什麽是變頻器

發布日期（qī）：2013-10-26 14:09  瀏覽次數：

本篇內容主要為大家普（pǔ）及一下關於變頻器的（de）相關知識，部分內容搜集於互聯網，歡迎大家瀏覽：
變頻器是利用電（diàn）力半（bàn）導體（tǐ）器件的通斷作用將工頻電源變換為另一（yī）頻率的電能控製裝置。 變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、製動（dòng）單元、驅動單元、檢測單元（yuán）微處理單元等組成的，南京康卓（zhuó）環境科技有限公司是專業的國產變頻廠家，主推（tuī）產品有KZ100係列變頻器，如有需要請在線聯係廠家。

變頻器是把工頻電源（yuán）(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現電機的變速運行的設備，其中控製電路完成對主電路的控製，整流電路將（jiāng）交流電變換成直流（liú）電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平（píng）滑濾波，逆變電路將（jiāng）直流電再逆成交流電。對於如矢量控製變頻（pín）器這種需要大量運算的變頻（pín）器來說，有時還需要一個進行（háng）轉矩計算的CPU以及一些相應的電路。變頻調（diào）速是（shì）通過改變電機定子繞組供電的頻率來達到調速（sù）的目的。 
變頻技術是（shì）應交流電機無級（jí）調速的需要而誕生的（de）。20世紀60年（nián）代以後（hòu），電（diàn）力電子器件經曆（lì）了SCR(晶閘管)、GTO(門極可關斷（duàn）晶（jīng）閘管)、BJT(雙極型功率晶（jīng）體管)、MOSFET(金屬氧化物場效應（yīng）管)、SIT(靜電感應晶體管)、SITH(靜（jìng）電感應晶閘管)、MGT(MOS控製晶（jīng）體（tǐ）管)、MCT(MOS控製（zhì）晶閘管)、IGBT(絕緣柵雙極（jí）型晶體管)、HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極（jí）型（xíng）晶閘管（guǎn）)的發展過（guò）程，器件（jiàn）的更（gèng）新促進了電力電子變換技術（shù）的不斷發展。20世紀70年代開始，脈寬調製變壓變頻(PWM－VVVF)調速研究引（yǐn）起（qǐ）了人們的高度重視。20世紀（jì）80年代（dài），作為變頻技術核心（xīn）的PWM模（mó）式優化問題吸引著人們的濃厚興趣，並得出諸多優化模式（shì），其中以鞍形波PWM模式效果較佳。20世紀80年代後半（bàn）期開（kāi）始，美（měi）、日、德、英等發達國家的VVVF變頻器已投入市場並獲得了廣泛應用。 
變頻器的分類方法有多種，按照主電路工（gōng）作方式分類（lèi），可以分為電壓（yā）型變頻器和電流型變頻器（qì）；按照開關方式分類，可以（yǐ）分為PAM控製變頻器、PWM控製變頻器和高載頻PWM控製變頻器；按照工（gōng）作（zuò）原（yuán）理分類，可以分為V/f控製變頻器、轉差頻（pín）率控製變頻器和矢量控製變頻器等；按照用途分類，可以分（fèn）為通用（yòng）變（biàn）頻器、高（gāo）性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變（biàn）頻器等。 
VVVF：改變電壓、改變頻率 CVCF：恒電壓、恒頻率。各國使用的交流供電電源，無論是用於家庭（tíng）還是用於工廠，其電壓和頻率均為400V/50Hz或200V/60Hz(50Hz)，等等。通常，把電壓和頻率固定不變的交流（liú）電變換為電壓（yā）或頻率可變的交流電的裝（zhuāng）置稱作“變頻（pín）器”。為了產（chǎn）生可變的（de）電壓和頻率，該設備首先要（yào）把電源的交流電變換為直流電(DC)。 
用於電機控製的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。 
變頻器的工作原理（lǐ） 
我們知道，交流電動機（jī）的同步轉速表達式位： 
n＝60 f(1－s)/p (1) 
式中　 
n———異步電動機的轉速； 
f———異步（bù）電（diàn）動機的頻率； 
s———電動（dòng）機轉差率； 
p———電動機極對數。 
由式(1)可知，轉速n與頻率f成正比，隻要改變頻率f即可改變（biàn）電動機的（de）轉速，當頻率f在0～50Hz的範圍內變化時，電動機轉（zhuǎn）速調（diào）節範圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源（yuán）頻（pín）率實（shí）現速度調節的，是一（yī）種（zhǒng）理想的高效率、高性能的調速手段。 
變頻器控製方式 
低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為（wéi）0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都（dōu）采用交—直—交電路。其控製方式經曆了以下四代。 
1U/f=C的正弦脈（mò）寬（kuān）調製(SPWM)控製方式 
其特點是控製電路結構簡（jiǎn）單、成（chéng）本（běn）較（jiào）低，機械（xiè）特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑（huá）調速要求，已在產業的各個領域得（dé）到廣（guǎng）泛應用。但是，這種控製方式在低頻時，由於輸出電壓較低，轉矩（jǔ）受定（dìng）子（zǐ）電阻壓降的影響比（bǐ）較顯著，使輸出較大轉矩減小。另外，其機械特性終究沒有（yǒu）直流電動（dòng）機硬，動態（tài）轉（zhuǎn）矩能力和靜態調速性能都還不盡如人意（yì），且係統性能不高、控製曲線會隨負載的變化（huà）而變化，轉矩響（xiǎng）應慢、電機轉矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區效應（yīng）的存（cún）在而性能下降，穩定性變差等。因此人們又研究出矢量控（kòng）製變頻調速。 
2電壓空間矢量(SVPWM)控製方式 
它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉（zhuǎn）磁場軌跡為目的，一次（cì）生成三相調製波形，以內切多邊形逼近圓的方式進行控製的。經實踐（jiàn）使用後又有（yǒu）所改進（jìn），即引入頻率補償，能消除速度控製的誤差；通過反饋估（gū）算磁鏈幅值，消除低速時定子（zǐ）電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環，以提高動態的精度（dù）和穩定（dìng）度（dù）。但控製電路環節較多，且沒有引入轉矩的調節，所（suǒ）以係統性能沒有得到根本改善。 
矢量控製(VC)方（fāng）式 
矢量控製變頻調速的（de）做法是（shì）將異步電動機在三相坐標係下的定子（zǐ）電流Ia、Ib、Ic、通過三相－二（èr）相變換，等效（xiào）成兩相靜止坐標係下的交流電流Ia1Ib1，再（zài）通過按轉（zhuǎn）子磁場定向旋（xuán）轉變換，等效成同步旋（xuán）轉坐標係下的直（zhí）流電流Im1、It1(Im1相當於直流電動機（jī）的勵磁電流；It1相當於與轉矩成正比的電樞電流)，然後模仿直流電動機的控製方法，求得直流電動（dòng）機的控製量，經過相應的坐標（biāo）反變換，實（shí）現對異步電動（dòng）機的控製。其實質是將交流電動（dòng）機等效為直流電動機，分別（bié）對速（sù）度，磁場兩個分量進行獨立控製。通（tōng）過控製轉子磁鏈，然後分解（jiě）定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量（liàng），經坐標變換，實現正交或（huò）解（jiě）耦控製。矢量控（kòng）製方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應用中，由於轉子磁鏈難以準（zhǔn）確觀（guān）測，係統（tǒng）特性受電動（dòng）機參數的影響較大，且在等效直流電動機控製過（guò）程中所用矢（shǐ）量旋轉變換較複雜，使得實際的控製效果難以（yǐ）達到理想分析（xī）的結果。 
直接轉矩控製(DTC)方式 
1985年，德國（guó）魯爾大學的DePenbrock教授首（shǒu）次提出了直接轉矩控（kòng）製變頻（pín）技術。該技術在很大程度上解（jiě）決了上述矢量（liàng）控製的不足，並以新穎的（de）控製（zhì）思想、簡潔明了的係統結構（gòu）、優良的動靜（jìng）態性能得到了（le）迅速發展。目前，該技術已成功地（dì）應用在電力機（jī）車牽引的大功率交流傳動上。 直接轉矩控製（zhì）直接（jiē）在定子坐標係下分析（xī）交流電動機的數學模（mó）型，控製電動機的磁（cí）鏈和轉矩。它不需要將交流電動機等效（xiào）為直流（liú）電動機，因而省去了矢量旋轉變換中的許多複雜計算；它不需要模仿直流電動機的控製，也（yě）不需要為解耦而簡化交流電動機的數（shù）學模型。 
矩陣式交—交控製方式 
VVVF變頻、矢量控製變頻、直接轉矩控製變（biàn）頻都是（shì）交（jiāo）—直—交變頻（pín）中的一種（zhǒng）。其共同缺點是（shì）輸（shū）入功率因數低，諧波電流大，直流電路需要大的儲能電容，再生（shēng）能量又不能（néng）反饋回電網，即不能進（jìn）行四象限運行。為（wéi）此，矩陣式交（jiāo）—交變頻應運而生。由於（yú）矩陣式交—交變頻省去了中間直流環節，從而省去了體積大（dà）、價格貴的電解（jiě）電容。它能實現功率因數為l，輸（shū）入電流為正弦且能四象限運行，係統的功率密（mì）度大（dà）。該技術目前（qián）雖尚未成熟，但仍吸引著眾多（duō）的學者深入研究。其實質不是間接的控製電（diàn）流、磁鏈等量（liàng），而是把轉矩直接作為被控製量來實現的。具體方法是： 
——控製定子磁（cí）鏈（liàn）引入定子磁鏈觀測器，實現無速度傳感器方式； 
——自動識別(ID)依靠精確（què）的電機數學模型，對電機參數自動識別； 
——算出實際值對應定子（zǐ）阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算（suàn）出實際的轉矩、定（dìng）子（zǐ）磁鏈、轉子速度（dù）進行（háng）實（shí）時控製； 
——實現（xiàn）Band—Band控製按磁鏈和轉矩（jǔ）的Band—Band控製產生（shēng）PWM信號，對逆變器開關狀態進行控製。 
矩陣（zhèn）式交—交變頻具有快（kuài）速（sù）的轉矩響應(<2ms)，很高的速度精度（dù）(±2％，無PG反（fǎn）饋（kuì）)，高（gāo）轉矩精度(<＋3％)；同時還具有較（jiào）高的起動轉矩及高（gāo）轉矩精度，尤其在低速時(包括0速（sù）度（dù）時)，可輸出150％～200％轉矩。 返（fǎn）回康卓首頁>>