變頻器基礎知識問答
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。
2. 電機的旋轉速度為什么能夠自由地改變？
1、在海拔高于1000m的地方，因為空氣密度降低，因此應加大柜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(fā)熱主要來自于IGBT， IGBT的發(fā)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(fā)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。
1: 制動的概念
2：怎樣提高制動能力？
3. 當電機的旋轉速度改變時，其輸出轉矩會怎樣？
1、什么是變頻器？
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(guī)定有一定的標準，如我國大陸規(guī)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?yōu)橐欢ǖ墓潭l率和一定電壓的逆變電源。對于逆變?yōu)轭l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(jié)電源供電的頻率。
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(yè)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(xù)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。
另外，頻率是電機供電電源的電信號，所以該值能夠在電機的外面調節(jié)后再供給電機，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(yōu)選設備。
改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機控制方法
如果僅改變頻率，電機將被燒壞。特別是當頻率降低時，該問題就非常突出。為了防止電機燒毀事故的發(fā)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400V改變到約200V。
如果要正確的使用變頻器, 必須認真地考慮散熱的問題。
變頻器的故障率隨溫度升高而成指數的上升。使用壽命隨溫度升高而成指數的下降。環(huán)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, 變頻器產生的熱量也是非常大的，不能忽視其發(fā)熱所產生的影響
通常，變頻器安裝在控制柜中。我們要了解一臺變頻器的發(fā)熱量大概是多少. 可以用以下公式估算:
發(fā)熱量的近似值＝ 變頻器容量（KW）×55 [W] 在這里, 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, 并且也在柜子里面, 這時發(fā)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產品. 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， 如裝在柜子上面或旁邊等。
那么, 怎樣采能降低控制柜內的發(fā)熱量呢?
當變頻器安裝在控制機柜中時，要考慮變頻器發(fā)熱值的問題。
根據機柜內產生熱量值的增加，要適當地增加機柜的尺寸。因此，要使控制機柜的尺寸盡量減小，就必須要使機柜中產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柜的外面，將會使變頻器有70％的發(fā)熱量釋放到控制機柜的外面。由于大容量變頻器有很大的發(fā)熱量，所以對大容量變頻器更加有效。
還可以用隔離板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，橫著放散熱會變差的!
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，也建議在控制柜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柜。 注意控制柜和變頻器上的風扇都是要的，不能誰替代誰。其他關于散熱的問題
1、在海拔高于1000m的地方，因為空氣密度降低，因此應加大柜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(fā)熱主要來自于IGBT， IGBT的發(fā)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(fā)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。
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(guī)的V/F控制，電機的電壓降隨著電機速度的降低而相對增加，這就導致由于勵磁不足，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”。
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產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，從而確定產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(yōu)化補償，在不增加電流的情況下，允許電機產出大的轉矩。此功能對改善電機低速時溫升也有效。
變頻器制動的情況
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(由速度和重量確定其大小）隨著物體的運動而累積。當動能減為零時，該事物就處在停止狀態(tài)。
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，電機轉速將跟隨頻率同樣降低。這時會產生制動過程. 由制動產生的功率將返回到變頻器側。這些功率可以用電阻發(fā)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，產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。
3. 當電機的旋轉速度改變時，其輸出轉矩會怎樣？
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時的起動轉矩和最大轉矩。
我們經常聽到下面的說法：“電機在工頻電源供電時，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，就會產生一個大的起動沖擊（大的起動電流 ）。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，所以電機產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，電機產生的轉矩要隨頻率的減小（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，將改善電機低速時轉矩的不足，甚至在低速區(qū)電機也可輸出足夠的轉矩。
當變頻器調速到大于額定頻率20％時，電機的輸出轉矩將降低
通常的電機是按照額定頻率電壓設計制造的，其額定轉矩也是在這個電壓范圍內給出的。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額定頻率時（如我國的電機大于50Hz），電機產生的轉矩要以和頻率成反比的線性關系下降。
當電機以大于額定頻率20％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，額定頻率為50Hz的電機在100Hz時產生的轉矩大約要降低到50Hz時產生轉矩的1/2。因此在額定頻率之上的調速稱為恒功率調速. (P=Ue*Ie)
1、什么是變頻器？
變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。
2、PWM和PAM的不同點是什么？
PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調制)縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調節(jié)輸出量和波形的一種調值方式。
PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脈沖幅度調制) 縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調節(jié)輸出量值和波形的一種調制方式。
3、電壓型與電流型有什么不同？
變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將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；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波石電感。
4、為什么變頻器的電壓與電流成比例的改變？
異步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流之間相互作用而產生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現象的產生。這種控制方式多用于風機、泵類節(jié)能型變頻器。
5、電動機使用工頻電源驅動時，電壓下降則電流增加；對于變頻器驅動，如果頻率下降時電壓也下降，那么電流是否增加？
頻率下降（低速）時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉矩一定的條件下,電流幾乎不變。
6、采用變頻器運轉時，電機的起動電流、起動轉矩怎樣？
采用變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下(根據機種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動時，起動電流為6~7倍，因此，將產生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動轉矩為70%~120%額定轉矩；對于帶有轉矩自動增強功能的變頻器，起動轉矩為100%以上，可以帶全負載起動。
7、V/f模式是什么意思？
頻率下降時電壓V也成比例下降，這個問題已在回答4說明。V與f的比例關系是考慮了電機特性而預先決定的，通常在控制器的存儲裝置（ROM）中存有幾種特性，可以用開關或標度盤進行選擇
8、按比例地改V和f時，電機的轉矩如何變化？
頻率下降時完全成比例地降低電壓，那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變，將造成在低速下產生地轉矩有減小的傾向。因此，在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動轉矩,這種補償稱增強起動。可以采用各種方法實現,有自動進行的方法、選擇V/f模式或調整電位器等方法
9、對于一般電機的組合是在60Hz以上也要求轉矩一定，是否可以？
通常情況下時不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）電壓不變，大體為恒功率特性，在 高速下要求相同轉矩時，必須注意電機與變頻器容量的選擇。
10、所謂開環(huán)是什么意思？
給所使用的電機裝置設速度檢出器（PG），將實際轉速反饋給控制裝置進行控制的，稱為“閉環(huán) ”，不用PG運轉的就叫作“開環(huán)”。通用變頻器多為開環(huán)方式，也有的機種利用選件可進行PG反饋.
11、實際轉速對于給定速度有偏差時如何辦？
開環(huán)時，變頻器即使輸出給定頻率，電機在帶負載運行時，電機的轉速在額定轉差率的范圍內（1%~5%）變動。對于要求調速精度比較高，即使負載變動也要求在近于給定速度下運轉的場合，可采用具有PG反饋功能的變頻器（選用件）。
12、想提高原有輸送帶的速度，以80Hz運轉，變頻器的容量該怎樣選擇？
設基準速度為50Hz,50Hz以上為恒功率輸出特性。像輸送帶這樣的恒轉矩特性負載增速時，容量 需要增大為80/50≈1.6倍。電機容量也像變頻器一樣增大。
13、如果用帶有PG的電機，進行反饋后速度精度能提高嗎？
具有PG反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的植取決于PG本身的精度和變頻器輸出頻率的分辨率。
14、失速防止功能是什么意思？
如果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉速（電角頻率）的變化，變頻器將因流過過電流而跳閘，運轉停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續(xù)運轉，就要檢出電流的大小進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結合起來就是失速功能。
15、有加速時間與減速時間可以分別給定的機種，和加減速時間共同給定的機種，這有什么意義？
加減速可以分別給定的機種，對于短時間加速、緩慢減速場合，或者對于小型機床需要嚴格給定生產節(jié)拍時間的場合是適宜的，但對于風機傳動等場合，加減速時間都較長，加速時間和減速時間可以共同給定。
16、裝設變頻器時安裝方向是否有限制。
應基本收藏在盤內，問題是采用全封閉結構的盤外形尺寸大，占用空間大，成本比較高。其措施有：
（1）盤的設計要針對實際裝置所需要的散熱；
（2）利用鋁散熱片、翼片冷卻劑等增加冷卻面積；
（3） 采用熱導管。
此外，已開發(fā)出變頻器背面可以外露的型式。
17、是否能得到更大的制動力？
從電機再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中，由于電容器的容量和耐壓的關系，通用變頻器的再生制動力約為額定轉矩的10%~20%。如采用選用件制動單元，可以達到50%~100%。
18、濾波電容器為消耗品，那么怎樣判斷它的壽命？
作為濾波電容器使用的電容器，其靜電容量隨著時間的推移而緩緩減少，定期地測量靜電容量，以達到產品額定容量的85%時為基準來判斷壽命。
19、變頻器內藏有冷卻風扇，風的方向如何？風扇若是壞了會怎樣？
對于小容量也有無冷卻風扇的機種。有風扇的機種，風的方向是從下向上，所以裝設變頻器的地方，上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機械器材。還有，變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風扇發(fā)生故障時，由電扇停止檢測或冷卻風扇上的過熱檢測進行保護。
20、在同一工廠內大型電機一起動，運轉中變頻器就停止，這是為什么？
電機起動時將流過和容量相對應的起動電流，電機定子側的變壓器產生電壓降，電機容量大時此壓降影響也大，連接在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷，因而有時保護功能（IPE）動作，造成停止運轉。
21、什么是變頻分辨率？有什么意義？
對于數字控制的變頻器，即使頻率指令為模擬信號，輸出頻率也是有級給定。這個級差的最小單位就稱為變頻分辨率。
變頻分辨率通常取值為0.015~0.5Hz.例如，分辨率為0.5Hz，那么23Hz的上面可變?yōu)?3.
22、零Hz，因此電機的動作也是有級的跟隨。這樣對于像連續(xù)卷取控制的用途就造成問題。
在這種情況下，如果分辨率為0.015Hz左右，對于4級電機1個級差為1r/min 以下，也可充分適應。另外，有的機種給定分辨率與輸出分辨率不相同。
23、電機超過60Hz運轉時應注意什么問題？
超過60Hz運轉時應注意以下事項
(1)機械和裝置在該速下運轉要充分可能（機械強度、噪聲、振動等）。
（2） 電機進入恒功率輸出范圍，其輸出轉矩要能夠維持工作（風機、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加，所以轉速少許升高時也要注意）。
(3) 產生軸承的壽命問題，要充分加以考慮。
（4） 對于中容量以上的電機特別是2極電機，在60Hz以上運轉時要與廠家仔細商討。
24、想用變頻器傳動帶有改善功率因數用電容器的電機，電機卻不動，清說明原因
變頻器的電流流入改善功率因數用的電容器，由于其充電電流造成變頻器過電流(OCT),所以不能起動，作為對策，請將電容器拆除后運轉，甚至改善功率因數，在變頻器的輸入側接入AC電抗器是有效的。
25、變頻器的壽命有多久？
變頻器雖為靜止裝置，但也有像濾波電容器、冷卻風扇那樣的消耗器件，如果對它們進行定期的維護，可望有10年以上的壽命。
整流器原理
在以大功率二極管或晶閘管為基礎的兩種基本類型的整流器中，電網的高壓交流功率通過變壓器變換為直流功率。提到未來（不久的或遙遠的）的其它類型整流器: 以不可控二極管前沿產品為基礎的斬波器、斬波直流/直流變換器或電流源逆變型有源整流器。顯然，這種最新型的整流器在技術上包含較多要開發(fā)的內容，但是它能顯示出優(yōu)點，例如它以非常小的諧波干擾和1的功率因數加載于電網。
二極管整流器 所有整流器類別中最簡單的是二極管整流器。在最簡單的型式中，二極管整流器不提供任何一種控制輸出電流和電壓數值的手段。為了適用于工業(yè)過程，輸出值必須在一定范圍內可以控制。通過應用機械的所謂有載抽頭變換器可以完成這種控制。作為典型情況，有載抽頭變換器在整流變壓器的原邊控制輸入的交流電壓，因此也就能夠在一定范圍內控制輸出的直流值。通常有載抽頭變換器與串聯(lián)在整流器輸出電路中的飽和電抗器結合使用。通過在電抗器中引入直流電流，使線路中產生一個可變的阻抗。因此，通過控制電抗器兩端的電壓降，輸出值可以在比較窄的范圍內控制。
晶閘管整流器 在設計上非常接近二極管整流器的是晶閘管整流器。因為晶閘管整流器的電參數是可控的，所以不需要有載抽頭變換器和飽和電抗器。
因為晶閘管整流器不包含運動部件，所以晶閘管整流器系統(tǒng)的維修減少了。注意到的一個優(yōu)點是晶閘管整流器的調節(jié)速度較二極管整流器快。在過程特性的階躍期間，晶閘管整流器常常調節(jié)很快，以致能夠避免過電流。其結果是晶閘管系統(tǒng)的過載能力能夠設計得比二極管系統(tǒng)小。
共模電壓
共模電壓又叫零序電壓，是指電機定子繞組中心點和地之間的電壓。
由于變頻器功率開關器件動作相位存在差異，其輸出的三相電壓瞬時值總是不對稱。必然產生共模電壓（又稱零序電壓），共模電壓的即為三相輸出電壓瞬時值之和。
變頻器PWM調制產生的零序電壓是與器件開關頻率相關的高頻電壓，高頻的零序電流通過電機繞組的分布電容與地相連接，產生高頻零序電流，這個高頻的電流流過電機軸承，容易造成軸承電腐蝕。而康得的高壓變壓器由于存在輸入變壓器，且回路的零序電壓按容抗的大小分配在輸入變壓器和電機阻抗上。一般而言，變壓器繞組的分布電容遠小于電機繞組的對地分布電容，因此零序電壓主要由變壓器承擔，基本不存在軸電流造成的電腐蝕問題，不需要任何輸出共模電壓處理措施，對電機的正常運行沒有任何危害。
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