變頻器工作原理圖解

1 變頻器的工作原理

變頻器分為(wei) 1 交---交型 輸入是交流，輸出也是交流

將工頻交流電直接轉換成頻率、電壓均可控製的交流，又稱 直接式變頻器

2 交—直---交型 輸入是交流，變成直流 再變成交流輸出

將工頻交流電通過整流變成直流電，然後再把直流電變成頻率、電壓、均可控的交流電

又稱為(wei) 間接變頻器。

多數情況都是交直交型的變頻器。

2 變頻器的組成

由主電路和控製電路組成

主電路 由整流器 中間直流環節 逆變器 組成

先看主電路原理圖

三相工頻交流電 經過VD1 ~ VD6 整流後， 正極送入到緩衝(chong) 電阻RL中，RL的作用是防止電流忽然變大。經過一段時間電流趨於(yu) 穩定後，晶閘管或繼電器的觸點會(hui) 導通

短路掉緩衝(chong) 電阻RL ，這時的直流電壓加在了濾波電容CF1、CF2 上，這兩(liang) 個(ge) 電容可以把脈動的直流電波形變得平滑一些。由於(yu) 一個(ge) 電容的耐壓有限，所以把兩(liang) 個(ge) 電容串起來用。

耐壓就提高了一倍。又因為(wei) 兩(liang) 個(ge) 電容的容量不一樣的話，分壓會(hui) 不同，所以給兩(liang) 個(ge) 電容分別並聯了一個(ge) 均壓電阻R1、R2 ，這樣，CF1 和CF2 上的電壓就一樣了。

繼續往下看，HL 是主電路的電源指示燈，串聯了一個(ge) 限流電阻接在了正負電壓之間，這樣三相電源一加進來，HL就會(hui) 發光，指示電源送入。

接著，直流電壓加在了大功率晶體(ti) 管VB的集電極與(yu) 發射極之間，VB的導通由控製電路控製，VB上還串聯了變頻器的製動電阻RB，組成了變頻器製動回路。我們(men) 知道，

由於(yu) 電極的繞組是感性負載，在啟動和停止的瞬間都會(hui) 產(chan) 生一個(ge) 較大的反向電動勢，這個(ge) 反向電壓的能量會(hui) 通過續流二極管VD7~VD12使直流母線上的電壓升高，這個(ge) 電壓

高到一定程度會(hui) 擊穿逆變管V1~V6 和整流管VD1~VD6。當有反向電壓產(chan) 生時，控製回路控製VB導通，電壓就會(hui) 通過VB在電阻RB釋放掉。當電機較大時，還可並聯外接電阻。

一般情況下“+”端和P1端是由一個(ge) 短路片短接上的，如果斷開，這裏可以接外加的支流電抗器，直流電抗器的作用是改善電路的功率因數。

直流母線電壓加到V1~V6 六個(ge) 逆變管上，這六個(ge) 大功率晶體(ti) 管叫IGBT ，基極由控製電路控製。控製電路控製某三個(ge) 管子的導通給電機繞組內(nei) 提供電流，產(chan) 生磁場使電機運轉。

例如：某一時刻，V1 V2 V6 受基極控製導通，電流經U相流入電機繞組，經V W 相流入負極。下一時刻同理，隻要不斷的切換，就把直流電變成了交流電，供電機運轉。

為(wei) 了保護IGBT，在每一個(ge) IGBT上都並聯了一個(ge) 續流二極管，還有一些阻容吸收回路。主要的功能是保護IGBT，有了續流二極管的回路，反向電壓會(hui) 從(cong) 該回路加到直流母線

上，通過放電電阻釋放掉。

變頻器主電路引出端子

控製電路原理圖

上圖就是變頻器控製電路的原理示意圖。上半部為(wei) 主電路，下半部為(wei) 控製電路。主要由控製核心CPU 、輸入信號、輸出信號和麵板操作指示信號、存儲(chu) 器、LSI 電路組成。

外接電位器的模擬信號經模數轉換將信號送入CPU，達到調速的目的。外接的開關(guan) 量信號也經由與(yu) 非門送入控製CPU。

變頻器基礎原理知識

1.變頻器基礎

1: VVVF 是 Variable Voltage and Variable Frequency 的縮寫(xie) ，意為(wei) 改變電壓和改變頻率，也就是人們(men) 所說的變壓變頻。

2: CVCF 是 Constant Voltage and Constant Frequency 的縮寫(xie) ，意為(wei) 恒電壓、恒頻率，也就是人們(men) 所說的恒壓恒頻。

我們(men) 使用的電源分為(wei) 交流電源和直流電源，一般的直流電源大多是由交流電源通過變壓器變壓，整流濾波後得到的。交流電源在人們(men) 使用電源中占總使用電源的95％左右。

無論是用於(yu) 家庭還是用於(yu) 工廠，單相交流電源和三相交流電源，其電壓和頻率均按各國的規定有一定的標準，如我國大陸規定，直接用戶單相交流電為(wei) 220V，三相交流電線電壓為(wei) 380V，頻率為(wei) 50Hz，其它國家的電源電壓和頻率可能於(yu) 我國的電壓和頻率不同，如有單相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，標準的電壓和頻率的交流供電電源叫工頻交流電。

通常，把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為(wei) 電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。

為(wei) 了產(chan) 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(wei) 直流電（DC），這個(ge) 過程叫整流。

把直流電（DC）變換為(wei) 交流電（AC）的裝置，其科學術語為(wei) “inverter”(逆變器)。

一般逆變器是把直流電源逆變為(wei) 一定的固定頻率和一定電壓的逆變電源。對於(yu) 逆變為(wei) 頻率可調、電壓可調的逆變器我們(men) 稱為(wei) 變頻器。

變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要是用在三相異步電動機調速用，又叫變頻調速器。

對於(yu) 主要用在儀(yi) 器儀(yi) 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，可以輸出標準的正弦波，叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價(jia) 格的15－－20倍。

由於(yu) 變頻器設備中產(chan) 生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產(chan) 品本身就被命名為(wei) “inverter”，即：變頻器。

變頻器也可用於(yu) 家電產(chan) 品。使用變頻器的家電產(chan) 品中，不僅(jin) 有電機（例如空調等），還有熒光燈等產(chan) 品。

用於(yu) 電機控製的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。但用於(yu) 熒光燈的變頻器主要用於(yu) 調節電源供電的頻率。

汽車上使用的由電池（直流電）產(chan) 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於(yu) 各個(ge) 領域。例如計算機電源的供電，在該項應用中，變頻器用於(yu) 抑製反向電壓、頻率的波動及電源的瞬間斷電。

2. 電機的旋轉速度為(wei) 什麽(me) 能夠自由地改變？

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

電機的轉速 = 60(秒)＊頻率（Hz)/電機的磁極對數 - 電機的轉差

率

電機旋轉速度單位：每分鍾旋轉次數，rpm/min也可表示為(wei) rpm

電機的旋轉速度同頻率成比例 同步電機的轉差矩為(wei) 0,同步電機的轉速 = 60(秒)*頻率(Hz)／電機的磁極對數

異步的轉速比同步電機的轉速低。

例如：4極三相步電機 60Hz時 低於(yu) 1,800 [r/min] 4極三相異步電機 50Hz時低於(yu) 1,500 [r/min] 本文中所指的電機為(wei) 感應式交流電機，在工業(ye) 領域所使用的大部分電機均為(wei) 此類型電機。 感應式交流電機（以後簡稱為(wei) 電機）的旋轉速度近似地確決(jue) 於(yu) 電機的極對數和頻率。

由電機的工作原理決(jue) 定電機的磁極對數是固定不變的。由於(yu) 電機的磁極對數1個(ge) 磁極對數等於(yu) 2極，電機的極數不是一個(ge) 連續的數值（為(wei) 2的倍數，例如極數為(wei) 2，4，6），所以不適和改變該值來調整電機的速度。