變頻(pin)器主要由整流(liu)（交(jiao)流(liu)變直流(liu)）、濾波、再次整流(liu)（直流(liu)變交(jiao)流(liu)）、制(zhi)動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的(de)，下(xia)面通過問答的(de)形式讓(rang)大(da)家對變頻(pin)器有(you)一個了解~

01.電機的旋轉速度為什么能夠自由地改變？

1：r/min

電(dian)機旋轉(zhuan)速(su)度單位(wei)：每(mei)分鐘旋轉(zhuan)次數，也(ye)可表示(shi)為rpm.

例如：
2極電機 50Hz 3000 [r/min] 
4極電機 50Hz 1500 [r/min]

結論(lun)：電(dian)機的旋轉速度同頻率成(cheng)比例

本(ben)文中(zhong)所(suo)指(zhi)的電(dian)機(ji)(ji)為(wei)感(gan)應式交流電(dian)機(ji)(ji)，在工業中(zhong)所(suo)使(shi)用(yong)的大部分電(dian)機(ji)(ji)均為(wei)此類型電(dian)機(ji)(ji)。感(gan)應式交流電(dian)機(ji)(ji)（以(yi)(yi)后(hou)簡(jian)稱(cheng)為(wei)電(dian)機(ji)(ji)）的旋轉速度近似地確決于電(dian)機(ji)(ji)的極數(shu)(shu)(shu)和(he)頻率。由(you)(you)電(dian)機(ji)(ji)的工作原理(li)決定(ding)電(dian)機(ji)(ji)的極數(shu)(shu)(shu)是(shi)(shi)固定(ding)不變的。由(you)(you)于該極數(shu)(shu)(shu)值(zhi)(zhi)不是(shi)(shi)一(yi)個連(lian)續的數(shu)(shu)(shu)值(zhi)(zhi)（為(wei)2的倍數(shu)(shu)(shu)，例如(ru)極數(shu)(shu)(shu)為(wei)2，4，6），所(suo)以(yi)(yi)一(yi)般不適和(he)通(tong)過(guo)改變該值(zhi)(zhi)來調(diao)整電(dian)機(ji)(ji)的速度。

另外，頻(pin)率能夠(gou)在電機的外面調節后再供給電機，這(zhe)樣(yang)電機的旋轉速度(du)就(jiu)可以被自(zi)由的控制。

因此，以控制(zhi)頻率為目的(de)的(de)變頻器，是(shi)做為電(dian)機調速設備的(de)優選(xuan)設備。

n = 60f/p 
n： 同步速度 
f： 電源頻率 
p： 電機極對數

結(jie)論(lun)：改變頻率和電(dian)壓是(shi)最優的電(dian)機(ji)控制方法(fa)

如果(guo)僅改(gai)變(bian)頻(pin)率而不改(gai)變(bian)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)，頻(pin)率降(jiang)低時(shi)會使(shi)電(dian)(dian)(dian)機(ji)出于過(guo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)（過(guo)勵(li)磁），導致電(dian)(dian)(dian)機(ji)可能(neng)被燒壞。因此變(bian)頻(pin)器(qi)在改(gai)變(bian)頻(pin)率的(de)同(tong)時(shi)必須要同(tong)時(shi)改(gai)變(bian)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)。輸出頻(pin)率在額(e)定頻(pin)率以(yi)上時(shi)，電(dian)(dian)(dian)壓(ya)卻不可以(yi)繼(ji)續增加，最高只能(neng)是等于電(dian)(dian)(dian)機(ji)的(de)額(e)定電(dian)(dian)(dian)壓(ya)。

例(li)如：為了使電機的(de)旋轉速度減半，把變(bian)頻(pin)器的(de)輸出頻(pin)率從50Hz改(gai)變(bian)到(dao)(dao)25Hz，這時變(bian)頻(pin)器的(de)輸出電壓就需要從400V改(gai)變(bian)到(dao)(dao)約200V。

02.電機轉速改變時，輸出轉矩會怎樣

1： 工頻電源 ：由電網提(ti)供的動力電源（商用電源）

2： 起(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)電(dian)(dian)(dian)流(liu) ：當電(dian)(dian)(dian)機(ji)開始運轉時(shi)(shi)(shi)，變頻(pin)器的輸(shu)出電(dian)(dian)(dian)流(liu) 變頻(pin)器驅(qu)動(dong)(dong)(dong)時(shi)(shi)(shi)的起(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)轉矩和(he)最(zui)大(da)轉矩要小于直接(jie)用工頻(pin)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)驅(qu)動(dong)(dong)(dong) 電(dian)(dian)(dian)機(ji)在工頻(pin)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)供電(dian)(dian)(dian)時(shi)(shi)(shi)起(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)和(he)加速沖(chong)擊很大(da)，而當使用變頻(pin)器供電(dian)(dian)(dian)時(shi)(shi)(shi)，這些(xie)沖(chong)擊就要弱一些(xie)。工頻(pin)直接(jie)起(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)會產(chan)生一個大(da)的起(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)起(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)。而當使用變頻(pin)器時(shi)(shi)(shi)，變頻(pin)器的輸(shu)出電(dian)(dian)(dian)壓和(he)頻(pin)率是逐漸加到電(dian)(dian)(dian)機(ji)上的，所以電(dian)(dian)(dian)機(ji)起(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)和(he)沖(chong)擊要小些(xie)。

通(tong)常(chang)，電機產生的(de)轉(zhuan)矩要隨頻(pin)率的(de)減小(xiao)（速度降低(di)）而減小(xiao)。減小(xiao)的(de)實(shi)際數據在有的(de)變頻(pin)器(qi)手冊(ce)中會給出說明。

通(tong)過使用磁通(tong)矢量控制的(de)變頻器，將改善(shan)電機低速時(shi)轉矩的(de)不(bu)足，甚至(zhi)在低速區電機也可輸出足夠的(de)轉矩。

3： 當變頻器(qi)調速到(dao)大于50Hz頻率時，電機的輸出轉矩將降低。

通常(chang)的(de)(de)電機是按50Hz電壓(ya)設計制造的(de)(de)，其額定轉(zhuan)矩也是在這(zhe)個(ge)電壓(ya)范圍內給(gei)出的(de)(de)。因(yin)此(ci)在額定頻率之下的(de)(de)調速稱為恒轉(zhuan)矩調速. (T=Te， P<=Pe)

變頻器輸出頻率(lv)大于50Hz頻率(lv)時，電機產生的轉(zhuan)矩要(yao)以(yi)和頻率(lv)成反(fan)比的線(xian)性關系下降。變頻器知識匯(hui)編

當(dang)電機以大(da)于50Hz頻率速度運行時，電機負載的(de)大(da)小(xiao)必須要(yao)給予考慮(lv)，以防止電機輸出轉矩的(de)不(bu)足。

舉(ju)例，電機在(zai)100Hz時(shi)(shi)產生(sheng)的轉(zhuan)矩(ju)大約要降(jiang)低到50Hz時(shi)(shi)產生(sheng)轉(zhuan)矩(ju)的1/2。因此在(zai)額定頻(pin)率之上的調速(su)稱為恒功(gong)率調速(su). (P=Ue*Ie)

4： 變頻(pin)器50Hz以上(shang)的應用情況

大家知道(dao)， 對一個特定的(de)電(dian)(dian)機來說， 其額(e)定電(dian)(dian)壓(ya)和額(e)定電(dian)(dian)流是不變(bian)的(de)。 如變(bian)頻(pin)器和電(dian)(dian)機額(e)定值都是：15kW/380V/30A，電(dian)(dian)機可以工作在50Hz以上。

當轉(zhuan)速為(wei)50Hz時，變頻器的(de)輸(shu)出(chu)電壓(ya)為(wei)380V，電流(liu)為(wei)30A，這(zhe)時如果增大(da)輸(shu)出(chu)頻率(lv)到60Hz， 變頻器的(de)最大(da)輸(shu)出(chu)電壓(ya)電流(liu)還只能為(wei)380V/30A，很顯然輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)不變，所(suo)以(yi)我們稱(cheng)之為(wei)恒功(gong)率(lv)調速，這(zhe)時的(de)轉(zhuan)矩情況怎(zen)樣呢?

因為(wei)P=wT (w：角速(su)度，T：轉(zhuan)矩)，因為(wei)P不變，w增加了，所(suo)以轉(zhuan)矩會(hui)相應減小。

我(wo)們(men)還可以再換(huan)一個角度(du)來(lai)看：電(dian)機(ji)的定子電(dian)壓(ya) U = E + I*R (I為電(dian)流，R為電(dian)子電(dian)阻，E為感應(ying)電(dian)勢(shi)) 可以看出，U，I不變(bian)時，E也不變(bian)。

而(er)E = k*f*X， (k：常數(shu)，f：頻率，X：磁通)，所以當f由50-->60Hz時， X會相(xiang)應減小(xiao)

對于電(dian)機來說，T=K*I*X，(K：常數，I：電(dian)流，X：磁通)，因此轉矩T會跟著磁通X減小(xiao)而減小(xiao)。

同時(shi)，小于(yu)50Hz時(shi)，由(you)于(yu)I*R很小，所以U/f=E/f不變(bian)時(shi)，磁通(tong)(X)為(wei)常(chang)數. 轉(zhuan)矩(ju)T和電流成正比. 這也(ye)就是為(wei)什么通(tong)常(chang)用(yong)變(bian)頻(pin)器的過流能力來描述其過載(轉(zhuan)矩(ju))能力. 并稱(cheng)為(wei)恒轉(zhuan)矩(ju)調速(su)(額定電流不變(bian)-->最大轉(zhuan)矩(ju)不變(bian))

結(jie)論：當變頻(pin)器輸(shu)出頻(pin)率從50Hz以上增加時， 電機的輸(shu)出轉矩會(hui)減小(xiao)。

03.其他和輸出轉矩有關的因素

發熱和散熱能力決定變(bian)頻(pin)器的輸出電流能力，從而影響變(bian)頻(pin)器的輸出轉矩能力。

載波頻(pin)率： 一(yi)般(ban)變頻(pin)器(qi)所標(biao)的(de)(de)額(e)定電(dian)流都是以最高載波頻(pin)率， 最高環境(jing)溫度下(xia)能保證持續輸出的(de)(de)數值. 降(jiang)低(di)載波頻(pin)率， 電(dian)機的(de)(de)電(dian)流不會(hui)受到影響。但元器(qi)件的(de)(de)發(fa)熱(re)會(hui)減(jian)小。

環境(jing)溫度(du)：就(jiu)象不會因為檢測(ce)到周圍溫度(du)比較低時就(jiu)增大變頻(pin)器保護電流(liu)值.

海拔高(gao)度： 海拔高(gao)度增加， 對散熱和絕(jue)緣性能都(dou)有影響.一般1000m以下可(ke)以不考慮. 以上每(mei)1000米降容(rong)5%就(jiu)可(ke)以了。

04.矢量控制怎樣改善電機的輸出轉矩能力

1： 轉矩提升

此(ci)功能增加(jia)變頻器的輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)壓(ya)（主(zhu)要是低頻時），以補償定子電(dian)(dian)阻上(shang)電(dian)(dian)壓(ya)降(jiang)引(yin)起(qi)的輸(shu)出(chu)轉(zhuan)矩損失，從而改善(shan)電(dian)(dian)機(ji)的輸(shu)出(chu)轉(zhuan)矩。

2：改(gai)善(shan)電機低速(su)輸出(chu)轉矩不足的技術

使用"矢量控制"，可以使電(dian)(dian)機在低速，如(ru)(無(wu)速度(du)傳感(gan)器時)1Hz（對4極電(dian)(dian)機，其轉(zhuan)(zhuan)速大約(yue)為30r/min）時的輸出轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)(ju)可以達到(dao)電(dian)(dian)機在50Hz供電(dian)(dian)輸出的轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)(ju)（最大約(yue)為額定(ding)轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)(ju)的150％）。

對(dui)于(yu)(yu)常規(gui)的(de)(de)V/F控制，電機的(de)(de)電壓(ya)降隨著電機速度的(de)(de)降低而(er)相對(dui)增加，這就導致由(you)于(yu)(yu)勵磁不足，而(er)使電機不能獲得足夠的(de)(de)旋轉力。為(wei)了補(bu)償這個不足，變(bian)頻器(qi)(qi)中需要通過提高(gao)電壓(ya)，來補(bu)償電機速度降低而(er)引(yin)起的(de)(de)電壓(ya)降。變(bian)頻器(qi)(qi)的(de)(de)這個功能叫做"轉矩提升"（*1）。

轉矩(ju)提(ti)(ti)(ti)升(sheng)功能是提(ti)(ti)(ti)高(gao)變(bian)頻器(qi)的(de)(de)輸出電壓。然而即使提(ti)(ti)(ti)高(gao)很多輸出電壓，電機(ji)轉矩(ju)并不能和(he)其(qi)電流相對應的(de)(de)提(ti)(ti)(ti)高(gao)。 因為電機(ji)電流包含(han)電機(ji)產生的(de)(de)轉矩(ju)分(fen)量和(he)其(qi)它分(fen)量（如勵(li)磁分(fen)量）。

"矢量控(kong)制"把電(dian)機(ji)的電(dian)流(liu)值(zhi)進行分配(pei)，從(cong)而確定產生轉矩的電(dian)機(ji)電(dian)流(liu)分量和其它(ta)電(dian)流(liu)分量（如勵磁(ci)分量）的數值(zhi)。

"矢量(liang)控制"可以通過對電(dian)機端的(de)電(dian)壓降的(de)響應，進行優(you)化補償，在不(bu)增加電(dian)流的(de)情(qing)況下，允許電(dian)機產出大的(de)轉矩(ju)。此功能(neng)對改善電(dian)機低速時溫(wen)升也有效。