PAGEPAGE20變頻調速應用技術講座張燕賓（0717－6833317zyanbin@）變頻本來 不姓變頻本來 不姓“節”1．1開發變頻器的初衷1．1．1異步電動機的優點很突出圖1－1籠形轉子異步電動機的構造a）外形b）定子c）轉子（短路繞組）1．圖1－1籠形轉子異步電動機的構造a）外形b）定子c）轉子（短路繞組）（1）籠形轉子異步電動機

（2）繞線轉子異步電動機圖1－2繞線轉子異步電動機的構造圖1－2繞線轉子異步電動機的構造a）外形與接線b）轉子繞組圖1－3三相交流異步電動機的旋轉原理a）三相交變電流b）三相繞組c）旋轉原理2圖1－3三相交流異步電動機的旋轉原理a）三相交變電流b）三相繞組c）旋轉原理 （1）異步電動機是怎樣旋轉起來的？

（2）基本公式 n0—同步轉速，即旋轉磁場的轉速。 n0＝f—電流的頻率；p—磁極對數； nM—轉子轉速。Δn＝n0－nM —轉差s＝＝ —轉差率p2pn0nMΔns備注12300029001000.0335.5～7.5kW2930700.02311～18.5kW2970300.0145～160kW2415001460400.02711～15kW1470300.0218.5～30kW1480200.01337～315kW361000960400.043～5.5kW970300.037.5～30kW980200.0237～250kW

1．1．2異步電動機的缺點也很突出圖1－4生產機械對無級調速的要求舉例1．生產機械對無級調速的要求圖1－4生產機械對無級調速的要求舉例2．異步電動機難以無級調速（1）調pp12345n0300015001000750600（2）調轉子電阻圖1－5調節轉子電阻的調速

1．1．3異步電動機的世紀之夢圖1－5調節轉子電阻的調速圖1－6圖1－6變頻可以調速

1．2電動機的能量轉換過程1．2．1 電動機輸入電功率的過程（能量載體—定子電路）圖1－7定子取用電功率的電路圖1－7定子取用電功率的電路a）電動機輸入電能b）三相電路示意圖c）單相電路示意圖

2．反電動勢圖1－8反電動勢的實質與相關因素a）線圈的自感電動勢b）定子繞組的反電動勢c）相關因素e圖1－8反電動勢的實質與相關因素a）線圈的自感電動勢b）定子繞組的反電動勢c）相關因素圖1－8定子繞組的等效電路a）主磁通和漏磁通b）等效電路圖1－8定子繞組的等效電路a）主磁通和漏磁通b）等效電路 ＝－＋

圖1－9拖動系統的轉矩平衡1．2．2電動機輸出機械能的過程（能量載體—圖1－9拖動系統的轉矩平衡 1．作功要點2． 轉矩平衡方程TM＞TL＋T0→n↑ TM＜TL＋T0→n↓TM＝TL＋T0→n＝C1．2．3定、轉子傳遞能量的過程（能量載體—磁路）圖1－10異步電動機的磁路a）電動機的磁路b）定、轉子磁動勢圖1－10異步電動機的磁路a）電動機的磁路b）定、轉子磁動勢2．轉子的等效電路圖1－11轉子的等效變換電路a）多相電路b）三相等效c）靜止等效電路圖1－11轉子的等效變換電路a）多相電路b）三相等效c）靜止等效電路圖1－1圖1－12磁動勢的平衡a）轉子等效電路b）磁動勢的平衡 ＝－＋＝－＋1．2．4電動機的等效電路圖1－13電動機的等效電路圖1－13電動機的等效電路2．能量傳遞小結圖1－14圖1－14能量傳遞小結休息15分鐘

1．3交－直－交變頻器的構成及演變百年懷胎盼開關！1．3．1交－直－交變頻器的結構與原理百年懷胎盼開關！圖1－15圖1－15交－直－交變頻器框圖2．單相逆變橋圖1－1圖1－16單相逆變橋原理a）V1、V2導通b）負載所得電壓波形c）V3、V4導通3．三相逆變橋 3．變頻方法3．變頻方法

3．變頻方法圖1－1圖1－17變頻方法a）交替導通b）頻率較高c）頻率較低4．圖1－1圖1－18三相逆變橋a）三相逆變電路b）輸出電壓波形4．三相逆變橋

1．3．2逆變器件的條件與發展圖1－19逆變器件承受的電壓和電流圖1－19逆變器件承受的電壓和電流（1）能承受足夠大的電壓和電流。 （2）允許長時間頻繁地接通和關斷。（3）接通和關斷的控制必須十分方便。2．逆變器件的發展圖1－20圖1－20SCR逆變ａ）逆變電路ｂ）電壓波形ｃ）電流波形

（2）普及歸功GTR（BJT）圖1－21圖1－21GTR逆變ａ）逆變電路ｂ）電壓波形ｃ）電流波形（3）提高全靠IGBT圖1－2圖1－22IGBT逆變ａ）逆變電路ｂ）電壓波形ｃ）電流波形

變頻變壓為哪般？1．4變頻變壓為哪般？1．4．1電動機變頻時出現的新問題圖1－23圖1－23頻率下降出現的新問題

2．磁通增大的后果圖1－2圖1－24勵磁電流和飽和程度的關系a）簡單磁路b）磁路在不飽和段c）磁路在深度飽和段3．保持磁通不變的途徑圖1－25保持磁通不變的途徑a）頻率下降的結果b）變頻也要變壓（1）圖1－25保持磁通不變的途徑a）頻率下降的結果b）變頻也要變壓

（2）定量地看（從電動勢的角度）∵ E1＝KEfΦ1 Φ1＝KΦ∴ ＝C→Φ1＝C頂替辦法：＝C→Φ1≈C設 kf＝ kU＝則 kU＝kf →Φ1≈C∴變頻的同時也要變壓，變頻器常稱為VVVF。kU＝kf 時，電壓與頻率的對應關系fXkf＝fX／fNUX＝kUUN50Hz1.0380V40Hz0.8304V30Hz0.6228V20Hz0.4152V10Hz0.276V5Hz0.138V

1．4．2變頻又變壓的具體方法1．ＰＷＭ（脈寬調制）圖1－2圖1－26脈寬調制a）電路框圖b）頻率較高c）頻率較低2．正弦脈寬調制（ＳＰＷＭ）圖1－27正弦脈寬調制圖1－27正弦脈寬調制a）電壓波形b）電流波形圖1－28圖1－28單極性脈寬調制a）頻率較高b）頻率較低（2）雙極性調制圖1－29雙圖1－29雙極性脈寬調制a）雙極性調制的波形b）雙極性調制的工作特點圖1－圖1－30變頻器的輸出電壓

高壓整流高壓整流有特色！1．5．1整流與濾波電路1．濾波電路的特點圖1－3圖1－31整流及濾波電路a）低壓整流濾波電路b）變頻器整流濾波電路（1）不能用π形濾波（2）濾波電容須均壓

圖1－32圖1－32合上電源時的充電過程a）低壓直接充電b）變頻器直接充電c）加入限流電阻3．直流電源指示為安全圖1－3圖1－33直流電路的電源指示

休息15分鐘

“有來有去“有來有去”好交換！1．逆變電路的結構與輸出電壓圖1－34圖1－34逆變電路及其輸出電壓圖1－3圖1－35R、L電路的復習

3．逆變電路的電流路徑圖１－36電動機狀態a）空載示意圖b）矢量圖c）電路圖（1）電動機狀態《nM＜圖１－36電動機狀態a）空載示意圖b）矢量圖c）電路圖圖1－37發電機狀態a）重載示意圖b）矢量圖c）電路圖（2）發電機狀態（nM＞圖1－37發電機狀態a）重載示意圖b）矢量圖c）電路圖

4．關于異步發電機圖1－38各種發電機a）直流發電機b）圖1－38各種發電機a）直流發電機b）同步發電機c）異步發電機圖1－39圖1－39電流矢量圖a）電動機矢量圖b）發電機矢量圖輸入電流輸入電流為啥名堂多？1．6．1輸入電流為啥比輸出電流小？ 1．概述圖1－圖1－40變壓器與變頻器的輸入、輸出電流a）變壓器的輸入、輸出電流b）變頻器的輸入、輸出電流圖1－41圖1－41電動機的電流a）變壓器的輸出電流b）變頻器的輸出電流3．頻率下降時各部分的功率與電流圖1－4圖1－42各部分電流的變化規律功率名稱計算公式頻率下降時的特點功率減小原因負載功率PLTLnL／9550TL不變，nL下降nL下降電動機輸出功率PM2TMnM／9550TM不變，nM下降nM下降電動機輸入功率PM1UMIMcosφ1IM不變，UM下降UM下降直流回路功率PDUDIDUD不變，ID減小ID減小變頻器輸入功率PSUSISλUS不變，IS減小IS減小圖1－43整流及濾波后的電壓波形a）三相交流電壓b）整流及濾波后波形圖1－43整流及濾波后的電壓波形a）三相交流電壓b）整流及濾波后波形1．整流及濾波后的電壓波形 2．低頻帶電動機負載時的電壓波形圖圖1－44低頻帶電動機負載時的電壓波形a）電壓波形b）輸出電流波形

圖1－45輸入電流的波形及其諧波分析a）輸入電流的形成b）輸入電流c）輸入電流的頻諳分析1．6．3輸入電流圖1－45輸入電流的波形及其諧波分析a）輸入電流的形成b）輸入電流c）輸入電流的頻諳分析 1．輸入電流的波形及其頻譜圖1－46滯后電流與諧波電流的功率a）滯后電流的功率b）圖1－46滯后電流與諧波電流的功率a）滯后電流的功率b）5次諧波電流的功率