解密變頻器內部原理工作結構

變頻器主要原理就是交變直變交，交流變直流，然后直流變交流的過程，由整流（交流變成直流）、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么能夠自由地改變？

　　　　*1: r/min
　　　　電機旋轉速度單位：每分鐘旋轉次數，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（以后簡稱為電機）的旋轉速度近似地確決于電機的極數和頻率。由電機的工作原理決定電機的極數是固定不變的。由于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后再供給電機，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：改變頻率和電壓是比較優的電機控制方法

　　如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時會使電機出于過電壓（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，比較高只能是等于電機的額定電壓。

　　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比較大轉矩要小于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. 當變頻器調速到大于50Hz頻率時，電機的輸出轉矩將降低

　　　　通常的電機是按50Hz電壓設計制造的，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恒轉矩調速. (T=Te, P<=Pe)
　　　　變頻器輸出頻率大于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。
　　　　當電機以大于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恒功率調速. (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, 變頻器的比較大輸出電壓電流還只能為380V/30A. 很顯然輸出功率不變. 所以我們稱之為恒功率調速.

　　　　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
　　　　對于電機來說, 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, 小于50Hz時, 由于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. 這也就是為什么通常用變頻器的過流能力來描述其過載(轉矩)能力. 并稱為恒轉矩調速(額定電流不變-->比較大轉矩不變)

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