来越宽广，所采用技术也不断拓宽，同时也为追求变频器的小型化，人们也一直在不断和减少元器件的发热做斗争。由于新一代的IGBT采用了漏极-控制极新技术，使集电极-射极间的饱和电压(Ucesat)大为降低，因而采用这种新器件损耗低，有降低发热消除损耗的效果。

目前，380V小容量通用变频器应用较为广泛；但用电量比较大，节能效果最为显著的还是高压大容量变频器。随着变频调速技术的发展，作为大容量传动的高压变频调速技术得到了广泛的应用，使用范围基本上覆盖了我国各主要行业，如:电力、冶金、石油、化工、造纸等。产品电压等级包括3kV、6kV和 10kV以及油田专用潜油电泵使用的1，600V-2，400V产品，基本可拖动风机、水泵、压缩机等各类负载。高压电动机利用高压变频器可以实现无级调速，既可满足生产工艺过程对电动机调速控制的要求，又可大幅度的节约能源，降低生产成本。随着以GTO、IGBT、IGCT等为代表的自关断器件的发展， 人们对各种适合高压变频的主电路拓扑结构的研究得到进一步深入，以DSP为代表的智能控制芯片的迅速普及，为高压变频调速技术应用研究也打下了坚实的基础。高压变频器作为一个节约资源型的产品，随着电力电子技术的不断发展，产品的不断改进，概念的深入，市场的拓展，将会显示出巨大的技术发展前景和市场需求量.相应地，对变频器的节能要求也相应地提高了。

摘 要：地铁车辆检修段广泛采用镟床进行客车车轮的不落轮镟修，其控制设备由西门子MICROMASTER 440变频器及相应的接线组成，在镟床工作过程中出现的问题大部分来自于其控制系统。该文介绍了西门子440变频器的工作原理和保护构成原理，结合实际的接线，对变频器可能出现的故障和故障现象进行了分析。然后对实际的维修经验加以总结，介绍了变频器实际故障的检修顺序与检修步骤。最后，通过一起镟床突然停机的故障维修实例，说明了变频器的故障处理方法。在此基础上，该文给出了变频器的日常维护建议。

关键词：镟床 变频器 分析 故障 维修

中图分类号：TN77 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（b）-0054-03

成都地铁2号线洪柳车辆段，使用广汉快速铁路设备有限公司CAK-13精密数控不落轮镟床，它是车辆段三大检修设备之一，对电客车缺陷轮对进行不落轮镟修。CAK-13精密数控不落轮镟床摩擦轮电机是该机床车轮加工主传动的动力源，它由西门子MICROMASTER 440变频器[1]控制。

变频器通过控制左、右两台30 kW的三相变频电机的速度和转矩，实现镟床对机车车轮的镟修校正。由于它采用电力电子器件IGBT控制输出功率，并且利用PWM（脉宽调制）技术控制IGBT的通断，确保了两台电机安静可靠的运行。

但在镟床镟修时，如果变频器本身或联接设备有故障，都会导致镟床无法正常运行。该公司就出现过一次变频器接线的故障，导致镟床中断工作，影响了机车车轮的维护。由于变频器原理和接线随着变频器型号的变化而不同，该文提到变频器时指的就是MICROMASTER 440变频器。要修好镟床，就需要知道变频器的原理接线，以下就针对该次维修过程加以说明。

1 变频器工作原理分析

图1为变频器工作原理图[1]，由主电路和控制电路组成，整流桥和全控逆变电路都是三相的，图中只画出了示意。变频器的主电路包括整流电路和逆变电路，有的型号的变频器还包括制动斩波器电路（小功率的变频器）和滤波器。控制电路由单片机组成的微机系统来完成，它控制PWM发生器的脉冲宽度，也就改变了IGBT通、断时间，另外通过一系列检测电路和互感器完成对主电路的监测与保护。另外，为方便人机交互，变频器还配置了显示与输入输出接口电路。

摘 要 随着变频调速技术的不断发展，高压电动机采用变频调速技术进行调速运行的应用实例越来越多，特别是在火力发电厂生产辅机中，高压电动机为数众多，在数量和容量上占据主导地位。高压电动机采用变频调速控制技术既解决了电机软启动和实现无级调速、满足生产工艺需要的问题，又可以大幅节约能源，降低生产成本，是一举多得的好事情。

关键词 高压变频器；原理；应用

中图分类号：TN773 文献标识码：A 文章编号：1671―7597（2013）031-113-01

现代工业领域中，拥有大量的大功率风机、泵类设备，例如高炉鼓风机、炼钢制氧机、除尘风机、石化生产的压缩机，还有电力工业的给水泵、引风机，矿山的排水泵、排风扇以及城市供水泵等、这些设备的驱动电动机都是400 kW-40000 kW、3 kV-10kV的大功率高压交流电动机，如果不用调速装置，将使电能造成很大的浪费。轧钢机、电力机车等也常用大功率高压电动机驱动或牵引，也需要调速装置来进行精确控制。据统计，高压电动机用电量占总的电动机用电量的2/3以上。因此，在工作实践中不断加强对高压变频器的原理及应用的分析是十分必要的。

1 高压变频器的原理及分类

1.1 原理分析

所谓高压变频器，一般情况下是指电压高于AC380V的变频器，常见的有0.69 kV、2.3 kV、3kV、6kV和10kV电压等级。由于和电网电压相比，只能算作中压，因此在国外通常也称这类变频器为中压变频器（MidiumVoltage）。高压变频器和低压变频器实质上区别不大，在变频原理、机械特性与负载特性、控制技术、对周边电气设备的影响等方面基本上是相同的。只是由于开关器件的耐压、造价和谐波对周边设备影响较大等原因，开发了新的高压变频器主电路拓扑结构。此外因负载对动稳态的要求较高，故对PWM控制方法及控制技术等方面也有许多新的开发。

1.2 高压变频器的分类

摘要：随着科学技术的不断提高，对于各项工程中的要求也在不断提高。对电机等速度的要求越来越高，为此变频器应运而生。变频器调速范围大，而且静态稳定性好，在要求较高的工作场合中就起着举足轻重的作用。本文中简要介绍了变频器的工作原理以及变频器在各个方面的广泛应用。

关键词：变频器 原理 应用 电机

随着经济的不断进步，高层建筑不断的增多，为此电梯成为了建筑中必不可少的运输工具。而在电梯运行的过程中，其运行效率就尤为重要，随着一代又一代的电梯设计的创新，变频调速成为了市场上的主要调速方式。变频器就是这样一种通过改变频率而改变电机运行速度的设备。

1 变频器

1.1 变频技术概念

变频技术就是将工频电源变换成所需频率的交流电源，从而实现电机的调速。我国的电网电压为220V、50Hz，显然，电网的频率就是50Hz。而交流异步电动机的转速与交流电源频率存在着这样的关系， 。其中p为极对数，f为电机两端的电网频率，s为转差率。显然，电机的转速与交流电源的频率成正比关系，当p、s一定的情况下，就可以通过改变交流电源的频率来改变电机的频率，这就是变频调速技术。

1.2 变频器的结构

变频器分为两类，分别是交-交变频和交-直-交变频。其中交-交变频只有一个环节，并且采用反并联的可逆线路，因此需要大量的功率元件，除此之外，还因为受到脉动转矩和谐波电流的限制，所以其最高的输出频率往往不能超过电网频率的一半，这些情况导致交-交变频器的应用不能得到推广。

摘 要：本文分析了变频器发生过流故障的各种原因，以及对变频器过流故障进行定位，并同时找出过流故障处理对策。

关键词：变频器；过流故障；电动机

中图分类号：TN77 文献标识码：A

变频器的过流故障是最常见也是较复杂的故障，当过流故障发生时，变频器保护电路会立即动作并停机，同时变频器显示故障代码或故障类型。大多数情况下可以根据变频器显示的故障代码迅速找到故障原因并排除故障，但也有一些过流故障的原因是多方面的，并不是单一的，而是包含了加速、减速、恒速过流、负载发生突变、输出短路等各种可能导致过流保护的因素。下面分析变频器过流故障原因以及提出过流故障处理方法。

1 变频器过流原因的分析

变频器中过流保护的对象主要指峰值超过了额定电流的200%且带有突变性质的电流检测值，变频器就会显示OC（Over Current）表示已经过流，由于变频器中逆变器件的过载能力比较差，因此变频器的过流保护是变频器使用过程中最重要的一环。变频器过流故障分为加速过流、减速过流、恒速过流等，其引起原因可能是变频器的加减速时间太短、负载发生了突变、负荷分配不均、输出端有短路等。

根据变频器显示屏显示，原因有以下几方面：

（1）变频器工作中过流，即电机拖动系统在工作过程中出现过流，其原因大致有以下几方面：

[摘 要]高压变频器作为如今工业领域内非常重要的节能设备，发挥着巨大的作用，但因其造价的昂贵及其位置的重要性，必须对它加以各种的保护，来保障变频器的正常运行。在处理此类故障时要分析清楚故障原因，有针对性地采取相应的措施去处理。

[关键词]高压 变频器 过电压故障 危害 原因 解决

中图分类号：TD53 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0063-01

正常情况下，直流母线电压为三相交流输入线电压的峰值。以AC700V输入电压等级的功率单元为例计算，直流母线电压1.414x700=989V。在过电压发生时，直流母线的储能电容电压将上升，当电压上升至一定的值时〔通常为正常值的10%-20%），高压变频器过电压保护动作。因此，对于变频器来说，有一个正常的工作电压范围，当电压超过这个范围时很可能损坏功率单元。

1.过电压故障的危害

高压变频器过电压主要是指其中间直流回路过电压，中间直流回路过电压的主要危害表现在以下几方面。

1.1 对功率单元直流回路电解电容器的寿命有直接影响，严重时会引起电容器爆裂。因而高压变频器厂家一般将中间直流回路过电压值限定在一定范围内，一旦其电压超过限定值，变频器将按限定要求跳闸保护。

1.2 对功率器件如整流桥、IGBT、SCR的寿命有直接影响，直流母线电压过高，功率器件的安全裕量减少。例如对AC700V输入电压等级的功率单元来说，其功率器件的额定耐压一般选定在DV1700V左右，考虑器件处在开关状态时dv/dt比较大，因此在直流母线电压过高时再叠加功率器件开关过程中产生的过电压，很有可能超过器件的额定耐压而造成器件击穿损坏。