單相交直交變頻裝置設計說明

A. 圍條機變頻器調快說明

安川變頻器全稱為「安川交流變頻調速器」，主要用於三相非同步交流電機，用於控制和調節電機速度。
當電機的工作電流頻率低於50Hz的時候，會節省電能，因此變頻器是國家號召提倡推廣的節能產品之一。
隨著節能的普及和工業自動化的推廣，變頻器的使用越來越多，每年在中國有上百億的銷售額。
安川變頻器是世界知名的變頻器之一，由安川電機株式會社生產，在世界各地佔有率比較高。
現在安川電機公司在中國上海市有設有生產廠，專門生產CIMR-G/CIMR-F/CIMR-E/CIMR-L等系列的變頻器。
安川變頻器來到中國有20多年的歷史，現在市場上主要使用的有以下系列：
低壓型號有：
V1000:性能驚人！ 使用簡單的真正電流矢量控制小型變頻器
J1000:從小巧精緻的變頻器感受高可靠性！簡潔操作、簡單設定
Varispeed G7:高性能&多用途！真正的矢量控制通用變頻器
Varispeed F7:節能&高效率！電流矢量控制通用變頻器
Varispeed E7:風水力·HVAC市場專用變頻器
VarispeedV7:小型·矢量控制通用變頻器
Varispeed L7：同步、非同步電機兼用，垂直電梯專用的矢量控制變頻器
VS-656RC5: 高性能 & 多用途！
高壓型號有：
FSDrive-MV1S：高性能及耐環境高壓控制變頻器
安川變頻器全系列說明書索要QQ：4342604
安川變頻器的常見故障及維修對策
1 開關電源損壞, C+ {0 `* R2 \
開關電源損壞是眾多變頻器最常見的故障，通常是由於開關電源的負載發生短路造成的，在眾多變頻器的開關電源線路設計上，安川變頻器因該說是比較成功的。616G3採用了兩級的開關電源，有點類似於富士G5,先由第一級開關電源將直流母線側500多伏的直流電壓轉變成300多伏的直流電壓。然後再通過高頻脈沖變壓器的次級線圈輸出5V、12V、24V等較低電壓供變頻器的控制板，驅動電路，檢測電路等做電源使用。在第二級開關電源的設計上安川變頻器使用了一個叫做TL431的可控穩壓器件來調整開關管的占空比，從而達到穩定輸出電壓的目的。前幾期我們談到的LG變頻器也使用了類似的控制方式。用作開關管的QM5HL-24以及TL431都是較容易損壞的器件。此外當我們在使用中如若聽到刺耳的尖叫聲，這是由脈沖變壓器發出的，很有可能開關電源輸出側有短路現象。我們可以從輸出側查找故障。此外當發生無顯示，控制端子無電壓，DC12V，24V風扇不運轉等現象時我們首先應該考慮是否開關電源損壞了。
2 OH故障
故障是安川變頻器較常見的故障。IGBT模塊損壞，這是引起SC故障報警的原因之一。此外驅動電路損壞也容易導致SC故障報警。安川在驅動電路的設計上，上橋使用了驅動光耦PC923，這是專用於驅動IGBT模塊的帶有放大電路的一款光耦，安川的下橋驅動電路則是採用了光耦PC929，這是一款內部帶有放大電路，及檢測電路的光耦。此外電機抖動，三相電流，電壓不平衡，有頻率顯示卻無電壓輸出，這些現象都有可能是IGBT模塊損壞。IGBT模塊損壞的原因有多種，首先是外部負載發生故障而導致IGBT模塊的損壞如負載發生短路，堵轉等。其次驅動電路老化也有可能導致驅動波形失真，或驅動電壓波動太大而導致IGBT損壞,從而導致SC故障報警。 5 _, Z7 ^* T0 e j' I
3 OH—過熱
過熱是平時會碰到的一個故障。當遇到這種情況時，首先會想到散熱風扇是否運轉，觀察機器外部就會看到風扇是否運轉，此外對於30kW以上的機器在機器內部也帶有一個散熱風扇，此風扇的損壞也會導致OH的報警。
4 UV—欠壓故障
當出現欠壓故障時，首先應該檢查輸入電源是否缺相，假如輸入電源沒有問題那我們就要檢查整流迴路是否有問題，假如都沒有問題，那就要看直流檢測電路上是否有問題了。對於200V級機器當直流母線電壓低於190VDC，UV報警就要出現了;對於400V級的機器，當直流電壓低於380VDC則故障報警出現。主要檢測一下降壓電阻是否斷路。 4 y, ], \' j8 x$ Z8 a H
5 GF—接地故障! Y) Q6 F4 i# b2 N/ e
接地故障也是平時會碰到的故障，在排除電機接地存在問題的原因外，最可能發生故障的部分就是霍爾感測器了，霍爾感測器由於受溫度，濕度等環境因數的影響，工作點很容易發生飄移，導致GF報警。
安川變頻器應用場合介紹
1、 空調負載類
寫字樓、商場和一些超市、廠房都有中央空調，在夏季的用電高峰，空調的用電量很大。在炎熱天氣，北京、上海、深圳空調的用電量均占峰電40%以上。因而用變頻裝置，拖動空調系統的冷凍泵、冷水泵、風機是一項非常好的節電技術。目前，全國出現不少專做空調節電的公司，其中主要技術是變頻調速節電。
2、 破碎機類負載
冶金礦山、建材應用不少破碎機、球磨機，該類負載採用變頻後效果顯著。
3、 大型窯爐煅燒爐類負載
冶金、建材、燒鹼等大型工業轉窯（轉爐）以前大部分採用直流、整流子電機、滑差電機、串級調速或中頻機組調速。由於這些調速方式或有滑環或效率低，近年來，不少單位採用變頻控制，效果極好。
4、 壓縮機類負載
壓縮機也屬於應用廣泛類負載。低壓的壓縮機在各工業部門都普遍應用，高壓大容量壓縮機在鋼鐵（如制氧機）、礦山、化肥、乙烯都有較多應用。採用變頻調速，均帶來啟動電流小、節電、優化設備使用壽命等優點。
5、 軋機類負載
在冶金行業，過去大型軋機多用交-交變頻器，近年來採用交-直-交變頻器，軋機交流化已是一種趨勢，尤其在輕負載軋機，如寧夏民族鋁製品廠的多機架鋁軋機組採用通用變頻器，滿足低頻帶載啟動，機架間同步運行，恆張力控制，操作簡單可靠。
6、 卷揚機類負載
卷揚機類負載採用變頻調速，穩定、可靠。鐵廠的高爐卷揚設備是主要的煉鐵原料輸送設備。它要求啟、制動平穩，加減速均勻，可靠性高。原多採用串級、直流或轉子串電阻調速方式，效率低、可靠性差。用交流變頻器替代上述調速方式，可以取得理想的效果。
7、 轉爐類負載
轉爐類負載，用交流變頻替代直流機組簡單可靠，運行穩定。
8、 輥道類負載
輥道類負載，多在鋼鐵冶金行業，採用交流電機變頻控制，可提高設備可靠性和穩定性。
9、 泵類負載
泵類負載，量大面廣，包括水泵、油泵、化工泵、泥漿泵、砂泵等，有低壓中小容量泵，也有高壓大容量泵。
許多自來水公司的水泵、化工和化肥行業的化工泵、往復泵、有色金屬等行業的泥漿泵等採用變頻調速，均產生非常好的效果。
10、 吊車、翻斗車類負載
吊車、翻斗車等負載轉矩大且要求平穩，正反頻繁且要求可靠。變頻裝置控制吊車、翻斗車可滿足這些要求。
11、 拉絲機類負載
生產鋼絲的拉絲機，要求高速、連續化生產。鋼絲強度為200Kg/mm，調速系統要求精度高、穩定度高且要求同步。
12、 運送車類負載
煤礦的原煤裝運車或鋼廠的鋼水運送車等採用變頻技術效果很好。起停快速，過載能力強，正反轉靈活，達到煤面平整、重量正確（不多裝或少裝），基本上不需要人工操作，提高了原煤生產效率，節約了電能。
13、 電梯高架游覽車類負載
由於電梯是載人工具，要求拖動系統高度可靠，又要頻繁的加減速和正反轉，電梯動態特性和可靠性的提高，邊增加了電梯乘坐的安全感、舒適感和效率。過去電梯調速直流居多，近幾年逐漸轉為交流電機變頻調速，無論日本還是德國。我國不少電梯廠都爭先恐後的用變頻調速來裝備電梯。如上海三菱、廣州日立、青島富士、天津奧的斯等均採用交流變頻調速。不少原來生產的電梯也進行了變頻改造。
14、 給料機類負載
冶金、電力、煤炭、化工等行業，給料機眾多，無論圓盤給料機還是振動給料機，採用變頻調速效果均非常顯著。吉化公司染料廠硫酸生產線的圓盤給料機，原為滑差調速，低頻轉矩小，故障多，經常卡轉。採用變頻調速後，由於是非同步機，可靠性高、節電，更重要的是和溫度變送器閉環保證了輸送物料的准確，不至於使氧化劑輸送過量超溫而造成事故，保證了生產的有序性。
15、 堆取料機類負載
堆取料機是煤場、碼頭、礦山物料堆取的主要設備，主要功能是堆料和取料。實現自動堆料和半自動取料，提高了設備可靠性，設備運行平穩，無沖擊和搖動現象，取料過程按 1/cosφ規律回轉調速，提高了斗輪回轉取料效率和皮帶運煤的均勻度，很受工人歡迎。
16、 風機類負載
風機類負載，是量大面廣設備，鋼廠、電廠、有色、礦山、化工、紡織、化纖、水泥、造紙等行業應用較多。多數採用調節擋板開度開調節風量，浪費大量電能，

B. 交交變頻電路的主要特點和不足之處是什麼其主要用途是什麼

變頻器按照主電路工作方式可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器，特點：1.電壓型變頻器線路結構較復雜對晶閘管要求一般耐壓較低，關斷時間要求短，過電流及短路保護困難，輸出動態阻抗小，再生制動需要付加電源側反並聯逆變器。2.電流型變頻器線路結構較簡單，對晶閘管要求耐壓高對關斷時間武嚴格要求，過電流及短路保護容易，輸出動態阻抗大，再生制動方便不需附加設備。應用：淺析變頻器的應用摘要：變頻器有著很好的發展及應用前景。本文概述變頻器在我國的發展和應用及以後我們在此技術方面應做的工作。 近年來，隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發展，交流傳動與控制技術成為目前發展最為迅速的技術之一，電氣傳動技術面臨著一場歷史革命，即交流調速取代直流調速和計算機數字控制技術取代模擬控制技術已成為發展趨勢。電機交流變頻調速技術是當今節電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環境、推動技術進步的一種主要手段。變頻調速以其優異的調速和起制動性能，高效率、高功率因數和節電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優點而被國內外公認為最有發展前途的調速方式。深入了解交流傳動與控制技術的走向，具有十分積極的意義． 一、變頻器調速運行的節能原理 實現變頻調速的裝置稱為變頻器。變頻器一般由整流器、濾波器、驅動電路、保護電路以及控制器（MCU／DSP）等部分組成。首先將單相或三相交流電源通過整流器並經電容濾波後，形成幅值基本固定的直流電壓加在逆變器上，利用逆變器功率元件的通斷控制，使逆變器輸出端獲得一定形狀的矩形脈沖波形。在這里，通過改變矩形脈沖的寬度控制其電壓幅值；通過改變調制周期控制其輸出頻率，從而在逆變器上同時進行輸出電壓和頻率的控制，而滿足變頻調速對U／f協調控制的要求。PWM的優點是能消除或抑制低次諧波，使負載電機在近正弦波的交變電壓下運行，轉矩脈沖小，調速范圍寬。 採用PWM控制方式的電機轉速受到上限轉速的限制。如對壓縮機來講，一般不超過7000r／rain。而採用PAM控制方式的壓縮機轉速可提高1．5倍左右，這樣大大提高了快速增速和減速能力。同時，由於PAM在調整電壓時具有對電流波形的整形作用，因而可以獲得比PWM更高的效率。此外，在抗干擾方面也有著PWM無法比擬的優越性，可抑制高次諧波的生成，減小對電網的污染。採用該控制方式的變頻調速技術後，電機定子電流下降64％ ，電源頻率降低30％ ，出膠壓力降低57％ 。由電機理論可知，非同步電機的轉速可表示為： n=60·f 8（1—8）／p f s為電機定子頻率（也即是電網頻率），P電機定子的繞組極對數，s為轉差率。由上式可知，只要轉差率不太大，可以近似認為轉速n與f s成正比，這就意味著連續平滑的改變電源頻率，就可以實現交流電動機大范圍的連續平滑調速。例如一個額定轉速3000轉／分的電動機，由變頻器供電，若啟動頻率設定為5HZ，那麼變頻器可以運行在5—50HZ之間的任一頻率上，則電動機可以運行在30o——3000轉／分之間的任一轉速上·電動機由市電啟動，啟動平衡，力矩大又節能。 50HZ380V的市電經過整流濾波環節後成為直流電，再經過逆變環節變成了頻率和幅度都可調的交流電。在變頻器主迴路中電能經過了交流— —直流— —交流的變換，所以這類變頻器稱作交— —直—— 交類變頻器。 二、我國變頻器技術的發展及應用概況 （一）變頻器的發展 隨著生產技術的不斷發展，直流拖動的薄弱環節逐步顯露出來。由於換向器的存，直流電機的維護量加大，單機容量、最高轉速以及使用環境都受到限制。人們開始轉向結構簡單、運行可靠、維護方便、價格低廉的非同步電動機。但非同步電動機的調速性能難以滿足生產的需要。於是，從20世紀30年代開始，人們致力於交流調速技術的研究，然而進展緩慢。在相當長的時期內，直流調速一直以其優異的性能統治著電氣傳動領域。20世紀60年代以後，特別是70年代以來，電力電子技術、控制技術和微電子技術的飛速發展，使得交流調速性能可以與直流調速相媲美。目前，交流調速已進入逐步代替直流調速的時代。 （二）我國變頻器的應用 變頻器主要用於交流電動機（非同步電機或同步電機）轉速的調節，是公認的交流電動機最理想、最有前途的調速方案，除了具有卓越的調速性能之外，變頻器還有顯著的節能作用，是企業技術改造和產品更新換代的理想調速裝置。自上世紀80年代被引進中國以來，變頻器作為節能應用與速度工藝控制中越來越重要的自動化設備，得到了快速發展和廣泛的應用。 1、變頻器與節能 變頻器產生的最初用途是速度控制，但目前在國內應用較多的是節能。中國是能耗大國，能源利用率很低，而能源儲備不足。在2003年的中國電力消耗中，60—70％為動力電，而在總容量為5．8億千瓦的電動機總容量中，只有不到2000萬千瓦的電動機是帶變頻控制的。據分析，在中國，帶變動負載、具有節能潛力的電機至少有1．8億千瓦。因此國家大力提倡節能措施，並著重推薦了變頻調速技術。 應用變頻調速，可以大大提高電機轉速的控制精度，使電機在最節能的轉速下運行。以風機水泵為例，根據流體力學原理，軸功率與轉速的三次方成正比。當所需風量減少，風機轉速降低時，其功率按轉速的三次方下降。因此，精確調速的節電效果非常可觀。與此類似，許多變動負載電機一般按最大需求來生產電動機的容量，故設計裕量偏大。而在實際運行中，輕載運行的時間所佔比例卻非常高。如採用變頻調速，可大大提高輕載運行時的工作效率。因此，變動負載的節能潛力巨大。 作為節能目的，變頻器廣泛應用於各行業。以電力行業為例，由於中國大面積缺電，電力投資將持續增長，同時，國家電改方案對電廠的成本控制提出了要求，降低內部電耗成為電廠關注焦點，因此變頻器在電力行業有著巨大的發展潛力，尤其是高壓變頻器和大功率變頻器。 2、變頻器與工藝控制（速度控制） 目前，中國的設備控制水平與發達國家相比還比較低，製造工藝和效率都不高，因此提高設備控制水平至關重要。由於變頻調速具有調速范圍廣、調速精度高、動態響應好等優點，在許多需要精確速度控制的應用中，變頻器正在發揮著提升工藝質量和生產效率的顯著作用。 3、變頻家電 除了工業相關行業，在普通家庭中，節約電費、提高家電性能、保護環境等受到越來越多的關注，變頻家電成為變頻器的另一個廣闊市場和應用趨勢。帶有變頻控制的冰箱、洗衣機、家用空調等，在節電、減小電壓沖擊、降低噪音、提高控制精度等方面有很大的優勢。 三、國內變頻技術的現狀和發展前景 國內已經有較多的變頻器生產廠，但大部分的產品都是V／F控制和電壓空間矢量控制變頻器，使用在調速精度和動態性能要求不高的負載上應該沒有問題。工業應用中絕大部分都是這種負載，變頻器在這種場合應用最重要的要求是可靠性，國產變頻器占國內市場份額不高的主要原因是產品品質不過硬。V／F控制和電壓空間矢量控制變頻器比矢量控制變頻器從技術上來看要簡單得多，由於國內廠家大部分都是手工作坊式的生產，工藝欠佳，檢測手段有限，品質的一致性和穩定性難以保證。同樣是V／F控制的變頻器，國外的產品比國內的產品品質要好，這可能是生產工藝方面的差距。差距最大的是半導體功率器件的製造業，至今在國內這仍是一個空白。 變頻器技術的另外一個層面是應用技術。多年來，國家經貿委一直會同國家有關部門致力於變頻器技術的開發及推廣應用，在技術開發及技術改造方面給予了重點扶持，組織了變頻調速技術的評測推薦工作，並把推廣應用變頻調速技術作為風機、水泵節能技改專項的重點投資方向，同時鼓勵單位開展同貸同還方式，抓開發、抓示範工程、抓推廣應用，還處理了風機、水泵節能中心，開展信息咨詢和培訓。1995—1997年，3年間我國風機、水泵變頻調速技術改造投入資金3．5億元，改造總容量達100萬千瓦，可年節電7億度，平均投資回收期約2年。據有關資料表明，我國變頻調速技術應用已經取得了相當大的成績，每年有數十億元的銷售額，說明我國的變頻器應用已非常廣泛。從簡單的手動控制到基於RS一485網路的多機控制，與計算機和PLC聯網組成復雜的控制系統。在大型綜合自動化系統，先進控制與優化技術，大型成套專用系統，如連鑄連軋生產線、高速造紙生產線、電纜光纖生產線、化纖生產線、建材生產線等，變頻器的作用是電氣傳動控制，其控制的復雜性、控制精度和動態響應都有很高的要求，已經完全取代了直流調速技術。近年來，變頻器在功能上，利用先進的控制理論，開發出了諸如卷取、提升、主從等控制功能，使應用系統的構成更加方便和容易，使變頻器的應用技術提高到一個新的水平。 四、結論 變頻調速這一技術正越來越廣泛的深入到行業中。它的節能、省力、易於構成自控系統的顯著優勢應用變頻調速技術也是改造挖潛、增加效益的一條有效途徑。尤其是在高能耗、低產出的設備較多的企業，採用變頻調速裝置將使企業獲得巨大的經濟利益，同時這也是國民經濟可持續發展的需要。

C. 關於變頻器的問題

變頻器工作原理

變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的。

1. 電機的旋轉速度為什麼能夠自由地改變？

*1: r/min

電機旋轉速度單位：每分鍾旋轉次數，也可表示為rpm.

例如：2極電機 50Hz 3000 [r/min]

4極電機 50Hz 1500 [r/min]

結論：電機的旋轉速度同頻率成比例

本文中所指的電機為感應式交流電機，在工業中所使用的大部分電機均為此類型電機。感應式交流電機（以後簡稱為電機）的旋轉速度近似地確決於電機的極數和 頻率。由電機的工作原理決定電機的極數是固定不變的。由於該極數值不是一個連續的數值（為2的倍數，例如極數為2，4，6），所以一般不適和通過改變該值 來調整電機的速度。

另外，頻率能夠在電機的外面調節後再供給電機，這樣電機的旋轉速度就可以被自由的控制。

因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機調速設備的優選設備。

n = 60f/p

n: 同步速度

f: 電源頻率

p: 電機極對數

結論：改變頻率和電壓是最優的電機控制方法

如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時會使電機出於過電壓（過勵磁），導致電機可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時，電壓卻不可以繼續增加，最高只能是等於電機的額定電壓。

例如：為了使電機的旋轉速度減半，把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz，這時變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V

2. 當電機的旋轉速度（頻率）改變時，其輸出轉矩會怎樣？

*1: 工頻電源

由電網提供的動力電源（商用電源）

*2: 起動電流

當電機開始運轉時，變頻器的輸出電流

變頻器驅動時的起動轉矩和最大轉矩要小於直接用工頻電源驅動

電機在工頻電源供電時起動和加速沖擊很大，而當使用變頻器供電時，這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動會產生一個大的起動起動電流。而當使用變頻器時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的，所以電機起動電流和沖擊要小些。

通常，電機產生的轉矩要隨頻率的減小（速度降低）而減小。減小的實際數據在有的變頻器手冊中會給出說明。

通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機低速時轉矩的不足，甚至在低速區電機也可輸出足夠的轉矩。

3. 當變頻器調速到大於50Hz頻率時，電機的輸出轉矩將降低

通常的電機是按50Hz電壓設計製造的，其額定轉矩也是在這個電壓范圍內給出的。因此在額定頻率之下的調速稱為恆轉矩調速. (T=Te P=Pe)

變頻器輸出頻率大於50Hz頻率時，電機產生的轉矩要以和頻率成反比的線性關系下降。

當電機以大於50Hz頻率速度運行時，電機負載的大小必須要給予考慮，以防止電機輸出轉矩的不足。

舉例，電機在100Hz時產生的轉矩大約要降低到50Hz時產生轉矩的1/2。

因此在額定頻率之上的調速稱為恆功率調速. (P=Ue*Ie)

4. 變頻器50Hz以上的應用情況

大家知道 對一個特定的電機來說 其額定電壓和額定電流是不變的。

如變頻器和電機額定值都是: 15kW/380V/30A 電機可以工作在50Hz以上。

當轉速為50Hz時 變頻器的輸出電壓為380V 電流為30A. 這時如果增大輸出頻率到60Hz 變頻器的最大輸出電壓電流還只能為380V/30A. 很顯然輸出功率不變. 所以我們稱之為恆功率調速.

這時的轉矩情況怎樣呢?

因為P=wT (w:角速度 T:轉矩). 因為P不變 w增加了 所以轉矩會相應減小。

我們還可以再換一個角度來看:

電機的定子電壓 U = E + I*R (I為電流 R為電子電阻 E為感應電勢)

可以看出 UI不變時 E也不變.

而E = k*f*X (k:常數 f: 頻率 X:磁通) 所以當f由50--60Hz時 X會相應減小

對於電機來說 T=K*I*X (K:常數 I:電流 X:磁通) 因此轉矩T會跟著磁通X減小而減小.

同時 小於50Hz時 由於I*R很小 所以U/f=E/f不變時 磁通(X)為常數. 轉矩T和電流成正比. 這也就是為什麼通常用變頻器的過流能力來描述其過載(轉矩)能力. 並稱為恆轉矩調速(額定電流不變--最大轉矩不變)

結論: 當變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時 電機的輸出轉矩會減小.

5. 其他和輸出轉矩有關的因素

發熱和散熱能力決定變頻器的輸出電流能力，從而影響變頻器的輸出轉矩能力。

載波頻率: 一般變頻器所標的額定電流都是以最高載波頻率 最高環境溫度下能保證持續輸出的數值. 降低載波頻率 電機的電流不會受到影響。但元器件的發熱會減小。

環境溫度：就象不會因為檢測到周圍溫度比較低時就增大變頻器保護電流值.

海拔高度: 海拔高度增加 對散熱和絕緣性能都有影響.一般1000m以下可以不考慮. 以上每1000米降容5%就可以了.

6. 矢量控制是怎樣改善電機的輸出轉矩能力的？

*1: 轉矩提升

此功能增加變頻器的輸出電壓（主要是低頻時），以補償定子電阻上電壓降引起的輸出轉矩損失，從而改善電機的輸出轉矩。

$ 改善電機低速輸出轉矩不足的技術

使用"矢量控制"，可以使電機在低速如(無速度感測器時)1Hz（對4極電機，其轉速大約為30r/min）時的輸出轉矩可以達到電機在50Hz供電輸出的轉矩（最大約為額定轉矩的150％）。

對於常規的V/F控制，電機的電壓降隨著電機速度的降低而相對增加，這就導致由於勵磁不足，而使電機不能獲得足夠的旋轉力。為了補償這個不足，變頻器中需要通過提高電壓，來補償電機速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個功能叫做"轉矩提升"（*1）。

轉矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓，電機轉矩並不能和其電流相對應的提高。 因為電機電流包含電機產生的轉矩分量和其它分量（如勵磁分量）。

"矢量控制"把電機的電流值進行分配，從而確定產生轉矩的電機電流分量和其它電流分量（如勵磁分量）的數值。

"矢量控制"可以通過對電機端的電壓降的響應，進行優化補償，在不增加電流的情況下，允許電機產出大的轉矩。此功能對改善電機低速時溫升也有效。

1、什麼是變頻器？

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。

2、PWM和PAM的不同點是什麼？

PWM是英文Pulse Width Molation(脈沖寬度調制)縮寫，按一定規律改變脈沖列的脈沖寬度，以調節輸出量和波形的一種調值方式。

PAM是英文Pulse Amplitude Molation (脈沖幅度調制) 縮寫，是按一定規律改變脈沖列的脈沖幅度，以調節輸出量值和波形的一種調制方式。

3、電壓型與電流型有什麼不同？

變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流迴路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流迴路濾波石電感。

4、為什麼變頻器的電壓與電流成比例的改變？

異 步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流之間相互作用而產生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那麼磁通就過大，磁迴路飽和，嚴重時將燒毀 電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現象的產生。這種控制方式多用於 風機、泵類節能型變頻器。

5、電動機使用工頻電源驅動時，電壓下降則電流增加；對於變頻器驅動，如果頻率下降時電壓也下降，那麼電流是否增加？

頻率下降（低速）時如果輸出相同的功率則電流增加但在轉矩一定的條件下電流幾乎不變。

6、採用變頻器運轉時，電機的起動電流、起動轉矩怎樣？

采 用變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下(根據機種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動 時，起動電流為6~7倍，因此，將產生機械電氣上的沖擊。採用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動轉 矩為70%~120%額定轉矩；對於帶有轉矩自動增強功能的變頻器，起動轉矩為100%以上，可以帶全負載起動。

7、V/f模式是什麼意思？

頻率下降時電壓V也成比例下降，這個問題已在回答4說明。V與f的比例關系是考慮了電機特性而預先決定的，通常在控制器的存儲裝置（ROM）中存有幾種特性，可以用開關或標度盤進行選擇

8、按比例地改V和f時，電機的轉矩如何變化？

頻 率下降時完全成比例地降低電壓，那麼由於交流阻抗變小而直流電阻不變，將造成在低速下產生地轉矩有減小的傾向。因此，在低頻時給定V/f要使輸出電壓提高 一些以便獲得一定地起動轉矩這種補償稱增強起動。可以採用各種方法實現有自動進行的方法、選擇V/f模式或調整電位器等方法

9、在說明書上寫著變速范圍60~6Hz，即10：1，那麼在6Hz以下就沒有輸出功率嗎？

在6Hz以下仍可輸出功率，但根據電機溫升和起動轉矩的大小等條件，最低使用頻率取6Hz左右，此時電動機可輸出額定轉矩而不會引起嚴重的發熱問題。變頻器實際輸出頻率（起動頻率）根據機種為0.5~3Hz.

10、對於一般電機的組合是在60Hz以上也要求轉矩一定，是否可以？

通常情況下時不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）電壓不變，大體為恆功率特性，在 高速下要求相同轉矩時，必須注意電機與變頻器容量的選擇。

11、所謂開環是什麼意思？

給所使用的電機裝置設速度檢出器（PG），將實際轉速反饋給控制裝置進行控制的，稱為「閉環 」，不用PG運轉的就叫作「開環」。通用變頻器多為開環方式，也有的機種利用選件可進行PG反饋.

12、實際轉速對於給定速度有偏差時如何辦？

開環時，變頻器即使輸出給定頻率，電機在帶負載運行時，電機的轉速在額定轉差率的范圍內（1%~5%）變動。對於要求調速精度比較高，即使負載變動也要求在近於給定速度下運轉的場合，可採用具有PG反饋功能的變頻器（選用件）。

13、如果用帶有PG的電機，進行反饋後速度精度能提高嗎？

具有PG反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的植取決於PG本身的精度和變頻器輸出頻率的解析度。

14、失速防止功能是什麼意思？

如 果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉速（電角頻率）的變化，變頻器將因流過過電流而跳閘，運轉停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機 繼續運轉，就要檢出電流的大小進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結合起來就是失速功能。

15、有加速時間與減速時間可以分別給定的機種，和加減速時間共同給定的機種，這有什麼意義？

加減速可以分別給定的機種，對於短時間加速、緩慢減速場合，或者對於小型機床需要嚴格給定生產節拍時間的場合是適宜的，但對於風機傳動等場合，加減速時間都較長，加速時間和減速時間可以共同給定。

16、什麼是再生制動？

電動機在運轉中如果降低指令頻率，則電動機變為非同步發電機狀態運行，作為制動器而工作，這就叫作再生（電氣）制動。

17、是否能得到更大的制動力？

從電機再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中，由於電容器的容量和耐壓的關系，通用變頻器的再生制動力約為額定轉矩的10%~20%。如採用選用件制動單元，可以達到50%~100%。

18、請說明變頻器的保護功能?

保護功能可分為以下兩類：

（1） 檢知異常狀態後自動地進行修正動作，如過電流失速防止，再生過電壓失速防止。

（2） 檢知異常後封鎖電力半導體器件PWM控制信號，使電機自動停車。如過電流切斷、再生過電壓切斷、半導體冷卻風扇過熱和瞬時停電保護等。

19、為什麼用離合器連續負載時，變頻器的保護功能就動作？

用離合器連接負載時，在連接的瞬間，電機從空載狀態向轉差率大的區域急劇變化，流過的大電流導致變頻器過電流跳閘，不能運轉。

20、在同一工廠內大型電機一起動，運轉中變頻器就停止，這是為什麼？

電機起動時將流過和容量相對應的起動電流，電機定子側的變壓器產生電壓降，電機容量大時此壓降影響也大，連接在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷，因而有時保護功能（IPE）動作，造成停止運轉。

21、什麼是變頻解析度？有什麼意義？

對於數字控制的變頻器，即使頻率指令為模擬信號，輸出頻率也是有級給定。這個級差的最小單位就稱為變頻解析度。

變 頻解析度通常取值為0.015~0.5Hz.例如，解析度為0.5Hz，那麼23Hz的上面可變為23.5、24.0 Hz，因此電機的動作也是有級的跟隨。這樣對於像連續卷取控制的用途就造成問題。在這種情況下，如果解析度為0.015Hz左右，對於4級電機1個級差為 1r/min 以下，也可充分適應。另外，有的機種給定解析度與輸出解析度不相同。

22、裝設變頻器時安裝方向是否有限制。

變頻器內部和背面的結構考慮了冷卻效果的，上下的關系對通風也是重要的，因此，對於單元型在盤內、掛在牆上的都取縱向位，盡可能垂直安裝。

23、不採用軟起動，將電機直接投入到某固定頻率的變頻器時是否可以？

在很低的頻率下是可以的，但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動的條件相近。將流過大的起動電流（6~7倍額定電流），由於變頻器切斷過電流，電機不能起動。

24、電機超過60Hz運轉時應注意什麼問題？

超過60Hz運轉時應注意以下事項

(1)機械和裝置在該速下運轉要充分可能（機械強度、雜訊、振動等）。

（2） 電機進入恆功率輸出范圍，其輸出轉矩要能夠維持工作（風機、泵等軸輸出功率於速度的立方成比例增加，所以轉速少許升高時也要注意）。

(3) 產生軸承的壽命問題，要充分加以考慮。

（4） 對於中容量以上的電機特別是2極電機，在60Hz以上運轉時要與廠家仔細商討。

25、變頻器可以傳動齒輪電機嗎？

根據減速機的結構和潤滑方式不同，需要注意若干問題。在齒輪的結構上通常可考慮70~80Hz為最大極限，採用油潤滑時，在低速下連續運轉關繫到齒輪的損壞等。

26、變頻器能用來驅動單相電機嗎？可以使用單相電源嗎？

機基本上不能用。對於調速器開關起動式的單相電機，在工作點以下的調速范圍時將燒毀

輔助繞組；對於電容起動或電容運轉方式的，將誘發電容器爆炸。變頻器的電源通常為3相，但對於小容量的，也有用單相電源運轉的機種。

27、變頻器本身消耗的功率有多少？

它與變頻器的機種、運行狀態、使用頻率等有關，但要回答很困難。不過在60Hz以下的變頻器效率大約為94%~96%，據此可推算損耗，但內藏再生制動式（FR-K）變頻器，如果把制動時的損耗也考慮進去，功率消耗將變大，對於操作盤設計等必須注意。

28、為什麼不能在6~60Hz全區域連續運轉使用？

一般電機利用裝在軸上的外扇或轉子端環上的葉片進行冷卻，若速度降低則冷卻效果下降，因而不能承受與高速運轉相同的發熱，必須降低在低速下的負載轉矩，或採用容量大的變頻器與電機組合，或採用專用電機。

29、使用帶制動器的電機時應注意什麼？

制動器勵磁迴路電源應取自變頻器的輸入側。如果變頻器正在輸出功率時制動器動作，將造成過電流切斷。所以要在變頻器停止輸出後再使制動器動作。

30、想用變頻器傳動帶有改善功率因數用電容器的電機，電機卻不動，清說明原因

變頻器的電流流入改善功率因數用的電容器，由於其充電電流造成變頻器過電流(OCT)所以不能起動，作為對策，請將電容器拆除後運轉，甚至改善功率因數，在變頻器的輸入側接入AC電抗器是有效的。

31、變頻器的壽命有多久？

變頻器雖為靜止裝置，但也有像濾波電容器、冷卻風扇那樣的消耗器件，如果對它們進行定期的維護，可望有10年以上的壽命。

32、變頻器內藏有冷卻風扇，風的方向如何？風扇若是壞了會怎樣？

對於小容量也有無冷卻風扇的機種。有風扇的機種，風的方向是從下向上，所以裝設變頻器的地方，上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機械器材。還有，變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風扇發生故障時，由電扇停止檢測或冷卻風扇上的過熱檢測進行保護

33、濾波電容器為消耗品，那麼怎樣判斷它的壽命？

作為濾波電容器使用的電容器，其靜電容量隨著時間的推移而緩緩減少，定期地測量靜電容量，以達到產品額定容量的85%時為基準來判斷壽命。

34、裝設變頻器時安裝方向是否有限制。

應基本收藏在盤內，問題是採用全封閉結構的盤外形尺寸大，佔用空間大，成本比較高。其措施有：

（1）盤的設計要針對實際裝置所需要的散熱；

（2）利用鋁散熱片、翼片冷卻劑等增加冷卻面積；

（3） 採用熱導管。

此外，已開發出變頻器背面可以外露的型式。

35、想提高原有輸送帶的速度，以80Hz運轉，變頻器的容量該怎樣選擇？

設基準速度為50Hz50Hz以上為恆功率輸出特性。像輸送帶這樣的恆轉矩特性負載增速時，容量 需要增大為80/50≈1.6倍。電機容量也像變頻器一樣增大

D. 提供變頻器說明書。

安川變頻器全稱為「安川交流變頻調速器」，主要用於三相非同步交流電機，用於控制和調節電機速度。
當電機的工作電流頻率低於50Hz的時候，會節省電能，因此變頻器是國家號召提倡推廣的節能產品之一。
隨著節能的普及和工業自動化的推廣，變頻器的使用越來越多，每年在中國有上百億的銷售額。
安川變頻器是世界知名的變頻器之一，由安川電機株式會社生產，在世界各地佔有率比較高。
現在安川電機公司在中國上海市有設有生產廠，專門生產CIMR-G/CIMR-F/CIMR-E/CIMR-L等系列的變頻器。
安川變頻器來到中國有20多年的歷史，現在市場上主要使用的有以下系列：
低壓型號有：
V1000:性能驚人！ 使用簡單的真正電流矢量控制小型變頻器
J1000:從小巧精緻的變頻器感受高可靠性！簡潔操作、簡單設定
Varispeed G7:高性能&多用途！真正的矢量控制通用變頻器
Varispeed F7:節能&高效率！電流矢量控制通用變頻器
Varispeed E7:風水力·HVAC市場專用變頻器
VarispeedV7:小型·矢量控制通用變頻器
Varispeed L7：同步、非同步電機兼用，垂直電梯專用的矢量控制變頻器
VS-656RC5: 高性能 & 多用途！
高壓型號有：
FSDrive-MV1S：高性能及耐環境高壓控制變頻器
安川變頻器全系列說明書索要QQ：4342604
安川變頻器的常見故障及維修對策
1 開關電源損壞, C+ {0 `* R2 \
開關電源損壞是眾多變頻器最常見的故障，通常是由於開關電源的負載發生短路造成的，在眾多變頻器的開關電源線路設計上，安川變頻器因該說是比較成功的。616G3採用了兩級的開關電源，有點類似於富士G5,先由第一級開關電源將直流母線側500多伏的直流電壓轉變成300多伏的直流電壓。然後再通過高頻脈沖變壓器的次級線圈輸出5V、12V、24V等較低電壓供變頻器的控制板，驅動電路，檢測電路等做電源使用。在第二級開關電源的設計上安川變頻器使用了一個叫做TL431的可控穩壓器件來調整開關管的占空比，從而達到穩定輸出電壓的目的。前幾期我們談到的LG變頻器也使用了類似的控制方式。用作開關管的QM5HL-24以及TL431都是較容易損壞的器件。此外當我們在使用中如若聽到刺耳的尖叫聲，這是由脈沖變壓器發出的，很有可能開關電源輸出側有短路現象。我們可以從輸出側查找故障。此外當發生無顯示，控制端子無電壓，DC12V，24V風扇不運轉等現象時我們首先應該考慮是否開關電源損壞了。
2 OH故障
故障是安川變頻器較常見的故障。IGBT模塊損壞，這是引起SC故障報警的原因之一。此外驅動電路損壞也容易導致SC故障報警。安川在驅動電路的設計上，上橋使用了驅動光耦PC923，這是專用於驅動IGBT模塊的帶有放大電路的一款光耦，安川的下橋驅動電路則是採用了光耦PC929，這是一款內部帶有放大電路，及檢測電路的光耦。此外電機抖動，三相電流，電壓不平衡，有頻率顯示卻無電壓輸出，這些現象都有可能是IGBT模塊損壞。IGBT模塊損壞的原因有多種，首先是外部負載發生故障而導致IGBT模塊的損壞如負載發生短路，堵轉等。其次驅動電路老化也有可能導致驅動波形失真，或驅動電壓波動太大而導致IGBT損壞,從而導致SC故障報警。 5 _, Z7 ^* T0 e j' I
3 OH—過熱
過熱是平時會碰到的一個故障。當遇到這種情況時，首先會想到散熱風扇是否運轉，觀察機器外部就會看到風扇是否運轉，此外對於30kW以上的機器在機器內部也帶有一個散熱風扇，此風扇的損壞也會導致OH的報警。
4 UV—欠壓故障
當出現欠壓故障時，首先應該檢查輸入電源是否缺相，假如輸入電源沒有問題那我們就要檢查整流迴路是否有問題，假如都沒有問題，那就要看直流檢測電路上是否有問題了。對於200V級機器當直流母線電壓低於190VDC，UV報警就要出現了;對於400V級的機器，當直流電壓低於380VDC則故障報警出現。主要檢測一下降壓電阻是否斷路。 4 y, ], \' j8 x$ Z8 a H
5 GF—接地故障! Y) Q6 F4 i# b2 N/ e
接地故障也是平時會碰到的故障，在排除電機接地存在問題的原因外，最可能發生故障的部分就是霍爾感測器了，霍爾感測器由於受溫度，濕度等環境因數的影響，工作點很容易發生飄移，導致GF報警。
安川變頻器應用場合介紹
1、 空調負載類
寫字樓、商場和一些超市、廠房都有中央空調，在夏季的用電高峰，空調的用電量很大。在炎熱天氣，北京、上海、深圳空調的用電量均占峰電40%以上。因而用變頻裝置，拖動空調系統的冷凍泵、冷水泵、風機是一項非常好的節電技術。目前，全國出現不少專做空調節電的公司，其中主要技術是變頻調速節電。
2、 破碎機類負載
冶金礦山、建材應用不少破碎機、球磨機，該類負載採用變頻後效果顯著。
3、 大型窯爐煅燒爐類負載
冶金、建材、燒鹼等大型工業轉窯（轉爐）以前大部分採用直流、整流子電機、滑差電機、串級調速或中頻機組調速。由於這些調速方式或有滑環或效率低，近年來，不少單位採用變頻控制，效果極好。
4、 壓縮機類負載
壓縮機也屬於應用廣泛類負載。低壓的壓縮機在各工業部門都普遍應用，高壓大容量壓縮機在鋼鐵（如制氧機）、礦山、化肥、乙烯都有較多應用。採用變頻調速，均帶來啟動電流小、節電、優化設備使用壽命等優點。
5、 軋機類負載
在冶金行業，過去大型軋機多用交-交變頻器，近年來採用交-直-交變頻器，軋機交流化已是一種趨勢，尤其在輕負載軋機，如寧夏民族鋁製品廠的多機架鋁軋機組採用通用變頻器，滿足低頻帶載啟動，機架間同步運行，恆張力控制，操作簡單可靠。
6、 卷揚機類負載
卷揚機類負載採用變頻調速，穩定、可靠。鐵廠的高爐卷揚設備是主要的煉鐵原料輸送設備。它要求啟、制動平穩，加減速均勻，可靠性高。原多採用串級、直流或轉子串電阻調速方式，效率低、可靠性差。用交流變頻器替代上述調速方式，可以取得理想的效果。
7、 轉爐類負載
轉爐類負載，用交流變頻替代直流機組簡單可靠，運行穩定。
8、 輥道類負載
輥道類負載，多在鋼鐵冶金行業，採用交流電機變頻控制，可提高設備可靠性和穩定性。
9、 泵類負載
泵類負載，量大面廣，包括水泵、油泵、化工泵、泥漿泵、砂泵等，有低壓中小容量泵，也有高壓大容量泵。
許多自來水公司的水泵、化工和化肥行業的化工泵、往復泵、有色金屬等行業的泥漿泵等採用變頻調速，均產生非常好的效果。
10、 吊車、翻斗車類負載
吊車、翻斗車等負載轉矩大且要求平穩，正反頻繁且要求可靠。變頻裝置控制吊車、翻斗車可滿足這些要求。
11、 拉絲機類負載
生產鋼絲的拉絲機，要求高速、連續化生產。鋼絲強度為200Kg/mm，調速系統要求精度高、穩定度高且要求同步。
12、 運送車類負載
煤礦的原煤裝運車或鋼廠的鋼水運送車等採用變頻技術效果很好。起停快速，過載能力強，正反轉靈活，達到煤面平整、重量正確（不多裝或少裝），基本上不需要人工操作，提高了原煤生產效率，節約了電能。
13、 電梯高架游覽車類負載
由於電梯是載人工具，要求拖動系統高度可靠，又要頻繁的加減速和正反轉，電梯動態特性和可靠性的提高，邊增加了電梯乘坐的安全感、舒適感和效率。過去電梯調速直流居多，近幾年逐漸轉為交流電機變頻調速，無論日本還是德國。我國不少電梯廠都爭先恐後的用變頻調速來裝備電梯。如上海三菱、廣州日立、青島富士、天津奧的斯等均採用交流變頻調速。不少原來生產的電梯也進行了變頻改造。
14、 給料機類負載
冶金、電力、煤炭、化工等行業，給料機眾多，無論圓盤給料機還是振動給料機，採用變頻調速效果均非常顯著。吉化公司染料廠硫酸生產線的圓盤給料機，原為滑差調速，低頻轉矩小，故障多，經常卡轉。採用變頻調速後，由於是非同步機，可靠性高、節電，更重要的是和溫度變送器閉環保證了輸送物料的准確，不至於使氧化劑輸送過量超溫而造成事故，保證了生產的有序性。
15、 堆取料機類負載
堆取料機是煤場、碼頭、礦山物料堆取的主要設備，主要功能是堆料和取料。實現自動堆料和半自動取料，提高了設備可靠性，設備運行平穩，無沖擊和搖動現象，取料過程按 1/cosφ規律回轉調速，提高了斗輪回轉取料效率和皮帶運煤的均勻度，很受工人歡迎。
16、 風機類負載
風機類負載，是量大面廣設備，鋼廠、電廠、有色、礦山、化工、紡織、化纖、水泥、造紙等行業應用較多。多數採用調節擋板開度開調節風量，浪費大量電能，採用變頻調速，即可節電又減少機械磨損，延長設備壽命。
17、 攪拌機類負載
化工、醫葯行業攪拌機非常之多，採用變頻調速取代其它調速方式，好處特多。
18、 紡絲機類負載
紡絲的工藝復雜，工位多，要求張力控制，有的要求位置控制。採用變頻調速效果良好

E. 變頻器的原理及基本作用有哪些

變頻器的原理及基本作用是：靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率，根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節能、調速的目的。

變頻器節能主要表現在風機、水泵的應用上。風機、泵類負載採用變頻調速後，節電率為20%～60%，這是因為風機、泵類負載的實際消耗功率基本與轉速的三次方成比例。當用戶需要的平均流量較小時，風機、泵類採用變頻調速使其轉速降低，節能效果非常明顯。

而傳統的風機、泵類採用擋板和閥門進行流量調節，電動機轉速基本不變，耗電功率變化不大。據統計，風機、泵類電動機用電量佔全國用電量的31%，占工業用電量的50%。在此類負載上使用變頻調速裝置具有非常重要的意義。應用較成功的有恆壓供水、各類風機、中央空調和液壓泵的變頻調速。

(5)單相交直交變頻裝置設計說明擴展閱讀

1、按輸入電壓等級分類

變頻器按輸入電壓等級可分低壓變頻器和高壓變頻器，低壓變頻器國內常見的有單相220V變頻器、三相220V變頻器、i相380V變頻器。高壓變頻器常見有6kV、10kV變壓器，控制方式一般是按高低一高變頻器或高一高變頻器方式進行變換的。

2、按變換頻率的方法分類

變頻器按頻率變換的方法分為交-交型變頻器和交-直交型變頻器。交-交型變頻器可將工頻交流電直接轉換成頻率、電壓均可以控制的交流，故稱直接式變頻器。交直-交型變頻器則是先把工頻交流電通過整流裝置轉變成直流電，然後再把直流電變換成頻率、電壓均可以調節的交流電，故又稱為間接型變頻器。

3、按直流電源的性質分類

在交-直-交型變頻器中，按主電路電源變換成直流電源的過程中，直流電源的性質分為電壓型變頻器和電流型變頻器。

F. 變頻器的知識，原理及操作方法。

變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的。
1. 電機的旋轉速度為什麼能夠自由地改變？
*1: r/min 電機旋轉速度單位：每分鍾旋轉次數，也可表示為rpm.
例如：2 極電機50Hz 3000 [r/min]
4 極電機50Hz 1500 [r/min]
$電機的旋轉速度同頻率成比例.
本文中所指的電機為感應式交流電機，在工業中所使用的大部分電機均為此類型電機。感應式交流電機（以後簡稱為電機）的旋轉速度近似地確決於電機的極數和頻率。由電機的工作原理決定電機的極數是固定不變的。由於該極數值不是一個連續的數值（為2 的倍數，例如極數為2，4，6），所以一般不適和通過改變該值來調整電機的速度。
另外，頻率能夠在電機的外面調節後再供給電機，這樣電機的旋轉速度就可以被自由的控制。
因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機調速設備的優選設備。
n = 60f/p

n: 同步速度f: 電源頻率p: 電機極對數
改變頻率和電壓是最優的電機控制方法
如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時會使電機出於過電壓（過勵磁），導致電機可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓。
輸出頻率在額定頻率以上時，電壓卻不可以繼續增加，最高只能是等於電機的額定電壓。
例如：為了使電機的旋轉速度減半，把變頻器的輸出頻率從50Hz 改變到25Hz，這時變頻器的輸出電壓就需要從400V 改變到約200V
2. 當電機的旋轉速度（頻率）改變時，其輸出轉矩會怎樣？
*1: 工頻電源由電網提供的動力電源（商用電源）
*2: 起動電流當電機開始運轉時，變頻器的輸出電流
變頻器驅動時的起動轉矩和最大轉矩要小於直接用工頻電源驅動，電機在工頻電源供電時起動和加速沖擊很大，而當使用變頻器供電時，這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動會產生一個大的起動起動電流。而當使用變頻器時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的，所以電機起動電流和沖擊要小些。
通常，電機產生的轉矩要隨頻率的減小（速度降低）而減小。減小的實際數據在有的變頻器手冊中會給出說明。通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機低速時轉矩的不足，甚至在低速區電機也可輸出足夠的轉矩。
3.當變頻器調速到大於50Hz 頻率時，電機的輸出轉矩將降低。

通常的電機是按50Hz 電壓設計製造的，其額定轉矩也是在這個電壓范圍內給出的。因此在額定頻率之下的調速稱為恆轉矩調速. (T=Te, P<=Pe)變頻器輸出頻率大於50Hz 頻率時，電機產生的轉矩要以和頻率成反比的線性關系下降。當電機以大於50Hz 頻率速度運行時，電機負載的大小必須要給予考慮，以防止電機輸出轉矩的不足。
舉例，電機在100Hz 時產生的轉矩大約要降低到50Hz 時產生轉矩的1/2。因此在額定頻率之上的調速稱為恆功率調速. (P=Ue*Ie)
4. 變頻器50Hz 以上的應用情況

大家知道, 對一個特定的電機來說, 其額定電壓和額定電流是不變的.
如變頻器和電機額定值都是: 15kW/380V/30A, 電機可以工作在50Hz 以上
當轉速為50Hz 時, 變頻器的輸出電壓為380V, 電流為30A. 這時如果增大輸出頻率到60Hz, 變頻器的最大輸出電壓電流還只能為380V/30A. 很顯然輸出功率不變. 所以我們稱之為恆功率調速.
這時的轉矩情況怎樣呢?
因為P=wT (w:角速度, T:轉矩). 因為P 不變, w 增加了, 所以轉矩會相應減小.
我們還可以再換一個角度來看:
電機的定子電壓U = E + I*R (I 為電流, R 為電子電阻, E 為感應電勢)
可以看出, U,I 不變時, E 也不變.
而E = k*f*X, (k:常數, f: 頻率, X:磁通), 所以當f 由50-->60Hz 時, X 會相應減小。
對於電機來說, T=K*I*X, (K:常數, I:電流, X:磁通), 因此轉矩T 會跟著磁通X 減小而減小.
同時, 小於50Hz 時, 由於I*R 很小, 所以U/f=E/f 不變時, 磁通(X)為常數. 轉矩T和電流成正比. 這也就是為什麼通常用變頻器的過流能力來描述其過載(轉矩)能力. 並稱為恆轉矩調速(額定電流不變-->最大轉矩不變)
結論: 當變頻器輸出頻率從50Hz 以上增加時, 電機的輸出轉矩會減小.
5. 其他和輸出轉矩有關的因素
發熱和散熱能力決定變頻器的輸出電流能力，從而影響變頻器的輸出轉矩能力。
載波頻率: 一般變頻器所標的額定電流都是以最高載波頻率, 最高環境溫度下能保證持續輸出的數值. 降低載波頻率, 電機的電流不會受到影響。但元器件的發熱會減小。
環境溫度：就象不會因為檢測到周圍溫度比較低時就增大變頻器保護電流值.
海拔高度: 海拔高度增加, 對散熱和絕緣性能都有影響.一般1000m 以下可以不考慮.
以上每1000 米降容5%就可以了.
6. 矢量控制是怎樣改善電機的輸出轉矩能力的？
*1: 轉矩提升
此功能增加變頻器的輸出電壓（主要是低頻時），以補償定子電阻上電壓降引起的輸出轉矩損失，從而改善電機的輸出轉矩。
$ 改善電機低速輸出轉矩不足的技術
使用"矢量控制"，可以使電機在低速,如(無速度感測器時)1Hz（對4 極電機，其轉速大約為30r/min）時的輸出轉矩可以達到電機在50Hz 供電輸出的轉矩（最大約為額定轉矩的150％）。
對於常規的V/F 控制，電機的電壓降隨著電機速度的降低而相對增加，這就導致由於勵磁不足，而使電機不能獲得足夠的旋轉力。為了補償這個不足，變頻器中需要通過提高電壓，來補償電機速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個功能叫做"轉矩提升"（*1）。轉矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓，電機轉矩並不能和其電流相對應的提高。因為電機電流包含電機產生的轉矩分量和其它分量（如勵磁分量）。
"矢量控制"把電機的電流值進行分配，從而確定產生轉矩的電機電流分量和其它電流分量（如勵磁分量）的數值。
"矢量控制"可以通過對電機端的電壓降的響應，進行優化補償，在不增加電流的情況下，允許電機產出大的轉矩。此功能對改善電機低速時溫升也有效。

變頻器不是在任何情況下都能正常使用，因此用戶有必要對負載、環境要求和變頻器有更多了解。
1.負載類型和變頻器的選擇：
電動機所帶動的負載不一樣，對變頻器的要求也不一樣。
A:風機和水泵是最普通的負載：對變頻器的要求最為簡單，只要變頻器容量等於電動機容量即可（空壓機、深水泵、泥沙泵、快速變化的音樂噴泉需加大容量）。
B:起重機類負載：這類負載的特點是啟動時沖擊很大，因此要求變頻器有一定餘量。同時，在重物下放肘，會有能量回饋，因此要使用制動單元或採用共用母線方式。
C:不均行負載：有的負載有時輕，有時重，此時應按照重負載的情況來選擇變頻器容量，例如軋鋼機機械、粉碎機械、攪拌機等。
D:大慣性負載：如離心機、沖床、水泥廠的旋轉窯，此類負載慣性很大，因此啟動時可能會振盪，電動機減速時有能量回饋。應該用容量稍大的變頻器來加快啟動，避免振盪。配合制動單元消除回饋電能。
2.長期低速動轉，由於電機發熱量較高，風扇冷卻能力降低，因此必須採用加大減速比的方式或改用6 級電機，使電機運轉在較高頻率附近。
3.變頻器安裝地點必需符合標准環境的要求，否則易引起故障或縮短使用壽命；變頻器與驅動馬達之間的距離一般不超過50 米，若需更長的距離則需降低載波頻率或增加輸出電抗器選件才能正常運轉。

G. 變頻器工作原理及控制過程

變頻器工作原理

直流－>振盪電路－>變壓器（隔離、變壓）－>交流輸出

方波信號發生器使直流以50Hz的頻率突變，用正弦和准正弦的振盪器，波形類似於長城的垛口，一上一下的方波，突變數約為5V；再經過信號放大器使突變數擴大至12V左右；經變壓器升壓至220V輸出。

將直流電轉換成交流電有三種方法：

1、用直流電源帶動直流電動機----機械傳動到交流發電機發出交流電；這是一種最古老的方法，但現在仍有人在用，特點是成本低，易維護。目前在大功率轉換中還在使用。

2、用振盪器（就是目前市場上的逆變器）；這是比較先進的方法，成本高，多用於小功率變換；

3、機械振子變換器，其原理就是讓直流電流斷斷續續，通過變壓器後就能在變壓器的次級輸出交流電，這是一種比較老的方法，

(7)單相交直交變頻裝置設計說明擴展閱讀：

變頻器也可用於家電產品。使用變頻器的家電產品中，不僅有電機（例如空調等），還有熒光燈等產品。

用於電機控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。但用於熒光燈的變頻器主要用於調節電源供電的頻率。

變頻器的工作原理被廣泛應用於各個領域。例如計算機電源的供電，在該項應用中，變頻器用於抑制反向電壓、頻率的波動及電源的瞬間斷電。

變頻器主要採用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然後再將直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。

變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的

VVC的控制原理

在VVC中，控制電路用一個數學模型來計算電機負載變化時最佳的電機勵磁，並對負載加以補償。

此外集成於ASIC電路上的同步60°PWM方法決定了逆變器半導體器件（IGBTS）的最佳開關時間。

決定開關時間要遵循以下原則：

數值上最大的一相在1/6個周期（60°）內保持它的正電位或負電位不變。

其它兩相按比例變化，使輸出線電壓保持正弦並達到所需的幅值