變頻器的基礎知識
一、變頻器基礎
vvvf是 variable voltage and variable frequency 的縮寫，意為改變電壓和改變頻率，也就是人們所說的變壓變頻。
我們使用的電源分為交流電源和直流電源，一般的直流電源大多是由交流電源通過變壓器變壓，整流濾波後得到的。交流電源在人們使用電源中佔總使用電源的95％左右。
無論是用於家庭還是用於工廠，單相交流電源和三相交流電源，其電壓和頻率均按各國的規定有各自的標準，如我國大陸規定，直接使用者單相交流電為220v，三相交流電線電壓為380v，頻率為50hz，其它國家的電源電壓和頻率可能與我國的電壓和頻率不同，例如有單相100v/60hz、三相200v/60hz等等，標準的電壓和頻率的交流供電電源叫工頻交流電。
通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作「變頻器」。為了產生可變的電壓和頻率，該裝置首先要把電源的交流電變換為直流電（dc）。把直流電（dc）變換為交流電（ac）的裝置，其科學術語為「inverter」(逆變器)。
由於變頻器裝置中產生變化的電壓或頻率的主要裝置叫「inverter」，故該產品本身就被命名為「inverter」，即變頻器。
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），還有螢光燈等產品。用於電機控制的變頻器，可以改變頻率，從而也可以改變電壓。
但用於螢光燈的變頻器主要用於調節電源供電的頻率。汽車上使用的電池（直流電）產生交流電的裝置也以「inverter」的名稱進行**。
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。
在工業控制領域中，絕大多數是電動控制系統，其最終的控制物件和執行機構均為電機，電機的自動控制系統往往都是通過控制轉速來實現的。上世紀八十年代，隨著電力電子技術的發展，在國外交流變頻調速技術在電機控制系統中開始工業應用，一九九五年以來，該技術傳到中國大陸，近幾年在我國的應用也越來越廣。現在在國外，交流調速傳動系統在很大程度上已取代了直流調速系統而上公升為電氣調速傳動的主流。
三相交流電機的結構簡單、執行可靠、**低廉，在冶金、建材、礦山、化工、紡織、橡膠、機械等工業領域發揮著巨大作用。三相電機調速系統的種類很多，但效率最高、效能最好、應用最廣的是變頻調速，它可以構成高動態效能的交流調速系統來取代直流調速系統。變頻調速是以變頻器向交流電機供電，實現對交流電機的寬範圍內無級調速。
變頻器可把固定電壓、固定頻率的交流電變換為可調電壓、可調頻率的交流電。變頻調速代替直流電機，能夠降低成本，提高執行的可靠性，變頻調速可使每台電機節能30%-----70%，而且在恆轉矩條件下，能降低軸上的輸出功率，既提高了電機效率，又可獲得節能效果。
二、變頻器選型注意事項
變頻器不是在任何情況下都能正常使用，因此使用者有必要對負載、環境要求和變頻器有更多了解。
1、 負載型別和變頻器的選擇：
電動機所帶動的負載不一樣，對變頻器的要求也不一樣。
2、 風機和水幫浦是最普通的負載：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、深水幫浦、泥沙幫浦、快速變化的**噴泉需加大容量）。
3、起重機類負載：這類負載的特點是啟動時衝擊很大，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。
4、 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，例如軋鋼機械、粉碎機械、攪拌機等。
5、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。
其他注意事項：
1、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。
2、 變頻器安裝地點必需符合標準環境的要求，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公尺，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。
三、變頻器使用注意事項
1、物理環境
2、工作溫度。變頻器內部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產品一般要求為0～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時應考慮留有餘地，最好控制在40℃以下。在控制箱中，變頻器的安裝應嚴格遵守產品說明書中的安裝要求，絕對不允許把發熱元件或易發熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。
3、環境溫度。溫度太高且溫度變化較大時，變頻器內部易出現結露現象，其絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發短路事故。必要時，必須在箱中增加乾燥劑和加熱器。
4、腐蝕性氣體。使用環境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能，在這種情況下，應把控制箱製成封閉式結構，並進行換氣。
5、振動和衝擊。裝有變頻器的控制櫃受到機械振動和衝擊時，會引起電氣接觸不良。這時除了提高控制櫃的機械強度、遠離振動源和衝擊源外，還應使用抗震橡皮墊固定控制櫃外和內電磁開關之類產生振動的元器件。
裝置執行一段時間後，應對其進行檢查和維護。
6、電氣環境
7、防止電磁波干擾。變頻器在工作中由於整流和逆變，周圍產生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，櫃內儀表和電子系統，應該選用金屬外殼的,來遮蔽變頻器對儀表的干擾。
所有的元器件均應可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應選用遮蔽控制電纜，且遮蔽層應接地。如果處理不好電磁干擾，往往會使整個系統無法工作，導致控制單元失靈或損壞。
8、防止輸入端過電壓。變頻器電源輸入端往往有過電壓保護，但是，如果輸入端高電壓作用時間長，會使變頻器輸入端損壞。因此，在實際運用中，要核實變頻器的輸入電壓、單相還是三相和變頻器使用額定電壓。
特別是電源電壓極不穩定時要有穩壓裝置，否則會造成嚴重後果。
四、接地
變頻器正確接地是提高控制系統靈敏度、抑制雜訊能力的重要手段，變頻器接地端子e(g)接地電阻越小越好，接地導線截面積應不小於2mm2，長度應控制在20m以內。變頻器的接地必須與動力裝置接地點分開，不能共地。訊號輸入線的遮蔽層，應接至e(g)上，其另一端絕不能接於地端，否則會引起訊號變化波動，使系統振盪不止。
變頻器與控制櫃之間應電氣連通，如果實際安裝有困難，可利用銅芯導線跨接。
五、防雷
在變頻器中，一般都設有雷電吸收網路，主要防止瞬間的雷電侵入，使變頻器損壞。但在實際工作中，特別是電源線架空引入情況下，單靠變頻器的吸收網路是不能滿足要求的。在雷電活躍地區，這一問題尤為重要，如果電源是架空進線，在進線處裝設變頻專用避雷器(選件)，或按規範要求在離變頻器20m的遠處預埋鋼管做專用接地保護。
如果電源是電纜引入，則應做好控制室的防雷系統，以防雷電竄入破壞裝置。實踐表明，基本上能夠有效解決雷擊問題。
六、變頻器基礎知識問答
1、什麼是變頻器？
通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作「變頻器」。為了產生可變的電壓和頻率，該裝置首先要把電源的交流電變換為直流電（dc）。把直流電（dc）變換為交流電（ac）的裝置，其科學術語為「inverter」(逆變器)。
由於變頻器裝置中產生變化的電壓或頻率的主要裝置叫「inverter」，故該產品本身就被命名為「inverter」，即變頻器。
2、變頻器有什麼分類?
變頻器的分類方式很多,這裡主要對交-直-交變頻器進行分類.
①按直流電源的性質分:電流型變頻器和電壓型變頻器.
②按輸出電壓調節方式分:pam方式、pwm方式和高載波變頻率pwm方式.
③按控制方式分:u/f控制、轉差頻率控制、向量控制.
④按電壓等級分:低壓變頻器和高壓變頻器.
⑤按用途分:通用變頻器、專用變頻器、高效能通用變頻器、高頻變頻器和小型變頻器.
3、我們公司的變頻器是屬於哪類?
我們公司的變頻器:
①按直流電源的性質分是屬於電壓型變頻器.
②按輸出電壓調節方式分是屬於高載波變頻率pwm方式.
③按控制方式分是屬於向量控制型的,再進一步說是無速度感測器向量控制型的.
④按電壓等級分是屬於低壓變頻器.具體分220v-240v、380v-480v、660v、1140v.
⑤按用途分是屬於高效能通用變頻器.
4、u/f控制、轉差頻率控制、向量控制的原理是什麼?
u/f控制又稱vvvf控制, vvvf是 variable voltage and variable frequency 的縮寫，意為改變電壓和改變頻率，也就是人們所說的變壓變頻。
為了提高u/f控制的調速精度,通過閉環控制實現轉差補償的方式叫轉差頻率控制.
u/f控制和轉差頻率控制(包括它們改進型的具有轉矩控制功能的u/f控制)變頻器的控制思想都是建立在非同步電動機的靜態數學模型上,因此動態效能指標不高.
向量控制方式是根據交流電動機的動態數學模型,利用座標變換的手段,將交流電動機的定子電流分解成磁場分量電流和轉矩分量電流,並分別加以控制,即模仿自然解耦的直流電動機的控制方式,對電動機的磁場和轉矩分別進行控制,以獲得類似於直流電動機調速系統的動態效能. 採用向量控制方式主要是為了提高變頻器調速的動態效能.
5、高效能通用變頻器的分類?它們各自的特點是什麼？
高效能通用變頻器主要分三類:有速度感測器的向量控制變頻器、無速度感測器的向量控制變頻器、無速度感測器的直接轉矩向量控制變頻器。
有速度感測器的向量控制變頻器是速度的閉環控制，它具有調速範圍廣，轉速控制精度高，在全速度設定範圍內，轉炬上公升時間約為5ms,轉炬波動小於2%額定轉矩，缺點是造價高.
無速度感測器的向量控制變頻器是在有速度感測器的向量控制模式基礎上，去掉速度檢測環節，通過計算來估算電動機速度的反饋值，相對於有速度感測器的向量控制變頻器系統簡單，操作方便，**便宜。
直接轉矩控制是通過實時檢測磁通幅值和轉矩值，分別與磁通和轉矩給定值比較，由磁通和轉矩調節器直接輸出所需要的電壓向量。直接轉矩控制有以下特點：轉矩和磁鏈都採用直接反饋的雙位式砰-砰控制（繼電器控制），從而避開了將定子電流分解成轉矩和勵磁分量，簡化了控制器的結構，但缺點是帶來了轉矩脈動，因而限制了調速範圍。
6、變頻器能用來驅動單相電動機嗎？變頻器可以使用單相電源供電嗎？
變頻器一般不能驅動單相電動機。對於開關起動的單相電動機，在工作點以下將燒毀輔助繞組，對於電容起動和電容運轉的單相電動機將誘發電容**。
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