当前头条：工业变频器:如今，变频器已经成为工业应用领域中非常常见的产品

最近这段时间总有小伙伴问小编工业变频器（变频器工作原理） 是什么，小编为此在网上搜寻了一些有关于工业变频器（变频器工作原理） 的知识送给大家，希望能解答各位小伙伴的疑惑。

工业变频器(变频器工作原理)

如今，变频器已经成为工业应用领域中非常常见的产品。

(资料图片仅供参考)

那么什么是变频器呢？这种高端产品和电机有什么关系？和我们常说的变频空音有关系吗？

下面就详细讲解一下变频的原理，中国变频器行业的发展历程，以及中国是如何在20年内实现变频器国产化的。

1.什么是变频器？

逆变器|图片来自 ***

逆变器看起来像悠游资源网。它是一个可操作的集成控制器，上面有按钮，可以调节各种参数。

变频器的专业解释是:通过整流和逆变，改变输入的工频电流来控制交流电机的功率控制设备。

记住上面黑体的四个关键词“整流、逆变”、“工频电流”、“工频”、“电机”。之后将重点详细介绍四大内容。

对于刚进入工业领域的朋友，变频器的通俗解释:这是控制电机的一种方式。就友友资源网而言，就是改变电流的频率，从而改变线圈的磁场强度。不同的磁场强度会导致不同的电机转速和转矩(输出)。

最常见的玩具中的电机，俗称“小电机”，可以通过提高电压，串联两节电池或四节电池来提高悠游资源网的速度。但干电池串联越多，电机发热越严重。(有动手能力的应该都试过)，这种电机不是变频控制的。对于电机来说，这种电机危害很大，同时发热严重，能效转换低。大量电能转化为热能(内能)并散发出去。

之后在不断的实验中发现，可以通过改变电流的频率来控制三相异步电机的转速。由此开始了逆变器的开发生涯。

二、变频器的工作原理

逆变器的最终目的是控制电机。那么变频的原理应该是从电机往前推，很好理解。

变频器工作原理:用微机控制大功率开关器件将工频交流电变为频率和电压可调的三相交流电(相当于)的电气设备。

1.变频控制异步电动机调速的三种方式之一。

异步电机结构

异步电动机由定子和转子组成。定子由定子绕组、铁芯和机座组成。

转子分为两种类型:

绕组类型:三相转子绕组，串联电阻。笼状绕组。

异步电机结构

异步电机能旋转是因为当三相对称电流流入三相定子绕组时，电机内会产生旋转磁场。

旋转方向由相序决定，转矩由电流决定。

转速由下式确定:电源频率(f)；极对数(p)；旋转速度(n)；滑移率(S)，由四个因素决定，60为60秒。

异步电机速度公式:n=60f/p(1-s)

同步电机速度公式

假设全部电能用于产生电机的动能，转差率为0，那么按照工业低压50HZ状态，当极数为1时，额定转速为3000rpm(每分钟转数)，当极数为2时，额定转速为1500 rpm，以此类推。

异步电机运动原理:转子与旋转磁场的相对运动是电机旋转的原因。

异步电机速度公式

这里可以看到改变异步电机转速的参数:电流频率，极数。调速的方式仅限于:改变频率、改变极数、改变转差率。

(1)转差速度调节:转差电机

滑的概念是什么？转差率是定子旋转磁场转速与转子转速之差除以定子旋转磁场转速(同步转速)。在这个公式中，反映的情况是:一个额定3000转的电机，如果不考虑补偿，额定3000转，可能更高只有2900转。转差率一般在1%-6%之间，可以通过电机的绕组结构设计来补偿。这是为了改变滑动和速度。

因此，异步电动机的工作原理:

接通三相电源→产生旋转磁场→转子线棒切割磁场→带电导体在磁场中产生感应电动势(电流)→产生电磁力→在轴上产生两个方向相反、大小相等的电磁转矩→旋转转子。

(2)极坐标对数调速:调速电机

异步电动机的旋转

上图是一个线圈绕组的结构图，就是上面说的极数为1时，通电产生磁场，运动。如果是2组，就是2对极，3组3对极，以此类推。

概念混淆分析:有一些概念混淆了极数和磁极数。磁极数为2n，即磁极数必须是偶数，2，4，6，8……对数是自然数。

从公式中我们可以看出，极数越低，转速越高。所以改变极数称为“有级调节变速”，通常可以调节两档、三档或四档。

但这种改变极数的变速，非常适合大输出、恒转矩的场合，比如泵、风机。但对于一些需要恒速变速、无级变速以及对精确控速要求较高的机床应用，起重机应用并不适合。所以，极对数是一个下降的等级，而不是能做到1-1000的均匀下降。

(3)变频控制:变频电机。

变频驱动

输入三相工频电后，通过变频器可以在0-200HZ、0-400HZ、0-1000HZ之间改变频率。这种变化是有比例的，比如可以调整0.05Hz (0-50HZ额定变频)，所以我们说是1:1000的调频范围。在实时情况下，一般不会这么高。

但从调频的幅度可以清楚地看到，通过调频，可以准确、快速、均匀地改变电机转速。

所以变频在纺织机械、起重机(龙门吊)、塔式起重机、电梯(单品更大市场)等领域都有很多用途。

逆变器应用行业

电梯、风力舵机、纺织机械、起重机械都是变频应用的大行业。

三。变频器电路的工作原理

1.三相交流电通过整流电路变成脉动DC，再通过滤波电路变成平滑DC。

2.主控CPU根据手动输入指令发出的PWM信号放大电压和功率。PWM信号控制逆变电路中的六个IG *** 开关器件，将直流电实时变为频率和电压相应变化的交流电，提供给电机电流，实现V/f控制进行调速。

逆变器电路原理

所有逆变器的基本结构相同，但具体电路不同。变频器分为两个电路:主电路和控制电路。

1.主电路:为实现输入工频电流，首先整流:交流DC；然后逆变器:DC交流。

(1)整流电路:将三相交流电变为脉动直流电。

(2)滤波电路:使脉动的DC变成更平滑的DC。

滤波元件分为两种:电容型:电压型变频器；电感型变频器。

(3)限流电路:限制电源接通时的充电电流，保护整流二极管。

(4)制动回路:吸收泵压，增加电机制动力矩。

(5)逆变电路:在驱动电路的控制下，DC变成交流电。逆变器的核心是IG *** 芯片，IG *** 的工作频率一般可以达到10 ~ 10 ~ 20k Hz之间。IG *** 可以提高载波频率，甚至形成所需的PWM波形，可以大大降低谐波噪声。

2.控制电路:根据信号控制变频，如调速，各种运动设定，都是通过控制电路实现的。

(1)保护电路:由采样、放大和处理电路三部分组成。

(2)驱动电路:放大CPU送来的PWM信号的电压和功率比，控制逆变电路中的六个开关器件。

(3)I/O电路:处理变频器外部输入输出信号的电路。

(4)操作面板:一个用于显示，一个用作操作键盘。

(5)CPU:变频器的核心电路，根据相关信号控制变频器的运行。

(6)开关电源:为控制电路提供所需的DC工作电压。

用一个形象的比喻:主控电路给电机提供能量，类似于人的骨骼肌，控制电路给电机提供运行模式，类似于人的大脑。

逆变器内部结构

四、变频器的三种控制模式

逆变器的输出电压必须与输出频率成比例变化。忽略定子绕组的泄漏阻抗和每相定子绕组上的电动势，以实现:

控制因素

1.U1/f1=C控制模式。也称为:V/f控制。v指电压的有效值。改变V/f只能调节电机的稳态磁通和转矩。

因为U1=Z1I1+E1:

当f1较高时，U1较大，Z1I1影响较小。

f1较低时，U1较低，Z1I1影响较大。

V/f控制

这种控制方式:为了提高低频时的转矩，需要增加转矩。通常采用电压补偿法，有的还可以补偿定子绕组随负载变化的压降。但是电压不能无限增加，同时我们要改变扭矩。然后发展了矢量控制。

2.矢量控制模式:电流函数分为励磁电流和电枢电流。

矢量控制的目的是达到DC调速的性能，它是通过模仿DC调速来实现的。

DC调速的磁场分类

异步电机定子电流分解为励磁分量和转矩分量，分别进行控制。励磁矢量控制是最重要的，所以矢量控制称为磁场定向控制，而转矩控制是间接控制。

说白了就是把电流的作用分成两部分。

矢量控制需要坐标变换运算和实际速度信号的检测，所以需要速度传感器的反馈，这就是闭环矢量控制。