变频器的知识，原理及操作方法。
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？
*1: r/min 电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.
例如：2 极电机50Hz 3000 [r/min]
4 极电机50Hz 1500 [r/min]
$电机的旋转速度同频率成比例.
本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业中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数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为2 的倍数，例如极数为2，4，6），所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。
另外，频率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。
n = 60f/p
n: 同步速度f: 电源频率p: 电机极对数
改变频率和电压是最优的电机控制方法
如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。
输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。
例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从50Hz 改变到25Hz，这时变频器的输出电压就需要从400V 改变到约200V
2. 当电机的旋转速度（频率）改变时，其输出转矩会怎样？
*1: 工频电源由电网提供的动力电源（商用电源）
*2: 起动电流当电机开始运转时，变频器的输出电流
变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动，电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。
通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。
3.当变频器调速到大于50Hz 频率时，电机的输出转矩将降低。
通常的电机是按50Hz 电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te, P<=Pe)变频器输出频率大于50Hz 频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。当电机以大于50Hz 频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止电机输出转矩的不足。
举例，电机在100Hz 时产生的转矩大约要降低到50Hz 时产生转矩的1/2。因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速. (P=Ue*Ie)
4. 变频器50Hz 以上的应用情况
大家知道, 对一个特定的电机来说, 其额定电压和额定电流是不变的.
如变频器和电机额定值都是: 15kW/380V/30A, 电机可以工作在50Hz 以上
当转速为50Hz 时, 变频器的输出电压为380V, 电流为30A. 这时如果增大输出频率到60Hz, 变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A. 很显然输出功率不变. 所以我们称之为恒功率调速.
这时的转矩情况怎样呢?
因为P=wT (w:角速度, T:转矩). 因为P 不变, w 增加了, 所以转矩会相应减小.
我们还可以再换一个角度来看:
电机的定子电压U = E + I*R (I 为电流, R 为电子电阻, E 为感应电势)
可以看出, U,I 不变时, E 也不变.
而E = k*f*X, (k:常数, f: 频率, X:磁通), 所以当f 由50-->60Hz 时, X 会相应减小。
对于电机来说, T=K*I*X, (K:常数, I:电流, X:磁通), 因此转矩T 会跟着磁通X 减小而减小.
同时, 小于50Hz 时, 由于I*R 很小, 所以U/f=E/f 不变时, 磁通(X)为常数. 转矩T和电流成正比. 这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力. 并称为恒转矩调速(额定电流不变-->最大转矩不变)
结论: 当变频器输出频率从50Hz 以上增加时, 电机的输出转矩会减小.
5. 其他和输出转矩有关的因素
发热和散热能力决定变频器的输出电流能力，从而影响变频器的输出转矩能力。
载波频率: 一般变频器所标的额定电流都是以最高载波频率, 最高环境温度下能保证持续输出的数值. 降低载波频率, 电机的电流不会受到影响。但元器件的发热会减小。
环境温度：就象不会因为检测到周围温度比较低时就增大变频器保护电流值.
海拔高度: 海拔高度增加, 对散热和绝缘性能都有影响.一般1000m 以下可以不考虑.
以上每1000 米降容5%就可以了.
6. 矢量控制是怎样改善电机的输出转矩能力的？
*1: 转矩提升
此功能增加变频器的输出电压（主要是低频时），以补偿定子电阻上电压降引起的输出转矩损失，从而改善电机的输出转矩。
$ 改善电机低速输出转矩不足的技术
使用"矢量控制"，可以使电机在低速,如(无速度传感器时)1Hz（对4 极电机，其转速大约为30r/min）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"（*1）。转矩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。
变频器不是在任何情况下都能正常使用，因此用户有必要对负载、环境要求和变频器有更多了解。
1.负载类型和变频器的选择：
电动机所带动的负载不一样，对变频器的要求也不一样。
A:风机和水泵是最普通的负载：对变频器的要求最为简单，只要变频器容量等于电动机容量即可（空压机、深水泵、泥沙泵、快速变化的音乐喷泉需加大容量）。
B:起重机类负载：这类负载的特点是启动时冲击很大，因此要求变频器有一定余量。同时，在重物下放肘，会有能量回馈，因此要使用制动单元或采用共用母线方式。
C:不均行负载：有的负载有时轻，有时重，此时应按照重负载的情况来选择变频器容量，例如轧钢机机械、粉碎机械、搅拌机等。
D:大惯性负载：如离心机、冲床、水泥厂的旋转窑，此类负载惯性很大，因此启动时可能会振荡，电动机减速时有能量回馈。应该用容量稍大的变频器来加快启动，避免振荡。配合制动单元消除回馈电能。
2.长期低速动转，由于电机发热量较高，风扇冷却能力降低，因此必须采用加大减速比的方式或改用6 级电机，使电机运转在较高频率附近。
3.变频器安装地点必需符合标准环境的要求，否则易引起故障或缩短使用寿命；变频器与驱动马达之间的距离一般不超过50 米，若需更长的距离则需降低载波频率或增加输出电抗器选件才能正常运转。
变频器是一种电力电子设备，用于将固定频率、固定电压的交流电转换成可变频率、可变电压的交流电，以控制电机的转速和运行状态。下面是关于变频器的一些基本知识、原理和操作方法：
变频器的基本知识：
变频器主要由整流器、滤波器、逆变器和控制电路组成。其主要功能是将输入电源的电流进行整流和滤波，然后将直流电转换为可变频率、可变电压的交流电输出。变频器可广泛应用于工业、建筑、电力等领域，其主要作用是控制电机的转速、电流、电压等参数，实现节能减排和提高电机效率。
变频器的工作原理：
变频器的工作原理是将输入的固定频率、固定电压的交流电转换成可变频率、可变电压的交流电。变频器内部的整流器将输入的交流电转换为直流电，母线电容器对直流电进行滤波，逆变器将直流电转换为可变频率、可变电压的交流电，控制系统对逆变器输出的交流电进行控制，以实现对电机的精确控制。
变频器的操作方法：
操作变频器前，需要了解变频器的基本性能参数、控制方式、保护功能等信息，并按照相关标准和规定进行安装、接线和调试。具体操作步骤如下：
（1）根据变频器的技术参数和应用场合，选择合适的变频器型号和参数。
（2）在安装变频器前，需要对电气系统进行检查和维护，并确保电源电压和频率符合变频器的要求。
（3）安装变频器时，需要注意变频器的接线和接地，避免出现接错线或接地不良等问题。
（4）进行变频器的调试前，需要对控制系统进行设置和参数调整，以确保控制系统能够正确地控制逆变器输出波形。
（5）在正式运行前，需要对变频器进行功能测试和保护测试，确保变频器的安全可靠。
总之，操作变频器需要了解其基本知识、工作原理和操作方法，遵循相关标准和规定进行安装、接线和调试，以确保变频器的正常运行和使用效果。
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