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变频器工作原理
变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。
1: VVVF 改变电压、改变频率(Variable Voltage and Variable Frequency)的缩写。
*2: CVCF 恒电压、恒频率(Constant Voltage and Constant Frequency)的缩写
各国使用的交流供电电源,无论是用于家庭还是用于工厂,其电压和频率均为200V/60Hz(50Hz)或100V/60Hz(50Hz),等等。通常,把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC)。把直流电(DC)变换为交流电(AC)的装置,其科学术语为“inverter”(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”,故该产品本身就被命名为“inverter”,即:变频器,变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中不仅有电机(例如空调等),还有荧光灯等产品。

用于电机控制的变频器,既可以改变电压,又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。汽车上使用的由电池(直流电)产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电,在该项应用中,变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。
1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变?
*1: r/min
电机旋转速度单位:每分钟旋转次数,也可表示为rpm.
例如:2极电机 50Hz 3000 [r/min]
4极电机 50Hz 1500 [r/min]

结论:电机的旋转速度同频率成比例
本文中所指的电机为感应式交流电机,在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机(以后简称为电机)的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值(为2的倍数,例如极数为2,4,6),所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。
另外,频率能够在电机的外面调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。
因此,以控制频率为目的的变频器,是做为电机调速设备的优选设备。
n = 60f/p
n: 同步速度
f: 电源频率
p: 电机极对数

结论:改变频率和电压是最优的电机控制方法
如果仅改变频率而不改变电压,频率降低时会使电机出于过电压(过励磁),导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时,电压却不可以继续增加,最高只能是等于电机的额定电压。
例如:为了使电机的旋转速度减半,把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz,这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V

2. 当电机的旋转速度(频率)改变时,其输出转矩会怎样?
*1: 工频电源
由电网提供的动力电源(商用电源)
*2: 起动电流
当电机开始运转时,变频器的输出电流
变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源