變頻器基礎(chǔ)原理知識(shí)1、 什么是變頻器？變頻器由幾部分組成？變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)載保護(hù)等功能。變頻器由兩大部分組成，即主電路和控制電路。（1）主電路包括整流濾波電路、逆變電路、制動(dòng)單元。（2）控制電路包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、鍵盤與顯示、內(nèi)部接口及信號(hào)檢測(cè)與傳遞、供電電源、外接控制端子等。2、 PWM和PAM的不同點(diǎn)是什么？PWM是英文PulseWidthModulation（脈沖寬度調(diào)制）縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式。PAM是英文PulseAmplitudeModulation（脈沖幅值調(diào)制）縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。3、 電壓型與電流型有什么不同？變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。4、 為什么變頻器的電壓與頻率成比例的改變？任何電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩都是電流和磁通相互作用的結(jié)果，電流是不允許超過(guò)額定值的，否則將引起電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱。因此，如果磁通減小，電磁轉(zhuǎn)矩也必減小，導(dǎo)致帶載能力降低。由公式E=4.44*K*F*N*①可以看出，在變頻調(diào)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的磁路隨著運(yùn)行頻率fX是在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，它極容易使電動(dòng)機(jī)的磁路嚴(yán)重飽和，導(dǎo)致勵(lì)磁電流的波形嚴(yán)重畸變，產(chǎn)生峰值很高的尖峰電流。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓，使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種控制方式多用于風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能型變頻器。5、變頻器安裝時(shí)布線的主要原則是什么？（1）當(dāng)外圍設(shè)備與變頻器共用一供電系統(tǒng)時(shí)，要在輸入端安裝噪聲濾波器，或?qū)⑵渌O(shè)備用隔離變壓器或電源濾波器進(jìn)行噪聲隔離。（2）當(dāng)外圍設(shè)備與變頻器裝入同一控制柜中且布線又很接近變頻器時(shí)，應(yīng)將易受變頻器干擾的外圍設(shè)備及信號(hào)線遠(yuǎn)離變頻器安裝；信號(hào)線使用屏蔽電纜線，屏蔽層接地；在變頻器的輸入輸出側(cè)安裝無(wú)線電噪聲濾波器（3）避免信號(hào)線與動(dòng)力線平行布線或捆扎成束布線；易受影響的外圍設(shè)備應(yīng)盡量遠(yuǎn)離變頻器安裝；易受影響的信號(hào)線盡量遠(yuǎn)離變頻器的輸入輸出電纜。（4）當(dāng)操作臺(tái)與控制柜不在一處或具有遠(yuǎn)方控制信號(hào)線，要對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行屏蔽，并特別注意各連接環(huán)節(jié)，以避免干擾信號(hào)串入。6、 采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)的起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩怎樣？采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著電機(jī)的加速相應(yīng)提高頻率和電壓，起動(dòng)電流被限制在150%額定電流以下（根據(jù)機(jī)種不同，為125%~200%）。用工頻電源直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流為額定電流6~7倍，因此，將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動(dòng)可以平滑地起動(dòng)（起動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng)）。起動(dòng)電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩；對(duì)于帶有轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能的變頻器，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為100%以上，可以帶全負(fù)載起動(dòng)。7、 V/f模式是什么意思？頻率下降時(shí)電壓V也成比例下降，這個(gè)問(wèn)題已在回答4說(shuō)明。V與f的比例關(guān)系是考慮了電機(jī)特性而預(yù)先決定的，通常在控制器的存儲(chǔ)裝置（ROM）中存有幾種特性，可以用開(kāi)關(guān)或標(biāo)度盤進(jìn)行選擇。8、 按比例地改V和f時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩如何變化？頻率下降時(shí)完全成比例地降低電壓，那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變，將造成在低速下產(chǎn)生地轉(zhuǎn)矩有減小的傾向。因此，在低頻時(shí)給定V/f,要使輸出電壓提高一些，以便獲得一定地起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這種補(bǔ)償稱增強(qiáng)起動(dòng)?？梢圆捎酶鞣N方法實(shí)現(xiàn)，有自動(dòng)進(jìn)行的方法、選擇V/f模式或調(diào)整電位器等方法。9、變頻器的主電路由整流、濾波和逆變?nèi)蟛糠纸M成，試述各部分的工作過(guò)程。（1）整流電路是由6只二極管組成，利用二極管的單向?qū)щ娦詫⑷喙ゎl交流電全波整流為脈動(dòng)直流電。（2）濾波電路由2只電容構(gòu)成，利用電容電壓不能突變的原理，將整流后的脈動(dòng)直流電波動(dòng)程度減小。（3）逆變電路是由6只IGBT組成的三相逆變橋，三相逆變橋由計(jì)算機(jī)控制將直流電逆變?yōu)槿郤PWM波，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作。10、 對(duì)于一般電機(jī)的組合是在60Hz以上也要求轉(zhuǎn)矩一定，是否可以？通常情況下時(shí)不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）電壓不變，大體為恒功率特性，在高速下要求相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，必須注意電機(jī)與變頻器容量的選擇。11、 所謂開(kāi)環(huán)是什么意思？

給所使用的電機(jī)裝置設(shè)速度檢出器（PG），將實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進(jìn)行控制的，稱為“閉環(huán)”，不用PG運(yùn)轉(zhuǎn)的就叫作“開(kāi)環(huán)”。通用變頻器多為開(kāi)環(huán)方式，也有的機(jī)種利用選件可進(jìn)行PG反饋.無(wú)速度傳感器閉環(huán)控制方式是根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型根據(jù)磁通推算電機(jī)的實(shí)際速度，相當(dāng)于用一個(gè)虛擬的速度傳感器形成閉環(huán)控制。12、實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)于給定速度有偏差時(shí)如何辦？開(kāi)環(huán)時(shí)，變頻器即使輸出給定頻率，電機(jī)在帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi)（1%~5%）變動(dòng)。對(duì)于要求調(diào)速精度比較高，即使負(fù)載變動(dòng)也要求在近于給定速度下運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，可采用具有PG反饋功能的變頻器（選用件）。13、恒壓給水專用變頻器有哪些系統(tǒng)功能？（1）沉睡（睡眠）功能：當(dāng)變頻器輸出頻率已經(jīng)下降到下限頻率，而壓力仍偏高時(shí)，水泵應(yīng)停止工作。（2）喚醒（蘇醒）功能：當(dāng)壓力小于某一下限值時(shí)，應(yīng)使變頻器重新開(kāi)始工作。（3）定時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)功能（4）自動(dòng)（手動(dòng)）巡檢功能，以防止水泵長(zhǎng)期不運(yùn)行而銹死。（5）PID的調(diào)節(jié)功能，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率，使壓力恒定（6）多種保護(hù)及故障報(bào)警功能，如斷相、過(guò)載、欠壓等保護(hù)及報(bào)警功能。14、 失速防止功能是什么意思？如果給定的加速時(shí)間過(guò)短，變頻器的輸出頻率變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)轉(zhuǎn)速（電角頻率）的變化，變頻器將因流過(guò)過(guò)電流而跳閘，運(yùn)轉(zhuǎn)停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，就要檢出電流的大小進(jìn)行頻率控制。當(dāng)加速電流過(guò)大時(shí)適當(dāng)放慢加速速率。減速時(shí)也是如此。兩者結(jié)合起來(lái)就是失速功能。15、 有加速時(shí)間與減速時(shí)間可以分別給定的機(jī)種，和加減速時(shí)間共同給定的機(jī)種，這有什么意義？加減速可以分別給定的機(jī)種，對(duì)于短時(shí)間加速、緩慢減速場(chǎng)合，或者對(duì)于小型機(jī)床需要嚴(yán)格給定生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間的場(chǎng)合是適宜的，但對(duì)于風(fēng)機(jī)傳動(dòng)等場(chǎng)合，加減速時(shí)間都較長(zhǎng)，加速時(shí)間和減速時(shí)間可以共同給定。16、 什么是再生制動(dòng)？電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中如果降低指令頻率，則電動(dòng)機(jī)變?yōu)楫惒桨l(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，作為制動(dòng)器而工作，這就叫作再生（電氣）制動(dòng)。17、 是否能得到更大的制動(dòng)力？從電機(jī)再生出來(lái)的能量貯積在變頻器的濾波電容器中，由于電容器的容量和耐壓的關(guān)系，通用變頻器的再生制動(dòng)力約為額定轉(zhuǎn)矩的10%~20%。如采用選用件制動(dòng)單元，可以達(dá)到50%~100%。18、 請(qǐng)說(shuō)明變頻器的保護(hù)功能？保護(hù)功能可分為以下兩類：（1）檢知異常狀態(tài)后自動(dòng)地進(jìn)行修正動(dòng)作，如過(guò)電流失速防止，再生過(guò)電壓失速防止。（2）檢知異常后封鎖電力半導(dǎo)體器件PWM控制信號(hào)，使電機(jī)自動(dòng)停車。如過(guò)電流切斷、再生過(guò)電壓切斷、半導(dǎo)體冷卻風(fēng)扇過(guò)熱和瞬時(shí)停電保護(hù)等。19、 不采用軟起動(dòng)，將電機(jī)直接投入到某固定頻率的變頻器時(shí)是否可以？在很低的頻率下是可以的，但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動(dòng)的條件相近。將流過(guò)大的起動(dòng)電流（6~7倍額定電流），由于變頻器切斷過(guò)電流，電機(jī)不能起動(dòng)。20、 電機(jī)超過(guò)60Hz運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題？超過(guò)60Hz運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1）機(jī)械和裝置在該速下運(yùn)轉(zhuǎn)要充分可能（機(jī)械強(qiáng)度、噪聲、振動(dòng)等）。（2）電機(jī)進(jìn)入恒功率輸出范圍，其輸出轉(zhuǎn)矩要能夠維持工作（風(fēng)機(jī)、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加，所以轉(zhuǎn)速少許升高時(shí)也要注意）。（3）產(chǎn)生軸承的壽命問(wèn)題，要充分加以考慮。（4）對(duì)于中容量以上的電機(jī)特別是2極電機(jī)，在60Hz以上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要與廠家仔細(xì)商討。21、 變頻器本身消耗的功率有多少？它與變頻器的機(jī)種、運(yùn)行狀態(tài)、使用頻率等有關(guān)，但要回答很困難。不過(guò)在60Hz以下的變頻器效率大約為94%~96%，據(jù)此可推算損耗，但內(nèi)藏再生制動(dòng)式（FR-K）變頻器，如果把制動(dòng)時(shí)的損耗也考慮進(jìn)去，功率消耗將變大，對(duì)于操作盤設(shè)計(jì)等必須注意。22、想用變頻器傳動(dòng)帶有改善功率因數(shù)用電容器的電機(jī)，電機(jī)卻不動(dòng)，請(qǐng)說(shuō)明原因。變頻器的電流流入改善功率因數(shù)用的電容器，由于其充電電流造成變頻器過(guò)電流（OCT）,所以不能起動(dòng)，作為對(duì)策，請(qǐng)將電容器拆除后運(yùn)轉(zhuǎn)，至于改善功率因數(shù)，在變頻器的輸入側(cè)接入AC電抗器是有效的。23、 變頻器的壽命有多久？變頻器雖為靜止裝置，但也有像濾波電容器、冷卻風(fēng)扇那樣的消耗器件，如果對(duì)它們進(jìn)行定期的維護(hù)，可望有10年以上的壽命。24、 變頻器內(nèi)藏有冷卻風(fēng)扇，風(fēng)的方向如何？風(fēng)扇若是壞了會(huì)怎樣？對(duì)于小容量也有無(wú)冷卻風(fēng)扇的機(jī)種。有風(fēng)扇的機(jī)種，風(fēng)的方向是從下向上，所以裝設(shè)變頻器的地方，上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機(jī)械器材。還有，變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風(fēng)扇發(fā)生故障時(shí)，由電扇停止檢測(cè)或冷卻風(fēng)扇上的過(guò)熱檢測(cè)進(jìn)行保護(hù)25、 濾波電容器為消耗品，那么怎樣判斷它的壽命？

作為濾波電容器使用的電容器，其靜電容量隨著時(shí)間的推移而緩緩減少，定期地測(cè)量靜電容量，以達(dá)到產(chǎn)品額定容量的85%時(shí)為基準(zhǔn)來(lái)判斷壽命。26、 裝設(shè)變頻器時(shí)安裝方向是否有限制。應(yīng)基本收藏在盤內(nèi)，問(wèn)題是采用全封閉結(jié)構(gòu)的盤外形尺寸大，占用空間大，成本比較高。其措施有：（1）盤的設(shè)計(jì)要針對(duì)實(shí)際裝置所需要的散熱； （2）利用鋁散熱片、翼片冷卻劑等增加冷卻面積；（3）采用熱導(dǎo)管。27、 變頻器直流電抗器的作用是什么？減小輸入電流的高次諧波干擾，提高輸入電源的功率因數(shù)。36、變頻器附件正弦濾波器有什么作用？正弦濾波器允許變頻器使用較長(zhǎng)的電機(jī)電纜運(yùn)行，也適用于在變頻器與電機(jī)之間有中間變壓器的回路。28、變頻器的給定電位器的電阻值多大？變頻器的給定電位器的阻值一般為1KQ至10KQ。29、變頻器有哪些干擾方式及一般如何處理？傳播方式：（1）輻射干擾；（2）傳導(dǎo)干擾抗干擾措施：對(duì)于通過(guò)輻射方式傳播的干擾信號(hào)，主要通過(guò)布線以及對(duì)放射源和對(duì)被干擾的線路進(jìn)行屏蔽的方式來(lái)削弱。對(duì)于通過(guò)線路傳播的干擾信號(hào)，主要通過(guò)在變頻器輸入輸出側(cè)加裝濾波器，電抗器或磁環(huán)等方式來(lái)處理。具體方法及注意事項(xiàng)如下：（1）信號(hào)線與動(dòng)力線要垂直交叉或分槽布線。（2）不要采用不同金屬的導(dǎo)線相互連接。 （3）屏蔽管（層）應(yīng)可靠接地，并保證整個(gè)長(zhǎng)度上連續(xù)可靠接地。（4）信號(hào)電路中要使用雙絞線屏蔽電纜。（5）屏蔽層接地點(diǎn)盡量遠(yuǎn)離變頻器，并與變頻器接地點(diǎn)分開(kāi)。（6）磁環(huán)可以在變頻器輸入電源線和輸出線上使用 ，具體方法為：輸入線一起朝同一方向繞4圈，而輸出線朝同一方向繞3圈即可。繞線時(shí)需注意，盡量將磁環(huán)靠近變頻器。（7）一般對(duì)被干擾設(shè)備儀器，均可采取屏蔽及其它抗干擾措施。30、試結(jié)合圖所示G120變頻器的正反轉(zhuǎn)控制電路，分析電路的工作原理，解釋自鎖和互鎖的作用，并說(shuō)明需設(shè)定哪些參數(shù)？（14分）變頻器的正反轉(zhuǎn)控制電路答：工作過(guò)程如下：（1）當(dāng)按下SB1，KM線圈得電吸合，其主觸點(diǎn)接通，變頻器通電處于待機(jī)狀態(tài)。與此同時(shí)，KM的輔助動(dòng)合觸點(diǎn)使SB1自鎖。（2）按下SB3，KA1線圈得電吸合，其動(dòng)合觸點(diǎn)KA1接通變頻器的FWD端子，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，其另一動(dòng)合觸點(diǎn)閉合使SB3自鎖，動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，使KA2線圈不能通電。（3）如果要使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，先按下SB5使電動(dòng)機(jī)停止。然后按下SB4，KA2線圈得電吸合，其動(dòng)合觸點(diǎn)KA2閉合，接通變頻器REV端子，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，其另一動(dòng)合觸點(diǎn)KA2閉合使SB4自保，動(dòng)斷觸點(diǎn)KA2斷開(kāi)使KA1線圈不能通電。（4）當(dāng)需要斷電時(shí)，必須先按下SB2，使KA1和KA2線圈失電，其動(dòng)合觸點(diǎn)斷開(kāi)（電動(dòng)機(jī)減速停止），并解除對(duì)SB2的旁路，這時(shí)才能可按下SB2，使變頻器斷電。（5）變頻器故障報(bào)警時(shí)，控制電路被切斷，變頻器主電路斷電。自鎖和互鎖的作用：（1）自鎖保持電路狀態(tài)的持續(xù)，KM自鎖，持續(xù)通電；KA1自鎖，持續(xù)正轉(zhuǎn)；KA2自鎖，持續(xù)反轉(zhuǎn)。

(2)互鎖保持變頻器狀態(tài)的平穩(wěn)過(guò)渡，避免變頻器受沖擊。KA1、KA2互鎖，正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行不能直接切換；KA1、KA2對(duì)SB2的鎖定，保證運(yùn)行過(guò)程中不能直接斷電停機(jī)。31、試結(jié)合圖所示工頻一變頻切換電路，分析其工作原理。LILIL3工頻一變頻切換電路答：工作過(guò)程如下：(1)系統(tǒng)上電：SB1為斷電按鈕，SB2為通電按鈕，KA1為上電控制繼電器。(2)工頻運(yùn)行：SA為變頻、工頻切換旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，KM3為工頻運(yùn)行接觸器。SA切到工頻位置，KM3線圈得電，KM3吸合，電動(dòng)機(jī)由工頻供電。(3)變頻運(yùn)行：SB3為變頻器停止按鈕，SB4為變頻器啟動(dòng)按鈕，KM1、KM2為為變頻