變頻器的工作原理

所有變頻器的工作原理基本上相同。主要工作方式：三相交流電經橋式整流變為直流電，透過限流電阻R給電容C充電75％時，接觸器M吸合，電阻R被短接，然後直接充電到變頻器的額定電壓。變頻器的CPU當接到啟動訊號時，發出觸發訊號，使驅動電路工作觸發LGBT，將直流電壓變成頻率可調的三相交流電，驅動電機。工作原理圖見圖。

變頻器的選型原則

變頻器選型時要確定以下幾點：

1) 採用變頻的目的；恆壓控制或恆流控制等。

2) 變頻器的負載型別；如葉片泵或容積泵等，特別注意負載的效能曲線，效能曲線決定了應用時的方式方法。

3) 變頻器與負載的匹配問題；

①電壓匹配；變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。

②電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對於特殊的負載如深水泵等則需要參考電機效能引數，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。

④轉矩匹配；這種情況在恆轉矩負載或有減速裝置時有可能發生。

⑤在使用變頻器驅動高速電機時，由於高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用於高速電機的變頻器的選型，其容量要稍大於普通電機的選型。

⑥變頻器如果要長電纜執行時，此時要採取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

⑦對於一些特殊的應用場合，如高溫，高海拔，此時會引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。

變頻器的安裝要求

1、首先確認變頻器的安裝環境：

1）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，變頻器一般應安裝在箱體上部，並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。

2） 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，其絕緣效能就會大大降低，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。在水處理間，一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話，這個問題會比較突出。

3）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，而且還會加速塑膠器件的老化，降低絕緣效能。

4） 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。

5） 電磁波干擾。變頻器在工作中由於整流和變頻，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，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。

2、變頻器和電機的距離確定電纜和佈線方法：

1）變頻器和電機的距離應該儘量的短。這樣減小了電纜的對地電容，減少干擾的發射源。

2） 控制電纜選用遮蔽電纜，動力電纜選用遮蔽電纜或者從變頻器到電機全部用穿線管遮蔽。

3）電機電纜應獨立於其它電纜走線，其最小距離為５００ｍｍ。同時應避免電機電纜與其它電纜長距離平行走線，這樣才能減少變頻器輸出電壓快速變化而產生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應儘可能使它們按９０度角交叉。與變頻器有關的模擬量訊號線與主迴路線分開走線，即使在控制櫃中也要如此。

4） 與變頻器有關的模擬訊號線最好選用遮蔽雙絞線，動力電纜選用遮蔽的三芯電纜（其規格要比普通電機的電纜大檔）或遵從變頻器的使用者手冊。

3、變頻器控制方法：

1）主迴路：電抗器的作用是防止變頻器產生的高次諧波透過電源的輸入迴路返回到電網從而影響其他的受電裝置，需要根據變頻器的容量大小來決定是否需要加電抗器；濾波器是安裝在變頻器的輸出端，減少變頻器輸出的高次諧波，當變頻器到電機的距離較遠時，應該安裝濾波器。雖然變頻器本身有各種保護功能，但缺相保護卻並不完美，斷路器在主迴路中起到過載，缺相等保護，選型時可按照變頻器的容量進行選擇。可以用變頻器本身的過載保護代替熱繼電器。

2） 控制迴路：具有工頻變頻的手動切換，以便在變頻出現故障時可以手動切工頻執行，因輸出端不能加電壓，固工頻和變頻要有互鎖。

4、變頻器的接地：

變頻器正確接地是提高系統穩定性，抑制噪聲能力的重要手段。變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導線的截面不小於4mm，長度不超過5m。變頻器的接地應和動力裝置的接地點分開，不能共地。訊號線的遮蔽層一端接到變頻器的接地端，另一端浮空。變頻器與控制櫃之間電氣相通。

變頻器的整體結構主要由主迴路、驅動電路、開關電源電路、保護檢測電路、通訊介面電路、控制電路等組成。在這些電路中，中央微處理器、數字處理器、ROM、RAM、EPROM等積體電路涉及到程式問題。

下面對主要電路故障分析和處理，做較詳細的介紹：

1）主迴路：主迴路主要由整流電路、限流電路、濾波電路、制動電路、逆變電路和檢測電路的感測部分組成。

2）整流電路：整流電路實際上就是一塊整流塊。它的作用是把三相（或單相）50Hz/380V（220V）的交流電源，透過整流模組的橋式整流變成脈動直流電。若整流模組中的一個或多個整流二極體開路損壞，導致主迴路PN電壓值或無電壓值。整流模組的一個或多個整流二極體短路損壞，導致變頻器輸入電源短路，供電電源跳閘，變頻器無法接上電源。

市電和工業用電都是50HZ的交流電，它可以直接拖動交流電機執行，電機的轉速是恆定的，不能調速。大家知道交流電機的轉速與電源的頻率成比例，如果能改變電源的頻率，就可實現交流機調速。變頻器能把固定頻率的交流電，變成頻率可調的交流電。變頻形式有‘交/交’變頻和‘交/直/交’變頻，‘交/交’變頻主要應用在大電機控制上，很少能遇到。‘交/直/交’變頻主要應用在中小電機控制上。

電器的變頻一般指的是電器中電機轉速的控制採用了變頻技術，例如變頻洗衣機、變頻空調、變頻冰箱等。

變頻優點

相對於非變頻的電器，要實現電機轉速連續變化是比較難的。我們常看到的一般是轉速有幾個檔，如高速檔、中速檔、低速檔，就像電風扇一樣。

對於定頻空調我們的感受可能更深一點，室外機有時候在轉，有時候會停下來，再過一下又重新轉起來。這種現象的原因是房間內的溫度達到了設定溫度，而室外機壓縮機內電機的轉速不能下降，如果不停下來的話房間裡的溫度會過冷或者過熱，所以造成時停時開的現象。

如果用變頻空調，就不會出現時開時停的現象。在體驗上不會感到房間溫度的較大變化，會感到比較舒服。

還有一點就是廣告中常提到的省電，由於電機不會時開時關，避免了電機啟動時的多次電流衝擊，且電機後期一般運轉在低速狀態，這樣會比定頻省電。這些是我能想到的優點的原因。

變頻原理

電機變頻調速主要是應用三相逆變的原理，整個過程為:

先將輸入的單相電源電壓整流成直流電壓；再將該直流電壓透過三相逆變橋變成相位差為120度的三相交流電壓；最後將該三相電壓供給電機；

下面是整個變頻調速技術的功能結構框圖:

其中的三相逆變橋為變頻技術的核心，如下圖:

三相逆變橋為6個IGBT組成，每兩個IGBT上下串聯組成一相，每相中上面的IGBT稱為上橋臂，下面的IGBT稱為下橋臂。上橋臂和下橋臂的IGBT不能同時開通，否者很可能會導致IGBT損壞。

那麼這6個IGBT如何開關才會產生三相互差120度的三相電壓? 一般是用SPWM調製技術或SVPWM調製技術，由於這兩種脈寬調製技術相對較複雜，就不在這裡展開。

口口木的筆記 於杭州 2019-1-27

電器的變頻原理說起來也簡單，就是把工頻交流電轉換為電壓和頻率可變的交流電以供用電器使用，來達到節能、高效的目的。

變頻家電的原理簡述

中國民用電採用的電壓等級為220V 50HZ，大多數家用電器的額定電壓和頻率也都是這個等級，而變頻家電的原理就是在原來的這個基礎上，加了一個變頻系統，將輸入的工頻電經過整流成直流之後，由儲能裝置儲存，再由逆變器將直流電逆變為不同電壓和頻率的交流電，以供負載使用，其過程就是一個交流變直流，然後直流再變交流的過程。

比如家用電器中的變頻空調、冰箱，變頻風扇和變頻洗衣機等，這些變頻家電並不是直接使用的220V 50HZ的交流電，而是隨著電器的工作情況，將固定的交流電頻率改變，使電機執行在不同的狀態，來調節電機的轉速。比如變頻冰箱，當冰箱內的溫度升高時，壓縮機可以以最大的運轉速度來執行，使冰箱內的溫度迅速降低，而在溫度降低到設定值之後，壓縮機又可以低速運轉來維持冰箱內的溫度，控溫效果更好、更省電。這都依賴於冰箱中的變頻控制系統和變頻壓縮機的支援。

變頻家電的優點

一、節能省電。變頻家電相對於定頻家電在長時間執行時更省電，這是毋庸置疑的，不過在短時間內節能效果不是很明顯。比如空調，對於每天只開啟兩三個小時的使用者來說，定頻和變頻區別不大。

二、控溫精準。變頻和定頻在控溫方式上有所區別，還是以空調具體，變頻是持續執行，需要時高速運轉，不需要時也要低速維持溫度。而定頻是間斷式執行，需要時定速運轉，到達設定值之後停止運轉，等溫度差到一定值之後，再次開啟運轉，會令人感覺忽冷忽熱，所以變頻家電的控溫更加精準，令人感覺更加舒服。

除了以上優點，變頻家電在噪音控制、電源要求等方面都要好一些，不過也並不是所有的粘上變頻的東西就是好的，變頻家電的價格一般要比定頻的要貴很多，還是要根據實際需求來選擇合適自己的產品為好。