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技术天地

变频器的工作原理

时间:2017-06-19 10:28:14


变频器基础原理知识
1.变频器基础
1: VVVF 是 Variable Voltage and Variable Frequency 的缩写,意为改变电压和改变频率,也就是人们所说的变压变频。
2: CVCF 是 Constant Voltage and Constant Frequency 的缩写,意为恒电压、恒频率,也就是人们所说的恒压恒频。
      我们使用的电源分为交流电源和直流电源,一般的直流电源大多是由交流电源通过变压器变压,整流滤波后得到的。交流电源在人们使用电源中占总使用电源的95%左右。
      无论是用于家庭还是用于工厂,单相交流电源和三相交流电源,其电压和频率均按各国的规定有一定的标准,如我国大陆规定,直接用户单相交流电为220V,三相交流电线电压为380V,频率为50Hz,其它国家的电源电压和频率可能于我国的电压和频率不同,如有单相100V/60Hz,三相200V/60Hz等等,标准的电压和频率的交流供电电源叫工频交流电。
通常,把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。
为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC),这个过程叫整流。
把直流电(DC)变换为交流电(AC)的装置,其科学术语为“inverter”(逆变器)。
一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。
变频器输出的波形是模拟正弦波,主要是用在三相异步电动机调速用,又叫变频调速器。
对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器,要对波形进行整理,可以输出标准的正弦波,叫变频电源。一般变频电源是变频器价格的15--20倍。
由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”,故该产品本身就被命名为“inverter”,即:变频器。
变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中,不仅有电机(例如空调等),还有荧光灯等产品。
用于电机控制的变频器,既可以改变电压,又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。
汽车上使用的由电池(直流电)产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。
变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电,在该项应用中,变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。
2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变?
n = 60f/p(1-s)  n: 电机的转速 f: 电源频率 p: 电机磁极对数 s:电机的转差率
电机的转速 = 60(秒)*频率(Hz)/电机的磁极对数 - 电机的转差率
电机旋转速度单位:每分钟旋转次数,rpm/min也可表示为rpm 
电机的旋转速度同频率成比例 同步电机的转差矩为0,同步电机的转速 = 60(秒)*频率(Hz)/电机的磁极对数
异步的转速比同步电机的转速低。
例如:4极三相步电机 60Hz时 低于 1,800 [r/min]  4极三相异步电机 50Hz时低于 1,500 [r/min]
本文中所指的电机为感应式交流电机,在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。
感应式交流电机(以后简称为电机)的旋转速度近似地确决于电机的极对数和频率。
由电机的工作原理决定电机的磁极对数是固定不变的。由于电机的磁极对数1个磁极对数等于2极,电机的极数不是一个连续的数值(为2的倍数,例如极数为2,4,6),所以不适和改变该值来调整电机的速度。
另外,频率是电机供电电源的电信号,所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。
因此,以控制频率为目的的变频器,是做为电机调速设备的优选设备。 