变频器的作用 变频器调速度快慢怎么调

变频器是将工频交流电源转换成频率和电压可调的交流电源以实现交流电机调速的电气装置，已广泛应用于工农业生产的各个领域。因此，变频器的应用知识是机电工程技术人员必备的技能之一。

变频器采用高性能U/f控制和矢量控制技术，提供低速大扭矩输出，具有良好的动态特性，超强过载能力，创新的内部互联功能具有无与伦比的灵活性。变频器可以工作在默认的出厂设置状态，是为大量简单电机变速驱动系统供电的理想变频驱动装置。用户可以根据需要设置相关参数，充分利用变频器全面完善的控制功能，服务于需要多种功能的复杂电机控制系统。

1.1、变频器的概念

变频器是将工频交流电源转换成频率和电压可调的三相交流电源，用于驱动交流异步电动机实现变频调速的电气装置，如图1所示。

图1图1

根据交流异步电动机的速度表达式:

1.2、电机变频驱动

(1)交流电机调速可以通过使用变频器来实现。因为变频器可以看作是一个频率可调的交流电源，对于现有的恒速运行的电机，只要在电源和电机之间连接变频器和相应的设备，就可以实现电机的速度控制，不需要对电机和系统进行改造。

(2)调速范围宽，调速精度高。一般变频器的调速范围可以达到1: 10以上，而高性能矢量变频器的调速范围可以达到1: 1000。而且，当采用矢量控制方式的逆变器用于控制异步电机的速度时，还可以控制电机的输出转矩。

(3)可以降低电机的启动电流。电机的工频电源直接启动时，启动电流是额定电流的4到7倍，会大大增加电机绕组的电应力，产生热量，从而降低电机的使用寿命。变频器在调速时可以从零速零电压开始，按照斜率函数规律加速，从而限制电机的启动电流。

(4)可以实现高速、高压、大电流控制。目前高频逆变器的输出频率可以达到3000KHz，用这种高速逆变器驱动2极异步电机时，可以获得180000 rpm的高转速。随着变频技术的不断发展，高频变频器的输出频率也在不断提高，高速驱动也是变频器调速的重要优势。

1.3、节能

风机和水泵采用变频调速后，节电率可达10%-30%，最高可达60%。这是因为风扇和泵的实际功耗大约与转速的三次方成正比。近几十年来，变频器在节能方面的应用发展非常迅速。据统计，我国已变频改造的风机和水泵的容量仅占总容量的5%左右，还有很大的改造空间。由于风机和泵的负切采用变频调速后可节省大量电能，所需投资可在短时间内收回，因此在该领域得到广泛应用。目前恒压供水、各种风机、空调节液压泵、变频调速等已成功应用。

1.4、精度控制

由于控制技术的发展，变频器不仅具有基本的速度控制，还具有多种算术运算和智能控制功能，输出精度高达0.1%-0.01%。变频器还配有完善的检测和保护环节，因此在自动化系统中得到了广泛的应用，如印刷、电梯、纺织、机床、生产线等行业的速度控制。

1.5、提高工艺水平和产品质量。

变频器还广泛应用于传动、起重、挤压、机床等各种机械设备的控制领域，可以提高工艺水平和产品质量，降低设备的冲击和噪声，延长设备的使用寿命。这些机器采用变频控制后，可以简化机械设备，使操作和控制更加人性化，甚至可以改变原有的工艺规范，从而提高整个设备的功能。

1.5、新能源发电

随着风力发电机的功率越来越大，风力发电机的叶片已经重达几吨或几十吨。控制如此巨大的旋转惯性体，并响应速度要求以跟上风速变化是相当困难的。近年来，变桨距风力发电机组投入运行，一方面控制叶片角度，另一方面通过变频器控制发电机转子电流来控制其转速。变桨距控制是一个缓慢的过程，其动作时间以秒计算，对于快速变化的风速和功率输出并不理想，而变频器控制发电机转子电流频率的动作时间在毫秒级以下。因此，当高频风速发生变化时，可以通过变频器瞬间改变发电机转子电流频率，使发电机组能够跟上风速的频繁变化，从而稳定输出发电机组的功率，减少对电网的不利影响，同时可以降低变桨机构的动作频率，延长变桨机构的使用寿命。

2、变频器的基本功能

变频器除了实现电机变频调速的基本功能外，还具有频率控制、自动加减速、多速运行、多种停车方式、多种控制方式、制动、保护、通讯等功能。

2.1、频率控制功能

变频器的工作频率可通过操作面板上的功能键、预设的功能参数代码、外部模拟端子或上位机通过通讯数据进行控制。

2.2、自动加减速功能

变频器可以实现最优加减速控制，根据电机的负载状态自动设定最短加减速时间，或者在设定的最短加减速时间内将加减速电流控制在允许值内。

变频器有三种加速和减速方式，分别是线性模式、S型模式和半S型模式，如下图所示。

线性模式:在加速过程中，逆变器的输出频率在加速时间内随时间线性增加。如图2 (a)所示。

S型模式:加速过程在开始和结束阶段较慢，在中间阶段以线性模式加速，加速过程呈S型，如图2 (b)所示。

半S型模式:初始阶段加速过程缓慢，中间阶段直线加速，加速过程呈半S型，如图2(c)所示。

2.3、多速运行

变频器可以根据预先设定的速度值和运行时间进行多速运行，将一个完整的工作过程分成几个程序步骤。各程序步的旋转方向、运行速度、工作时间或距离可预先设定，各程序步之间的切换可自动进行。

2.4、多种停车方式

变频器的停车方式可以选择减速停车、自由停车、减速停车+DC制动，减少了对机械部分和电机的冲击，从而使调速系统更加可靠。

2.5、控制功能

变频器具有转矩提升、转差补偿、转矩限制、捕捉和重启、矢量控制、PID控制等功能。

2.6、制动功能

逆变器有两种方式:能耗制动和DC制动。能耗制动是一种磁通制动方式。通过降低变频器的输出频率，电机减速并停止。当变频器降低频率时，电机的同步速度降低。然而，由于机械惯性，电机的转子速度不能立即降低。当同步转速n0小于电机的转子转速时，电机电流的相位改变180度，电机轴上的转矩变成制动转矩，从而实现制动，电机上的能量通过制动电阻消耗掉。

DC制动是指当电机转速降低到预设的制动速度时，逆变器向电机注入DC电压，使电机停止，并将转子锁定在零速。

2.7、保护功能

变频器对变频器本身和电机有故障保护。变频器本身的故障保护功能包括过载保护、过流保护、再生过压保护、冷却风扇异常等。电机故障保护功能包括接地保护、过载保护、过流保护、过压保护、欠压保护、断相保护、过频保护、失速保护等。

2.8、通讯功能

变频器具有RS232/485通信接口，可实现上位机与变频器的通信功能，接受上位机的操作指令或上传变频器的运行状态。完善的软件功能和标准化的通信协议可以实现灵活的系统配置，形成现场总线系统。