变频器的工作原理.docx

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1、变频器的工作原理目录1 .变频器介绍12 .矢量控制23 .矢量控制原理与应用24 .矢量控制系统的应用范围35 .矢量控制系统的优点：35. 1.高精度的电力拖动35.2.四象限运转41 .变频器介绍变频器是一个带有直流母线电压源的PWM变频器。变频器的输入端包含了 一个整流器（如下图所示的可控硅整流器），整流器的输入来自提供恒定电压 Vline和恒定频率Fline的三相电，整流器整流出的母线电压VDCIink经母线电 容滤波而变得平滑。在输出端IGBT将直流母线电压逆变成电压VMOtOr和频率 FMotOr都可调的三相电。该过程是根据脉宽调制原理实现的，通过改变电压和 频率就可以不断地调整

2、三相电机的速度，并且几乎没有损耗。2 .矢量控制变频器中带有矢量控制功能，并可以选择以下矢量控制方式：带编码器和不带编码器的速度控制带编码器和不带编码器的扭矩控制矢量控制的优点在于其转矩精度非常高，动态响应速度也很高。这种控制 方式的缺点是复杂度较高以及对参数波动的敏感性较强，如温度升高引起的电 阻变化。因此为了在整个速度范围内达到特别高的精度，必须正确地执行电机 辨识过程，并使用KTY电机温度传感器补偿温升的影响，同时在必要时提供基 于摩擦特性记录的摩擦补偿。矢量控制的典型应用是速度控制异步电机驱动，在一般机械工程中具有非 常高的速度和扭矩稳定性，例如在造纸机，卷取机，卷取机和起重设备上的应

3、 用。而且永磁同步电机和单独励磁的同步电机也可以在矢量控制模式下运行。3 .矢量控制原理与应用采用矢量控制方式的通用变频器，不仅可在调速范围上与直流电动机相匹 配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确 的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动 机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。鉴于电机参数有可 能发生变化，会影响变频器对电机的控制性能，并根据辨识结果调整控制算法 中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。异步电动机矢量控制变频调速系统的开发，使异步电动机的调速可获得和 直流电动机相媲美的高精度和快速响应性能

4、。异步电动机的机械结构又比直流 电动机简单、坚固，且转子无碳刷滑环等电气接触点，故应用前景十分广阔。 现将其优点和应用范围综述如下：动态的“速响应直流电动机受整流的限制，过高的di/dt是不容许的。异步 电动机只受逆变器容量的限制，强迫电流的倍数可取得很高，故速度响应快， 一般可达到毫秒级，在快速性方面已超过直流电动机。低频转矩增大一般通用变频器（VVVF控制）在低频时转矩常低于额定转矩， 在5Hz以下不能带满负载工作。而矢鳏控制变频器由于能保持磁通恒定，转矩 与it呈线性关系，故在极低频时也能使电动机的转矩高于额定转矩。控制的灵活性直流电动机常根据不同的负载对象，选用他励、串励、复励 等形式

5、。它们各有不同的控制特点和机械特性。而在异步电动机矢量控制系统 中，可使同一台电动机输出不同的特性。在系统内用不同的函数发生器作为磁 通调节器，即可获得他励或串励直流电动机的机械特性。使用矢量控制，可以使电机在低速，如（无速度传感器时）lHz（对4极电机, 其转速大约为30rmin）时的输出转矩可以达到电机在50HZ供电输出的转矩（最 大约为额定转矩的150%）。对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这 就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足， 变频器中需要通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。变频器的 这个功能叫做“转矩提升转矩

6、提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压，电 机转矩并不能和其电流相对应的提高。因为电机电流包含电机产生的转矩分量 和其它分量（如励磁分量）。矢量控制把电机的电流值进行分配，从而确定产生转矩的电机电流分量和 其它电流分量（如励磁分量）的数值。矢量控制可以通过对电机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增加电 流的情况下，允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。4 .矢量控制系统的应用范围要求高速响应的工作机械：如工业机器人驱动系统在速度响应上至少需要 100rads,矢量控制驱动系统能达到的速度响应最高值可达100Orads,保证 机器人驱动系统快速、精确地工作。适应恶劣的工作环境：如造纸机、印染机均要求在高湿、高温并有腐蚀性 气体的环境中工作，异步电动机比直流电动机更为适应。5 .矢量控制系统的优点：5.1. 高精度的电力拖动如钢板和线材卷取机属于恒张力控制，对电力拖动的动、静态精确度有很 高的要求，能做到高速（弱磁）、低速（点动）、停车时强迫制动。异步电动机应用 矢量控制后，静差度V（H）2%,有可能完全能代替V-M直流调速系统。5. 2.四象限运转如高速电梯的拖动，过去均用直流拖动，现在也逐步用异步电动机矢量控 制变频调速系统代替。