变频器的作用及工作原理

变频器作工作原理
变频器工频电源(50Hz60Hz)变换成种频率交流电源实现电机变速运行设备中控制电路完成电路控制整流电路交流电变换成直流电直流中间电路整流电路输出进行滑滤波逆变电路直流电逆成交流电矢量控制变频器种需量运算变频器说时需进行转矩计算CPU相应电路变频调速通改变电机定子绕组供电频率达调速目
    变频器分类方法种电路工作方式分类分电压型变频器电流型变频器开关方式分类分PAM控制变频器PWM控制变频器高载频PWM控制变频器工作原理分类分Vf控制变频器转差频率控制变频器矢量控制变频器等途分类分通变频器高性专变频器高频变频器单相变频器三相变频器等
    VVVF：改变电压改变频率 CVCF：恒电压恒频率国交流供电电源家庭工厂电压频率均400V50Hz200V60Hz(50Hz)等等通常电压频率固定变交流电变换电压频率变交流电装置称作变频器产生变电压频率该设备首先电源交流电变换直流电(DC)
   电机控制变频器改变电压改变频率
   变频器工作原理
  知道交流电动机步转速表达式位：
n＝60 f(1－s)p (1)
式中
n———异步电动机转速
f———异步电动机频率
s———电动机转差率
p———电动机极数
   式(1)知转速n频率f成正改变频率f改变电动机转速频率f0～50Hz范围变化时电动机转速调节范围非常宽变频器通改变电动机电源频率实现速度调节种理想高效率高性调速手段
   变频器控制方式
   低压通变频输出电压380～650V输出功率075～400kW工作频率0～400Hz电路采交—直—交电路控制方式历四代
1UfC正弦脉宽调制(SPWM)控制方式
   特点控制电路结构简单成较低机械特性硬度较够满足般传动滑调速求已产业领域广泛应种控制方式低频时输出电压较低转矩受定子电阻压降影响较显著输出转矩减外机械特性终究没直流电动机硬动态转矩力静态调速性意系统性高控制曲线会负载变化变化转矩响应慢电机转矩利率高低速时定子电阻逆变器死区效应存性降稳定性变差等研究出矢量控制变频调速
   电压空间矢量(SVPWM)控制方式
   三相波形整体生成效果前提逼电机气隙理想圆形旋转磁场轨迹目次生成三相调制波形切边形逼圆方式进行控制实践改进引入频率补偿消速度控制误差通反馈估算磁链幅值消低速时定子电阻影响输出电压电流闭环提高动态精度稳定度控制电路环节较没引入转矩调节系统性没根改善
   矢量控制(VC)方式
   矢量控制变频调速做法异步电动机三相坐标系定子电流IaIbIc通三相－二相变换等效成两相静止坐标系交流电流Ia1Ib1通转子磁场定旋转变换等效成步旋转坐标系直流电流Im1It1(Im1相直流电动机励磁电流It1相转矩成正电枢电流)然模仿直流电动机控制方法求直流电动机控制量相应坐标反变换实现异步电动机控制实质交流电动机等效直流电动机分速度磁场两分量进行独立控制通控制转子磁链然分解定子电流获转矩磁场两分量坐标变换实现正交解耦控制矢量控制方法提出具划时代意义然实际应中转子磁链难准确观测系统特性受电动机参数影响较等效直流电动机控制程中矢量旋转变换较复杂实际控制效果难达理想分析结果
   直接转矩控制(DTC)方式
    1985年德国鲁尔学DePenbrock教授首次提出直接转矩控制变频技术该技术程度解决述矢量控制足新颖控制思想简洁明系统结构优良动静态性迅速发展目前该技术已成功应电力机车牵引功率交流传动 直接转矩控制直接定子坐标系分析交流电动机数学模型控制电动机磁链转矩需交流电动机等效直流电动机省矢量旋转变换中许复杂计算需模仿直流电动机控制需解耦简化交流电动机数学模型
   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交—直—交变频中种缺点输入功率数低谐波电流直流电路需储电容生量反馈回电网进行四象限运行矩阵式交—交变频应运生矩阵式交—交变频省中间直流环节省体积价格贵电解电容实现功率数l输入电流正弦四象限运行系统功率密度该技术目前尚未成熟吸引着众学者深入研究实质间接控制电流磁链等量转矩直接作控制量实现具体方法：
——控制定子磁链引入定子磁链观测器实现速度传感器方式
——动识(ID)精确电机数学模型电机参数动识
——算出实际值应定子阻抗互感磁饱素惯量等算出实际转矩定子磁链转子速度进行实时控制
——实现Band—Band控制磁链转矩Band—Band控制产生PWM信号逆变器开关状态进行控制
矩阵式交—交变频具快速转矩响应(<2ms)高速度精度(±2％PG反馈)高转矩精度(<＋3％)时具较高起动转矩高转矩精度尤低速时(包括0速度时)输出150％～200％转矩
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