三垦变频器IPF系列供水基板TYPE:IWS DCK12002B

变频器至今并无确切的定义，但按其作用可理解为改变电动机电源频率值及电压值的自动化电气装置（或设备）。变频器由电力电子器件（如IGBT模块）、电子器件（集成电路、开关电源、电阻、电容）、微处理器（CPU）等组成，接在电源输入端（L1，L2，L3）和电动机输入端（U，V，W）之间（见图2-1）。

功率范围：0.75～500KW（大于此功率值建议选用高压电动机及高压变频器）。

频率范围：0～400HZ（指通用变频器），0～120HZ（指水泵、风机用的变频器）。

电压范围：0～380V（或440V、600V，指低压变频器）。

图2-1变频器在电路中的位置

2.2 变频器的分类

交-直-交电压型变频器是通用变频器的主要形式，根据变频器输出频率和电压的控制方式的不同，交-直-交变频器可分为三种：

用可控整流器高压、逆变器调频的交-直-交变频器；

用二极管整流器整流、斩波器调压、逆变器调频的交-直-交变频器

用二极管整流、PWM逆变器同时调频调压的交-直-交变频器。其结构形式如图2-2所示。

图2-2 交-直-交变频器的三种结构形式图

前两种变频器有两级可控功率级，第一级完成调压任务，第二级完成调频任务，调压、调频分别进行；后一种只有一级可控功率级，调压、调频均由逆变器完成。与前两种相比，后一种有以下优点：

工频交流电经二极管整流和中间电容滤波后供PWM逆变器逆变，电网波形畸变小，功率因数高。

PWM逆变器是通过改变脉冲宽度来改变电压的，而且变频、变压同时进行，故这种逆变器动态响应特性好。

PWM逆变器输出电压脉宽按正弦规律变化，交注电动机电流波形接近正弦波，输出的谐波分量小，电动机脉动转矩小，运行平稳。。

2.2.2 交-交变频器

交-交变频器可直接将电网频率交流电变成频率可调交流电，无需中间直流环节，从而可改善整个变频装置的变换效率。又由于交-交变频器中晶闸管可利用交流电网实现电源换流，无需换流电路，简化了变频器结构。这种变频器在大容量低速同步电机的无齿轮传动中，大型绕线式异步电动机的超同步调速中，以及航空电源中的变速恒频发电系统上得到了广泛应用。

交-交变频器输出的每一相都是由两组晶闸管整流器反并联的可逆线路构成，如图2-3所示。

图2-3交-交变频器一相电路及输出波形

图中，图（a）电路接入了足够大滤波电感L，输出电流近似方波，称为电流源型；图（b）中两组整流器直接反并联，构成电压源型电路。当正组工作在整流状态时，反组封锁，负载上电压为上正下负；当反组处于整流状态而正组封锁时，为上负下正，使负载上得到交流电压，如图（c）所示。若以一定频率控制正组和反组整流器切换频率的交流电压。由于交-交变频器输出的交流电压是经晶闸管整流后获得，因此其输出频率不能高于电网频率。通常，最高输出频率限制为电网频率的～。

根据输出波形的不同，交-交变频器可分为导通型的方波电流源变频器和导通型的正弦波电压源型变频器。

2.3 变频器的额定值和技术指标

2.3.1 变频器的额定值

2.3.1.1 输入侧的额定值

中小容量通用变频器输入侧的额定值主要指电压和相数。在我国，输入电压的额定值（指线电压）有3相380V、3相220V（主要指进口变频器）、单相220V（主要是家用电器中的中小容量变频器）三种，此外，输入侧电源电压的频率一般规定为工频50HZ或60HZ。

2.3.1.2 输出侧的额定值

输出电压。由于变频器在变频的同时也要变压，所以输出电压的额定值是指输出电压中的最大值。在大多数情况下，它就是输出频率等于电动机额定频率时的输出电压值。通常，输出电压的额定值总是和输入电压相等。

输出电流。指允许长时间输出的最大电流，是用户在选择变频器时的主要依据。

输出容量。取决于和的乘积。

（2-1）

配用电动机容量。对于变频器说明书中规定的配用电动机，其容量说明如下：

它是根据下式估算的结果：

（2-2）

式中：—电动机的效率；—电动机的功率因数。

由于电动机容量的标称值是统一的，而和值不一致，所以配用电动机容量相同的变频器，品牌不同，其输出容量常常不同。

说明书中的配用电动机容量，仅对长期连续负载才是最适合的，对于各种变动负载，则不适用。

过载能力。变频器的过载能力是指允许其输出电流超过额定电流的能力，大多数变频器都规定为150%、1。

2.3.2 变频器的性能指标

变频器的性能就是通常所说的功能，这类指标是可以通过各种测量仪器工具，在较短时间内测量出来的，这类指标是IEC标准和国标所规定的，出厂所需检验的质量指标。用户选择几项关键指标，就可知道变频器的质量高低，而不是单纯看是进口还是国产，是昂贵还是便宜。以下是变频器的几项关键指标。

在0.5HZ时能输出多大的起动转矩。

比较优良的变频器在0.5HZ时能输出200%高起动转矩（在22KW以下，30KW以上输出180%的起动转矩）。具有这一性能的变频器，可根据负载要求实现短时间平稳加减速，快速响应急变负载，及时检测出再生功率。

频率指标

变频器频率指标包括频率范围、频率精度和频率分辨率。

频率范围以变频器输出的最高频率和最低频率标示，各种变频器的频率范围不尽相同。通常，最低工作频率约为0.1～1HZ，最高工作频率约为200～500HZ。

频率稳定精度也称频率精度，是指在频率给定值不变的情况下，当温度、负载变化，电压波动或长时间工作后，变频器的实际输出频率与给定之间的最大误差与最高工作频率之比。

对于数字设定式的变频器，频率分辨率决定于微机系统的性能，在整个调频范围（如0.5～400HZ）内是一个常数（例如0.01HZ）。对于模拟设定式，频率的分辨率还与频率给定电位器的分辨率有关，一般可以达到最高输出频率的0.05%。

速度调节范围控制精度和转矩控制精度

现在变频器速度控制精度能达到0.005%，转矩控制精度能达3%。

在低转速时的脉动情况

低转速脉动情况是检验变频器好坏的一个重要标准。有的高质量变频器在1HZ时的转速脉动只有1.5。

此外，变频器的噪声及谐波干扰、发热量等都是重要的性能指标，这是指标与变频器所选用的开关器件及调制频率和控制方式有关。用IGBT和IPM制成的变频器，由于调制频率高，其噪声很小，一般情况下连人的耳朵都听不见，但其高次谐波始终存在。如果采用控制方式较好，也可减少一些谐波量。