【变频器知识百科】什么是变频器 变频器工作原理 变频器知识大全

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。 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（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。

变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。

(1)可调的转矩极限：通过变频调速后，能够设置相应的转矩极限来保护机械不致损坏，从而保证工艺过程的连续性和产品的可靠性。目前的变频技术使得不仅转矩极限可调，甚至转矩的控制精度都能达到3％～5％左右。

(2)受控的停止方式：如同可控的加速一样,在变频调速中,停止方式可以受控，并且有不同的停止方式可以选择(减速停车、自由停车、减速停车＋直流制动)，同样它能减少对机械部件和电机的冲击，从而使整个系统更加可靠，寿命也会相应增加。

(3)节能：离心风机或水泵采用变频器后都能大幅度地降低能耗，这在十几年的工程经验中已经得到体现。由于最终的能耗是与电机的转速成立方比，所以采用变频后投资回报就更快。

(4)可逆运行控制：在变频器控制中，要实现可逆运行控制无须额外的可逆控制装置，只需要改变输出电压的相序即可，这样就能降低维护成本和节省安装空间。

(5)减少机械传动部件：由于目前矢量控制变频器加上同步电机就能实现高效的转矩输出，从而节省齿轮箱等机械传动部件，最终构成直接变频传动系统。从而就能降低成本和空间,提高稳定性。

(6)启动时需要的功率更低：电机功率与电流和电压的乘积成正比，那么通过工频直接启动的电机消耗的功率将大大高于变频启动所需要的功率。如果采用变频器进行电机起停,就不会产生类似的问题。

(7)可控的加速功能：变频调速能在零速启动并按照用户的需要进行均匀地加速，而且其加速曲线也可以选择(直线加速、S形加速或者自动加速)。而通过工频启动时对电机或相连的机械部分轴或齿轮都会产生剧烈的振动。

(8)可调的运行速度：运用变频调速能优化工艺过程，并能根据工艺过程迅速改变，还能通过远控PLC或其他控制器来实现速度变化。

(9)控制电机的启动电流：当电机通过工频直接启动时，它将会产生7到8倍的电机额定电流。这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机的寿命。

(10)降低电力线路电压波动：在电机工频启动时，电流剧增的同时，电压也会大幅度波动，电压下降的幅度将取决于启动电机的功率大小和配电网的容量。而采用变频调速后，由于能在零频零压时逐步启动，则能最大程度上消除电压下降。【详细】

变频器可分为电压型和电流行两种变频器。电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。而变频器的主电路由整流器、平波回路和逆变器三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路。

1、整流器

它的作用是把三相(或单相)交流电源整流成直流电源。在SPWM变频器中，大多采用全波整流电路。大多数中、小容量的变频器中，整流器件采用不可控的整流二极管或者二极管模块。

2、逆变器

它的作用与整流器相反，是将直流电逆变为电压和频率可变的交流电，以实现交流电机变频调速。逆变电路由开关器件构成，大多采用桥式电路，常称逆变桥。在SPWM变频器中，开关器件接受控制电路中SPWM调制信号的控制，将直流电逆变成三相交流电。

3、控制电路

这部分电路由运算电路、检测电路、驱动电路、保护电路等组成，一般均采用大规模集成电路。【详细】

1、恒转矩负载：

负载转矩TL与转速n无关，任何转速下TL总保持恒定或基本恒定。例如传送带、搅拌机，挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载都属于恒转矩负载。

变频器拖动恒转矩性质的负载时，低速下的转矩要足够大，并且有足够的过载能力。如果需要在低速下稳速运行，应该考虑标准异步电动机的散热能力，避免电动机的温升过高。

2、恒功率负载：

机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等要求的转矩，大体与转速成反比，这就是所谓的恒功率负载。负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围而言的。当速度很低时，受机械强度的限制，TL不可能无限增大，在低速下转变为恒转矩性质。负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。电动机在恒磁通调速时，最大容许输出转矩不变，属于恒转矩调速；而在弱磁调速时，最大容许输出转矩与速度成反比，属于恒功率调速。如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时，即所谓“匹配”的情况下，电动机的容量和变频器的容量均最小。

3、风机、泵类负载：

在各种风机、水泵、油泵中，随叶轮的转动，空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与速度n的2次方成正比。随着转速的减小，转速按转速的2次方减小。这种负载所需的功率与速度的3次方成正比。当所需风量、流量减小时，利用变频器通过调速的

方式来调节风量、流量，可以大幅度地节约电能。由于高速时所需功率随转速增长过快，与速度的三次方成正比，所以通常不应使风机、泵类负载超工频运行。【详细】

1、环境温度

一般适用在-10℃-40℃、湿变在底于90%的环境工作中。环境温度若高于40℃时候，每升高1℃，变频器应降额5%使用。

2、安装现场的普通要求

1）无腐蚀、无易燃易爆气体、液体

2）无灰尘、漂浮性的纤维及金属颗粒。

3）所安装场所的基础、墙壁应坚固无损伤、无震动

4）要避免阳光直射

5）无电磁干扰

3、变频器的安装空间及通风

变频器内部装有冷却风扇以强制风冷，为了使冷却循环效果良好，所以必须将变频器垂直安装。将多台变频器安装在同一装置或控制箱里时，为减少相互热影响，建议要横向并列安装。

4、变频器盖板的拆卸

在安装中，需要对变频器进行测试、检查、接线等，这就需要对其盖板进行拆卸。要注意不同变频器的特点，根据他们的特点来安装。

5、变频器的接线

1）接线是否有误

2）电线的线屑，尤其是金属屑、短断头及其螺杆、螺母是否掉落在变频器内部

3）螺杆是否拧紧、电线是否有松动

4）端子接线的裸露部分是否与别的端子带电部分相碰，是否触及了变频器外壳。

6、控制回路接线的注意事项

1）控制回路与主回路的接线，以及与其他动力线、电力线应分开走线，并保持一定距离。

2）变频器控制回路中的继电器触点端子引线，与其他控制回路端子的连线要分开走线，以免触点闭合或断开时造成干扰信号。

3）为了防止噪声等信号引起的干扰，使变频器产生误动作，控制回路采用屏蔽线。【详细】

1、必须正确选择变频器。

2、认真阅读产品使用说明书，并按说明书的要求接线、安装和使用。

3、变频器装置应可靠接地，以抑制射频干扰，防止变频器内因漏电而引起电击。

4、注意通风冷却或适当减低负载，以免电机温升超过允许值。

5、供电线路的阻抗不能太小。

6、当电网三相电压不平衡度大于3%时，变频器输入电流的峰值就很大，会造成变频器及连接线过热或损坏电子元件，这时也需加装交流电抗器。

7、不能因为提高功率因数而在进线侧装设过大的电容器，也不能在电机与变频器间装设电容器，否则会使线路阻抗下降，产生过流而损坏变频器。

8、变频器出线侧不能并联补偿电容，也不能为了减少变频器的输出电压的高次谐波而并联电容器，否则可能损坏变频器。为了减少谐波，可以串联电抗器。

9、用变频器调速的起动和停止，不能用断路器及接触器直接操作，而应用变频器的控制端子来操作，否则会造成变频器失控，并可能造成严惩后果。

10、变频器与电机间一般不宜加装交流接触器，以免断流瞬间产生过电压而损坏变频器。若需加装，在变频器运行前，输出接触器应先闭合；而在断开前，变频器应先停止输出。【详细】

1、电源应接到变频器输入端R、S、T接线端子上，一定不能接到变频器输出端（U、V、W）上，否则将损坏变频器。接线后，零碎线头必须清除干净，零碎线头可能造成异常，失灵和故障，必须始终保持变频器清洁。在控制台上打孔时，要注意不要使碎片粉末等进入变频器中。

2、在端子+，PR间，不要连接除建议的制动电阻器选件以外的东西，或绝对不要短路。

3、电磁波干扰，变频器输入／输出（主回路）包含有谐波成分，可能干扰变频器附近的通讯设备。因此，安装选件无线电噪音滤波器FR-BIF或FRBSF01或FR-BLF线路噪音滤波器，使干扰降到最小。

4、长距离布线时，由于受到布线的寄生电容充电电流的影响，会使快速响应电流限制功能降低，接于二次侧的仪器误动作而产生故障。因此，最大布线长度要小于规定值。不得已布线长度超过时，要把Pr．156设为1。

5、在变频器输出侧不要安装电力电容器，浪涌抑制器和无线电噪音滤波器。否则将导致变频器故障或电容和浪涌抑制器的损坏。

6、为使电压降在2%以内，应使用适当型号的导线接线。变频器和电动机间的接线距离较长时，特别是低频率输出情况下，会由于主电路电缆的电压下降而导致电机的转矩下降。

7、运行后，改变接线的操作，必须在电源切断10min以上，用万用表检查电压后进行。断电后一段时间内，电容上仍然有危险的高压电。【详细】

1、日常维护与检查

对于连续运行的变频器，可以从外部目视检查运行状态。定期对变频器进行巡视检查，检查变频器运行时是否有异常现象。通常应作如下检查：

(1)环境温度是否正常，要求在-10℃～+40℃范围内，以25℃左右为好；

(2)变频器在显示面板上显示的输出电流、电压、频率等各种数据是否正常；

(3)显示面板上显示的字符是否清楚，是否缺少字符；

(4)用测温仪器检测变频器是否过热，是否有异味；

(5)变频器风扇运转是否正常，有无异常，散热风道是否通畅；

(6)变频器运行中是否有故障报警显示；

(7)检查变频器交流输入电压是否超过最大值。极限是418V(380V×1.1)，如果主电路外加输入电压超过极限，即使变频器没运行，也会对变频器线路板造成损坏。

2、变频器本身的保护

（1）变频器本身具有各种保护功能，如：负载侧接地保护、短路保护、电流限制、逆变器过热、过载等，其自诊断功能、报警警告功能也特别完善。了解这些功能对于正确使用变频器及故障查找是非常重要的。

（2）变频器运行时，如频繁出现限流报警或过流保护，应检查负载部分以及变频器IGBT模块是否正常，如正常，则此故障为变频器主板霍尔磁补偿式电流传感器损坏。

（3）生产运行表明，粘胶纤维生产现场含硫化氢的腐蚀性气体会给变频器电路板的电子元器件带来相当大的危害，我们通过给电气控制室送正压新鲜风来改善环境条件，并采用乐泰电子线路板用喷涂胶，对变频器线路板表面作防腐涂层处理，有效地降低了变频器的故障率，提高了使用寿命。

（4）电子元器件对静电是非常敏感的，如被静电放电破坏后，将造成电子元器件软击穿，软击穿会导致线路板无法正常工作。所以在更换线路板时必须注意人体的静电对线路板造成损坏。【详细】

1、参数设置类故障原因分析及处理

检查变频器的设定参数，经检查频率增益f17，设定范围为0.0～200%出厂设定值为100%，而用户实际设定值为200%。由于频率设定信号增益为设定模拟频率信号对输出频率的比率，即如设定频率为40hz，实际输出频率仅为20hz。将设定频率增益设定值改为出厂设定值100%后，问题得到解决。

2、过电压(ou)类故障原因分析及处理

应该着重检查制动回路，测量放电电阻没有问题，在测量制动管(et191)时发现已击穿，更换后上电运行，且快速停车都没有问题。

3、欠压(lu)类故障原因分析及处理

变频器不能工作，按p键及重新停送电均无效，查操作手册又无相关的介绍，在检查外接dc24v电源时，发现电压较低，解决后，变频器工作正常。

4、过流(oc)类故障原因分析及处理

首先检查逆变模块没有发现问题。其次检查驱动电路也没有异常现象，估计问题不在这一块，可能出在过流信号处理这一部位，将其电路传感器拆掉后上电，显示一切正常，故认为传感器已坏，找一新品换上后带负载实验一切正常。

5、过载故障(olu)原因分析及处理

参考其使用说明书，检查变频器的参数，经检查，偏置频率原设定为3hz，变频器在接到运行指令但未给出调频信号之前，电机将一直接收3hz的低频运行指令而无法启动。经测定该电机的堵转电流达到50a，约为电机额定电流的3倍；变频器过载保护动作属正常。修改变频器的参数，将“偏置频率”恢复出厂值，修改偏置频率为0hz，电机启动得以恢复正常。【详细】