變頻器原理

1、基本概念

(1) VVVF 改變電壓、改變頻率(Variable Voltage and Variable Frequency)的縮寫。

(2) CVCF 恒電壓、恒頻率(Constant Voltage and Constant Frequency)的縮寫。

各國(guó)使用的交流供電電源，無論是用于家庭還是用于工廠，其電壓和頻率均200V/60Hz(50Hz)或100V/60Hz(50Hz)。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把三相或單相交流電變換為直流電(DC)。然后再把直流電(DC)變換為三相或單相交流電(AC)，我們把實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的裝置稱為“變頻器”(inverter)。

變頻器也可用于家電產(chǎn)品。使用變頻器的家電產(chǎn)品中不僅有電機(jī)(例如空調(diào)等)，還有熒光燈等產(chǎn)品。用于電機(jī)控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。但用于熒光燈的變頻器主要用于調(diào)節(jié)電源供電的頻率。汽車上使用的由電池(直流電)產(chǎn)生交流電的設(shè)備也以“inverter”的名稱進(jìn)行出售。變頻器的工作原理被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。例如計(jì)算機(jī)電源的供電，在該項(xiàng)應(yīng)用中，變頻器用于抑制反向電壓、頻率的波動(dòng)及電源的瞬間斷電。

2. 電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變?

(1) r/min電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度單位：每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù)，也可表示為rpm。例如：4極電機(jī) 60Hz 1,800 [r/min]，4極電機(jī) 50Hz 1,500 [r/min]，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例。

本文中所指的電機(jī)為感應(yīng)式交流電機(jī)，在工業(yè)領(lǐng)域所使用的大部分電機(jī)均為此類型電機(jī)。感應(yīng)式交流電機(jī)(以后簡(jiǎn)稱為電機(jī))的旋轉(zhuǎn)速度近似地取決于電機(jī)的極數(shù)和頻率。電機(jī)的極數(shù)是固定不變的。由于極數(shù)值不是一個(gè)連續(xù)的數(shù)值(為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2，4，6)，所以不適合改變極對(duì)數(shù)來調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。另外，頻率是電機(jī)供電電源的電信號(hào)，所以該值能夠在電機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī)，這樣電機(jī)的旋轉(zhuǎn)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(jī)調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備。

n = 60f/p，n: 同步速度，f: 電源頻率 ，p: 電機(jī)極數(shù)，改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法 。如果僅改變頻率，電機(jī)將被燒壞。特別是當(dāng)頻率降低時(shí)，該問題就非常突出。為了防止電機(jī)燒毀事故的發(fā)生，變頻器在改變頻率的同時(shí)必須要同時(shí)改變電壓，例如：為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，變頻器的輸出頻率必須從60Hz改變到30Hz，這時(shí)變頻器的輸出電壓就必須從200V改變到約100V。例如：為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，變頻器的輸出頻率必須從60Hz改變到30Hz，這時(shí)變頻器的輸出電壓就必須從200V改變到約100V。

3、關(guān)于散熱的問題

如果要正確的使用變頻器, 必須認(rèn)真地考慮散熱的問題。變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升。使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降。環(huán)境溫度升高10度，變頻器使用壽命減半。因此，我們要重視散熱問題啊!在變頻器工作時(shí)，流過變頻器的電流是很大的, 變頻器產(chǎn)生的熱量也是非常大的，不能忽視其發(fā)熱所產(chǎn)生的影響。

通常，變頻器安裝在控制柜中。我們要了解一臺(tái)變頻器的發(fā)熱量大概是多少，可以用以下公式估算： 發(fā)熱量的近似值= 變頻器容量(KW)×55 [W]在這里, 如果變頻器容量是以恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為準(zhǔn)的(過流能力150% * 60s) 如果變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器, 并且也在柜子里面, 這時(shí)發(fā)熱量會(huì)更大一些。 電抗器安裝在變頻器側(cè)面或測(cè)上方比較好。這時(shí)可以用估算: 變頻器容量(KW)×60 [W]因?yàn)楦髯冾l器廠家的硬件都差不多, 所以上式可以針對(duì)各品牌的產(chǎn)品. 注意： 如果有制動(dòng)電阻的話，因?yàn)橹苿?dòng)電阻的散熱量很大， 因此最好安裝位置最好和變頻器隔離開， 如裝在柜子上面或旁邊等。那么, 怎樣采能降低控制柜內(nèi)的發(fā)熱量呢? 當(dāng)變頻器安裝在控制機(jī)柜中時(shí)，要考慮變頻器發(fā)熱值的問題。根據(jù)機(jī)柜內(nèi)產(chǎn)生熱量值的增加，要適當(dāng)?shù)卦黾訖C(jī)柜的尺寸。因此，要使控制機(jī)柜的尺寸盡量減小，就必須要使機(jī)柜中產(chǎn)生的熱量值盡可能地減少。如果在變頻器安裝時(shí)，把變頻器的散熱器部分放到控制機(jī)柜的外面，將會(huì)使變頻器有70%的發(fā)熱量釋放到控制機(jī)柜的外面。由于大容量變頻器有很大的發(fā)熱量，所以對(duì)大容量變頻器更加有效。還可以用隔離板把本體和散熱器隔開, 使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好。變頻器散熱設(shè)計(jì)中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的，橫著放散熱會(huì)變差的! 關(guān)于冷卻風(fēng)扇一般功率稍微大一點(diǎn)的變頻器， 都帶有冷卻風(fēng)扇。同時(shí)，也建議在控制柜上出風(fēng)口安裝冷卻風(fēng)扇。進(jìn)風(fēng)口要加濾網(wǎng)以防止灰塵進(jìn)入控制柜。 注意控制柜和變頻器上的風(fēng)扇都是要的，不能誰替代誰。