變頻器的基本原理及特點

1、變頻器的基本原理及特點 變頻調(diào)速是通過改變電機定子繞組供電的頻率來達到調(diào)速的目的。常用三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)為圖1所示。定子由鐵心及繞組構(gòu)成，轉(zhuǎn)子繞組做成籠型（見圖2），俗稱鼠籠型電動機。當在定子繞組上接入三相交流電時，在定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，它與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生相對運動，使轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢，出現(xiàn)感應(yīng)電流，此電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機轉(zhuǎn)動起來。電機磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，用n表示n=60f/p(r/min) （1）式中：f三相交流電源頻率，一般為50hz；p磁極對數(shù)。當p=1時，n=3000r/min；p=2時，n=1500r/min?？梢姶?/p>

2、極對數(shù)p越多，轉(zhuǎn)速n越慢。轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速n比磁場的同步轉(zhuǎn)速n要慢一點，所以稱為異步電機，這個差別用轉(zhuǎn)差率s表示：s=n1n）/n1×100%  （2）當加上電源轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動瞬間，n=0，這時s=1；起動后的極端情況n=n，則s=0，即s在01之間變化。一般異步電機在額定負載下的s=（16）%。綜合式（1）和式（2）可以得出n=60f（1s）/p  （3）圖1 三相異步電動機結(jié)構(gòu)示意圖1機座；2定子鐵心；3定子繞組；4轉(zhuǎn)子鐵心；5轉(zhuǎn)子繞組圖2籠型電動機的轉(zhuǎn)子繞組1銅環(huán)；2銅條由式（3）可以看出，對于成品電機，其磁極對數(shù)p已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，則電機的轉(zhuǎn)速n與電

3、源頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機的同步轉(zhuǎn)速，進而達到異步電機調(diào)速的目的。但是，為了保持在調(diào)速時電機的最大轉(zhuǎn)矩不變，必須維持電機的磁通量恒定，因此定子的供電電壓也要作相應(yīng)調(diào)節(jié)。變頻器就是在調(diào)整頻率（variablefrequency）的同時還要調(diào)整電壓（variablevoltage），故簡稱vvvf（裝置）。通過電工理論分析可知，轉(zhuǎn)矩與磁通量（最大值）成正比，在轉(zhuǎn)子參數(shù)值一定時，轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比。變頻器的工作原理是把市電（380v、50hz）通過整流器變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)體器件（gto、gtr或igbt）組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電，由于采用微處理器編程的正弦脈寬調(diào)制（spwm）方法，使輸出波形近似正弦波，用于驅(qū)動異步電機，實現(xiàn)無級調(diào)速。上述的兩次變換可簡化為acdcac（交直交）變頻方式。圖3圖3給出國產(chǎn)（深圳華為）變頻器的原理圖。圖中各組成部分名稱已經(jīng)標出，dsp是微機編程器。利用變頻器可以根據(jù)電機負載的變化實現(xiàn)自動、平滑的增速或減速，基本保持異步電機固有特性轉(zhuǎn)差率小的特點，具有效率高、范圍寬、精度高且能無級變速的優(yōu)點，這對于水泵，風(fēng)機等設(shè)備是很適用的。我國應(yīng)用的變頻器，國外產(chǎn)品以日本富士、三菱