變頻器工作原理圖解

1 變頻器的工作原理

變頻器分為 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、電壓均可控制的交流，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，然后再把直流電變成頻率、電壓、均可控的交流電

又稱為間接變頻器。

多數情況都是交直交型的變頻器。

2 變頻器的組成

由主電路和控制電路組成

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 整流后， 正極送入到緩沖電阻RL中，RL的作用是防止電流忽然變大。經過一段時間電流趨于穩定后，晶閘管或繼電器的觸點會導通

短路掉緩沖電阻RL ，這時的直流電壓加在了濾波電容CF1、CF2 上，這兩個電容可以把脈動的直流電波形變得平滑一些。由于一個電容的耐壓有限，所以把兩個電容串起來用。

耐壓就提高了一倍。又因為兩個電容的容量不一樣的話，分壓會不同，所以給兩個電容分別并聯了一個均壓電阻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就會發光，指示電源送入。

接著，直流電壓加在了大功率晶體管VB的集電極與發射極之間，VB的導通由控制電路控制，VB上還串聯了變頻器的制動電阻RB，組成了變頻器制動回路。我們知道，

由于電極的繞組是感性負載，在啟動和停止的瞬間都會產生一個較大的反向電動勢，這個反向電壓的能量會通過續流二極管VD7~VD12使直流母線上的電壓升高，這個電壓

高到一定程度會擊穿逆變管V1~V6 和整流管VD1~VD6。當有反向電壓產生時，控制回路控制VB導通，電壓就會通過VB在電阻RB釋放掉。當電機較大時，還可并聯外接電阻。

一般情況下“+”端和P1端是由一個短路片短接上的，如果斷開，這里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 六個逆變管上，這六個大功率晶體管叫IGBT ，基極由控制電路控制。控制電路控制某三個管子的導通給電機繞組內提供電流，產生磁場使電機運轉。

例如：某一時刻，V1 V2 V6 受基極控制導通，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，只要不斷的切換，就把直流電變成了交流電，供電機運轉。

為了保護IGBT，在每一個IGBT上都并聯了一個續流二極管，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，反向電壓會從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

控制電路原理圖

上圖就是變頻器控制電路的原理示意圖。上半部為主電路，下半部為控制電路。主要由控制核心CPU 、輸入信號、輸出信號和面板操作指示信號、存儲器、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。外接的開關量信號也經由與非門送入控制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，意為改變電壓和改變頻率，也就是人們所說的變壓變頻。

2: CVCF 是 Constant Voltage and Constant Frequency 的縮寫，意為恒電壓、恒頻率，也就是人們所說的恒壓恒頻。

我們使用的電源分為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，整流濾波后得到的。交流電源在人們使用電源中占總使用電源的95％左右。

無論是用于家庭還是用于工廠，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220V，三相交流電線電壓為380V，頻率為50Hz，其它國家的電源電壓和頻率可能于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電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。

為了產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，可以輸出標準的正弦波，叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價格的15－－20倍。

由于變頻器設備中產生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產品本身就被命名為“inverter”，即：變頻器。

變頻器也可用于家電產品。使用變頻器的家電產品中，不僅有電機（例如空調等），還有熒光燈等產品。

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）產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么能夠自由地改變？

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：每分鐘旋轉次數，rpm/min也可表示為rpm

電機的旋轉速度同頻率成比例 同步電機的轉差矩為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 低于 1,800 [r/min] 4極三相異步電機 50Hz時低于 1,500 [r/min] 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（以后簡稱為電機）的旋轉速度近似地確決于電機的極對數和頻率。

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