变频器调速基本工作原理技术分析

　　工控摘要：变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。
　　
　　（一）变频调速传动的目的
　　
　　我国能源利用效率低下，主要原因是粗放型经济增长方式，结构不合理、技术装备落后、管理水平低。采用变频器对机械设备进行转速控制，对节约能源、提高经济效益具有重要意义。变频器在省力化、自动化、提高产品质量、提高生产率、提高产品合格率方面的应用与在节能领域同样重要。机械设备采用变频调速传动，可以增加设备的使用寿命，减小机械设备的噪音，使设备小型化，工作环境、生活环境更具有舒适性。
　　
　　从调速时的能耗观点来看，有调速方法与低效调速方法两种：调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。
　　
　　（二）变频调速应用的行业生产范围
　　
　　变频调速技术经过多年的发展日趋成熟，变频技术在钢铁、扎制铜线、化学、纤维、汽车、电气机械、机床、食品、造纸、水泥、矿业、煤气、交通、装卸搬运、工厂建筑、农业、生活服务、电力、实验研究、石油等行业得到了广泛的发展与应用。变频技术已经与我们的生产、生活息息相关。目前，冰箱、空调、电动车等家用电器已经采用相关的变频技术。
　　
　　（三）变频调速传动的特点
　　
　　采用变频器对机械设备进行转速控制，变频调速传动的特点是可以使标准电动机调速，可以连续调速，电动机启动电流小，zui高速度不受电源影响，电动机可以高速化、小型化、防爆容易，低速时定转矩输出，可以调节加减速的大小，可以使用笼型电动机不需要维护电动机。
　　
　　（四）变频器的工作原理
　　
　　变频器电路方式有交一交变频和交一直一交变频两种电路。基本工作原理为整流器将交流变为直流，平滑波电路将直流电平滑，逆变器将直流电逆变为频率可调的交流电，变频器的基本构成。
　　
　　1.交－交变频器是指无直流中间环节，直接将电网频率的电压变换为频率比电网频率低而可变的输出电压的变换器。
　　
　　2.交－直－交变频器的工作原理。目前应用zui广泛的是交－直－交变频器。其工作原理是先将三相或单相不可调工频电源经过整流桥整流成直流电，再经过逆变桥把直流电逆变成频率任意可调的交流电，以实现无级调速。交－直－交变频器的主电路有电压型变频和电流型变频。电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器；电流型是指将电流源的直流变换为交流的变频方式。控制方式也分为电压控制和电流控制两种。这两种方式不管主电路方式是电压型还是电流型都可以适用。
　　
　　（五）变频器的质量性能指标
　　
　　1.在0.5HZ时能输出多大的起动转矩?比较优良的变频器在0.5HZ时、22KW以下能输出200％高起动转矩，30KW以上能输出180％的起动转矩。
　　
　　2.速度调节范围控制精度能达多久，转矩控制精度能达多大?高性能的变频器速度控制精度能达±0.005％，转矩控制精度能达±3％。
　　
　　3.在低转速时的脉冲情况。高质量的变频器在1HZ时转速脉冲只有1.5r／min。
　　
　　4.噪声及谐波干扰。噪声及谐波干扰是衡量一个变频器的重要标准，采用IGBT、IPM器件调制频率较采用GTO、GTR调制频率高。虽然高次谐波始终存在，但是如果控制方式较好，可以减少一些谐波量。
　　
　　5.发热量。变频器发热量大，证明功耗大、效率低、通风散热系统不好，变频器的寿命相应受到影响。