vvvf逆变器原理

变频器原理的变频器基础原理

        1: VVVF 是 Variable Voltage and Variable Frequency 的缩写，意为改变电压和改变频率，也就是人们所说的变压变频。

       2: CVCF 是 Constant Voltage and Constant Frequency 的缩写，意为恒电压、恒频率，也就是人们所说的恒压恒频。

       VVC的控制原理

       在VVC中，控制电路用一个数学模型来计算电机负载变化时最佳的电机励磁，并对负载加以补偿。

       此外集成于ASIC电路上的同步60°PWM方法决定了逆变器半导体器件（IGBTS）的最佳开关时间。

       决定开关时间要遵循以下原则：

       数值上最大的一相在1/6个周期（60°）内保持它的正电位或负电位不变。

       其它两相按比例变化，使输出线电压保持正弦并达到所需的幅值（如下图）

       与正弦控制PWM不同，VVC是依据所需输出电压的数字量来工作的。这能保证变频器的输出达到电压的额定值，电机电流为正弦波，电机的运行与电机直接接市电时一样。

       由于在变频器计算最佳的输出电压时考虑了电机的常数（定子电阻和电感），所以可得到最佳的电机励磁。

       因为变频器连续的检测负载电流，变频器就能调节输出电压与负载相匹配，所以电机电压可适应电机的类型，跟随负载的变化。

       VVC+的控制原理是将矢量调制的原理应用于固定电压源PWM逆变器。这一控制建立在一个改善了的电机模型上，该电机模型较好的对负载和转差进行了补偿。

       因为有功和无功电流成分对于控制系统来说都是很重要的，控制电压矢量的角度可显著的改善0-12HZ范围内的动态性能，而在标准的PWM U/F驱动中0-10HZ范围一般都存在着问题。

       利用SFAVM或60°AVM原理来计算逆变器的开关模式，可使气隙转矩的脉动很小（与使用同步PWM的变频器相比）。

       用户可以选择自己最喜爱的工作原理，或者由逆变器依据散热器的温度来自动选择控制原理。如果温度低于75°C采用SFAVM原理来控制，当温度高于75℃时就应用60°AVM原理。

       以下给出这两个原理的概要 选择 逆变器最大的开关频率 特点 SFAVM 最大8kHz 1. 与同步60°PWM(VVC)相比，转矩纹波小

       2. 无“换挡”

       3. 逆变器的开关损耗大 60°AVM 最大14kHz 1. 逆变器的开关损耗减少（与SFAVM相比减少1/3）

       2. 与同步60°PWM(VVC)相比转矩纹波小

       3. 与SFAVM相比转矩纹波相对大些

       如上图所示，电机模型为负载补偿器和电压矢量发生器分别计算额定的空载值ISX0，Isy0和I0，θ0。知道实际的空载值就有可能更准确地估计电机轴的负载转矩。

       与V/f控制相比，电压矢量控制在低速时很有利，传动的动特性可得到明显的改善。此外因为控制系统能更好地估计负载转矩，给出电压和电流的矢量值，与标量（仅有大小的值）控制的情况相比，电压矢量控制还能得到很好的静态特征。 自六十年代后期以来，由于微处理器和半导体技术的发展及其价格的降低，使变频器发生了很大的变化。但是，变频器的基本原理并没有变。

       变频器可以分为四个主要部分：

       1、整流器。它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。整流器有两种基本类型---可控和不可控的。

       2、中间电路。它有以下三种类型：

       a) 将整流电压变换成直流电流。

       b) 使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。

       c) 将整流后固定的直流电压变换成可变的直流电压。

       3、逆变器。它产生电动机电压的频率。另外，一些逆变器还可以将固定的直流电压变换成可变的交流电压。

       4、控制电路。它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这部分的信号。具体被控制的部分取决于各个变频器的设计。如下图：

       上图示出变频器不同的设计及控制原理。图中：

       1- 可控整流器，

       2- 不可控整流器，

       3- 可变直流电流的中间电路，

       4- 固定直流电压的中间电路，

       5- 可变直流电压的中间电路，

       6- 脉冲幅度调试逆变器，

       7- 脉冲宽度调制逆变器。

       电流逆变器：CSI（1+3+6）

       脉冲幅度调制逆变器：PAM（1+4+7），（2+5+7）

       脉冲宽度调制逆变器：PAM/VVC(2+4+7)

       为了全面，还应该简要的提一下没有中间电路的直接变频器。这种变频器用于功率等级不兆瓦级的地方，它们直接将50Hz电源变换为一个低频电源，其最大输出频率为30Hz。

       整流器

       变频器中的整流器可由二极管或晶闸管单独构成，也可由两者共同构成。由二极管构成的是不可控整流器，有晶闸管构成的是可控整流器。二极管和晶闸管都用的整流器是半控整流器。

       中间电路

       中间电路可看做是一个能量的存储装置，电动机可以通过逆变器从中间电路获得能量。和逆变器不同，中间电路可根据三种不同的原理构成。

       在使用电源逆变器时，中间电路由一个大的电感线圈构成，它只能与可控整流器配合使用。电感线圈将整流器输出的可变电流电压转换成可变的直流电流。电机电压的大小取决于负载的大小。

       中间电路的滤波器使斩波器输出的方波电压变得平滑。滤波器的电容和电感使输出电压在给定频率下维持一定。

       中间电路还能提供如下一些附加功能，这取决于中间电路的设计。例如：

       l使整流器和逆变器解耦

       l减少谐波

       l 储存能量以承受断续的负载波动

       逆变器

       逆变器是变频器最后一个环节，其后与电动机相联。它最终产生适当的输出电压。

       变频器通过使输出电压适应负载的办法，保证在整个控制范围内提供良好的运行条件。这方法是将电机的励磁维持在最佳值。

       逆变器可以从中间电路得到以下三者之一。

       l 可变直流电流

       l 可变直流电压

       l 固定直流电压

       在以上每种情况下，逆变器都要确保给电机提供可变的量。换句话说，电动机电压的频率总是由逆变器产生的。如果中间电路提供的电流或电压是可变的，逆变器只需调节频率即可。如果中间电路只提供固定的电压，则逆变器既要调节电动机的频率，还要调节电动机的电压。

       晶闸管在很大程度上被频率更好的晶体管所取代，因为晶体管可以跟快速地导通和关断。开关频率取决于所用的半导体器件，典型的开关频率在300Hz到20KHz之间。

       逆变器中的半导体器件，由控制电路产生的信号使其导通和关断。这些信号可以受到不同的控制。

三菱变频器的工作原理

       三菱变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。本文将深入探究三菱变频器的工作原理，帮助读者更好地了解该装置。

整流部分

       整流部分为三相桥式不可控整流器，将工频交流电源通过整流器转换成直流电源。

中间直流环节

       中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。

逆变部分

       逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形。

控制部分

       三菱变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。

工作方式

       三菱变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。

变频器原理的介绍

       变频器（Variable Frequency Drive，VFD）是一种用于控制交流电机的电子设备，可以将电源电压和频率调整为可变的电压和频率，从而控制电机的运行状态和转速。变频器的原理主要是通过对输入的交流电进行整流、滤波、逆变等处理，实现对输出电压和频率的精确调节和控制。下面是具体的介绍：

       整流和滤波：变频器内部通过整流电路将交流电转换为直流电，并通过电容器等滤波器消除电压和电流的波动，使输出的直流电更加平稳和稳定。这个阶段也被称为前级。

       逆变器：变频器内部的逆变器将直流电转换为可变频率、可变电压的交流电，以控制电机的转速和运行状态。逆变器通常由高压IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）等功率器件和控制电路组成。逆变器通过对IGBT的开关时间和频率等参数进行调节，控制输出的交流电压和频率，从而实现对电机的精确控制。

       控制系统：控制系统主要负责对变频器的运行状态和输出进行监测和控制，以确保电机的稳定运行和控制精度。控制系统通常采用闭环控制方式，通过反馈控制电路对电机的转速、电流、温度等参数进行实时监测和调节。同时，控制系统还可以通过网络通信和数据采集等技术，实现对变频器的远程监控和控制。

       总之，变频器的原理是通过整流、滤波、逆变等处理，将输入的交流电转换为可变频率、可变电压的交流电输出，以控制电机的转速和运行状态。变频器应用广泛，适用于各种类型的交流电机，具有精度高、能效高、运行稳定等优点。在实际应用中，需要根据具体的负载类型、运行环境和要求等因素，选择合适的变频器和控制策略，以确保设备的稳定运行和良好使用效果。

三相交流异步电动机变频器的工作原理是什么

       工作原理：

       变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。

       频器控制原理图设计：

       1) 首先确认变频器的安装环境；

       I.工作温度。变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为0～55℃，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40℃以下。在控制箱中，变频器一般应安装在箱体上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。

       II. 环境温度。温度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时，必须在箱中增加干燥剂和加热器。在水处理间，一般水汽都比较重，如果温度变化大的话，这个问题会比较突出。

       III.腐蚀性气体。使用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能。

       IV. 振动和冲击。装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。淮安热电就出现这样的问题。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。设备运行一段时间后，应对其进行检查和维护。

       V. 电磁波干扰。变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。

       2) 变频器和电机的距离确定电缆和布线方法；

       I.变频器和电机的距离应该尽量的短。这样减小了电缆的对地电容，减少干扰的发射源。

       II. 控制电缆选用屏蔽电缆，动力电缆选用屏蔽电缆或者从变频器到电机全部用穿线管屏蔽。

       III.电机电缆应独立于其它电缆走线，其最小距离为500mm。同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线，这样才能减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰。如果控制电缆和电源电缆交叉，应尽可能使它们按90度角交叉。与变频器有关的模拟量信号线与主回路线分开走线，即使在控制柜中也要如此。

       IV. 与变频器有关的模拟信号线最好选用屏蔽双绞线，动力电缆选用屏蔽的三芯电缆（其规格要比普通电机的电缆大档）或遵从变频器的用户手册。

       3) 变频器控制原理图；

       I.主回路：电抗器的作用是防止变频器产生的高次谐波通过电源的输入回路返回到电网从而影响其他的受电设备，需要根据变频器的容量大小来决定是否需要加电抗器；滤波器是安装在变频器的输出端，减少变频器输出的高次谐波，当变频器到电机的距离较远时，应该安装滤波器。虽然变频器本身有各种保护功能，但缺相保护却并不完美，断路器在主回路中起到过载，缺相等保护，选型时可按照变频器的容量进行选择。可以用变频器本身的过载保护代替热继电器。

       II. 控制回路：具有工频变频的手动切换，以便在变频出现故障时可以手动切工频运行，因输出端不能加电压，固工频和变频要有互锁。

       4) 变频器的接地；

       变频器正确接地是提高系统稳定性，抑制噪声能力的重要手段。变频器的接地端子的接地电阻越小越好，接地导线的截面不小于4mm，长度不超过5m。变频器的接地应和动力设备的接地点分开，不能共地。信号线的屏蔽层一端接到变频器的接地端，另一端浮空。变频器与控制柜之间电气相通。

       变频器控制柜设计：

       变频器应该安装在控制柜内部，控制柜在设计时要注意以下问题

       1) 散热问题：变频器的发热是由内部的损耗产生的。在变频器中各部分损耗中主要以主电路为主，约占98%，控制电路占2%。为了保证变频器正常可靠运行，必须对变频器进行散热我们通常采用风扇散热；变频器的内装风扇可将变频器的箱体内部散热带走，若风扇不能正常工作，应立即停止变频器运行；大功率的变频器还需要在控制柜上加风扇，控制柜的风道要设计合理，所有进风口要设置防尘网，排风通畅，避免在柜中形成涡流，在固定的位置形成灰尘堆积；根据变频器说明书的通风量来选择匹配的风扇，风扇安装要注意防震问题。

       2) 电磁干扰问题：

       I.变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰，而且会产生高次谐波，这种高次谐波会通过供电回路进入整个供电网络，从而影响其他仪表。如果变频器的功率很大占整个系统25%以上，需要考虑控制电源的抗干扰措施。

       II.当系统中有高频冲击负载如电焊机、电镀电源时，变频器本身会因为干扰而出现保护，则考虑整个系统的电源质量问题。

       3) 防护问题需要注意以下几点：

       I.防水防结露：如果变频器放在现场，需要注意变频器柜上方不的有管道法兰或其他漏点，在变频器附近不能有喷溅水流，总之现场柜体防护等级要在IP43以上。

       II. 防尘：所有进风口要设置防尘网阻隔絮状杂物进入，防尘网应该设计为可拆卸式，以方便清理，维护。防尘网的网格根据现场的具体情况确定，防尘网四周与控制柜的结合。

       处要处理严密。

       III.防腐蚀性气体：在化工行业这种情况比较多见，此时可以将变频柜放在控制室中。

       变频器接线规范：

       信号线与动力线必须分开走线：使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为了减少模拟量受来自变频器和其它设备的干扰，请将控制变频器的信号线与强电回路（主回路及顺控回路）分开走线。距离应在30cm以上。即使在控制柜内，同样要保持这样的接线规范。该信号与变频器之间的控制回路线最长不得超过50m。

       信号线与动力线必须分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部：连接PLC和变频器的信号线如果不放置在金属管道内，极易受到变频器和外部设备的干扰；同时由于变频器无内置的电抗器，所以变频器的输入和输出级动力线对外部会产生极强的干扰，因此放置信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处，以保证信号线与动力线的彻底分开。

       1) 模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格为0.75mm2。在接线时一定要注意，电缆剥线要尽可能的短（5-7mm左右），同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其它设备接触引入干扰。

       2) 为了提高接线的简易性和可靠性，推荐信号线上使用压线棒端子。

       变频器的运行和相关参数的设置：

       变频器的设定参数多，每个参数均有一定的选择范围，使用中常常遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作的现象。

       控制方式：即速度控制、转距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。

       最低运行频率：即电机运行的最小转速，电机在低转速下运行时，其散热性能很差，电机长时间运行在低转速下，会导致电机烧毁。而且低速时，其电缆中的电流也会增大，也会导致电缆发热。

       最高运行频率：一般的变频器最大频率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高频率将使电机高速运转，这对普通电机来说，其轴承不能长时间的超额定转速运行，电机的转子是否能承受这样的离心力。

       载波频率：载波频率设置的越高其高次谐波分量越大，这和电缆的长度，电机发热，电缆发热变频器发热等因素是密切相关的。

       电机参数：变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。

       跳频：在某个频率点上，有可能会发生共振现象，特别在整个装置比较高时；在控制压缩机时，要避免压缩机的喘振点。

       常见故障分析：

       1) 过流故障：过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均，输出短路等原因引起的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载变频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已环，需要更换变频器。

       2) 过载故障：过载故障包括变频过载和电机过载。其可能是加速时间太短，电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。

       3) 欠压：说明变频器电源输入部分有问题，需检查后才可以运行。

vvvf变频和cvcf恒压变频功能如何实现

       VVVF和CVCF都用于控制逆变器电路，但应用不同。

       VVVF控制的逆变器连接电机，通过同时改变频率和电压，达到磁通恒定（可以用反电势/频率近似表征）和控制电机转速（和频率成正比）的目的，所以多应用在变频器中，属于工业自动化领域。

       CVCF控制的逆变器为恒压恒频电源，配合蓄电池可以构成不间断电源（Uninterruptible Power Supply—UPS）或应急电源（Emergency Power Supply—EPS），防止突然断电。这在办公自动化、IT、通信业都用得比较多。

VVVF指的是什么？作用如何

       斩波调压是指列车牵引电动机的调速方式,* G3 ]1 u6 i% O) I7 T+ O2 d8 u

       ps:斩波器：斩波器是接在恒定直流电源和负载电路之间，用以改变加到负载电路上的直流电压平均值的一种变流装置。利用这种装置改变直流电机端电压的方式来改变电机转速，从而达到对列车的调速。

       3 L' p% s* ~* Q上海轨道交通俱乐部凸轮调阻:相当于用凸轮片逐级切除电阻，达到调速方式

       2 S% y7 y6 d/ k) I上海轨道交通俱乐部VVVF(变频变压逆变器)：改变频率，从而改变电机电压，也就可以调节车速。# E' R i5 x2 Z- W4 M: N; A6 c

       ps:VVVF具体的说是一种逆变(逆变:交流---直流----交流)器,可变频变压,牵引时由他对输入电流电波(交流正旋波)进行斩波,并通过GTO或IGBT(后者名称好象叫做象门极可关断晶闸管开关,有三个输出端)的开通与关闭,将已经被斩成一段一段的正旋交流电波输送给三相异步交流发电机驱动列车,在制动时将列车的动能转变为电能回溃电网,也就是所谓的电流回生制动.这种技术的列车电流上升均匀,励磁结构逐步被建立,所以启动时非常之稳.但是由于种种原因,地铁上部分VVVF车没有能够达到回生制动,依然是把转化过来的电能消耗在电阻带上.

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