逆变电路频率如何控制（逆变电源调试）

我们都知道逆变电源是电气工作中应该掌握的技术。采用变频电源控制电机是电气控制中常用的方法；有些需要熟练使用。

逆变电源控制电机频率可调节多少

首先，为什么要用变频器电源来控制电机？

让我们简单了解一下这两款设备。

电机是感性负载，抵抗电流变化，启动时会产生较大的电流变化。

逆变电源是利用功率半导体器件的开关功能将工频电源变换为另一频率的电源控制装置。它主要由两部分电路组成，一是主电路（整流模块、电解电容、逆变模块），二是控制电路（开关电源板、控制电路板）。

为了减少电机的启动电流，特别是功率较大的电机，功率越大，启动电流越大。过大的启动电流会给供配电网络带来较大的负担，而逆变电源可以解决这个启动问题。让电机平稳启动，不会造成启动电流过大。

使用逆变器电源的另一个功能是调节电机的速度。在很多场合，都需要对电机的转速进行控制，以获得更好的生产效率，而逆变电源调速一直是其最大的亮点。逆变电源改变电源的频率来控制电机的转速。

逆变电源的控制方式有哪些？

最常用的五种变频电源控制电机的方式如下：

低压通用变频输出电压380-650V，输出功率0.75-400kW，工作频率0-400Hz，主电路采用AC-DC-AC电路。其控制方式已经历了以下四代。

1U/f=C 正弦脉宽调制（SPWM）控制方式

其特点是控制电路结构简单、成本低、机械性能和硬度好，能满足一般传动平稳调速的要求。已被广泛应用于工业的各个领域。但在低频时，由于输出电压较低，转矩会明显受到定子电阻压降的影响，从而降低最大输出转矩。

另外，其机械特性毕竟不如直流电机，动态转矩能力和静态调速性能不理想，系统性能不高，控制曲线会随负载变化，转矩响应慢，电机转动。扭矩利用率不高。低速时，由于定子电阻和逆变器死区效应，性能下降，稳定性变差。因此，人们对矢量控制变频调速进行了研究。

电压空间矢量控制方法

它基于三相波形的整体产生效果，旨在逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹。

经过实际使用，进行了改进，即引入频率补偿，可以消除速度控制的误差；反馈估计磁链幅值，以消除低速时定子电阻的影响；输出电压和电流为闭环，以提高动态精度和性能。稳定下来。但控制回路较多，且未引入扭矩调节，系统性能并未得到根本性提升。

矢量控制方式

矢量控制变频调速的方法是将三相坐标系中异步电机的定子电流Ia、Ib、Ic通过三相二线变换为两相静态坐标系中的交流电流Ia1Ib1。 -相变，然后根据转子磁场。通过方向旋转变换，相当于同步旋转坐标系中的直流电流Im1和It1（Im1相当于直流电机的励磁电流；It1相当于与扭矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电机的控制方法。就是获取直流电机的控制量，通过相应的逆坐标变换实现对异步电机的控制。

其本质是交流电机相当于直流电机，速度和磁场两个分量独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流得到扭矩和磁场两个分量，通过坐标变换实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。但在实际应用中，转子磁链难以准确观测，系统特性受电机参数影响较大，且等效直流电机控制过程中采用的矢量旋转变换较为复杂，难以对电机转子磁链进行理想的分析。实际控制效果。结果。

直接扭矩控制（DTC）方式

1985年，德国鲁尔大学DePenbrock教授首先提出直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了矢量控制的上述缺点，并以新颖的控制思想、简单清晰的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。

目前，该技术已成功应用于电力机车牵引用大功率交流传动。直接转矩控制直接分析交流电机在定子坐标系中的数学模型来控制电机的磁链和转矩。不需要将交流电机等同于直流电机，从而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；不需要模仿直流电机的控制，也不需要简化交流电机的数学模型进行解耦。

矩阵切换-切换控制方式

VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都属于交直交变频类型。常见的缺点是输入功率因数低、谐波电流大、直流电路需要大储能电容、再生能量无法反馈到电网，即无法进行四象限运行。

为此，矩阵AC-AC变频应运而生。由于矩阵AC-AC变频消除了中间直流环节，从而无需笨重且昂贵的电解电容器。它可以实现功率因数为1，输入电流为正弦波，可以四象限工作。系统功率密度高。尽管该技术尚未成熟，但仍然吸引了许多学者进行深入研究。其本质不是间接控制电流、磁联动等，而是直接实现扭矩作为被控量。

具体方法：

控制定子磁链，引入定子磁链观测器，实现无速度传感器模式；

自动识别（ID）依靠精确的电机数学模型自动识别电机参数；

计算定子阻抗、互感、磁饱和系数、惯量等对应的实际值，计算实际扭矩、定子磁链和转子转速，进行实时控制；

根据磁链和转矩的带通控制，实现带通控制，并产生PWM信号来控制逆变器的开关状态。

矩阵交流变频，扭矩响应快（2ms），速度精度高（2%，无PG反馈），扭矩精度高（+3%）；同时，它还具有高启动扭矩和高扭矩精度，特别是在低速（包括0速）时，可以输出150%至200%的扭矩。

变频器电源如何控制电机？两者是如何联系的？

变频器控制电机的接线比较简单，类似于接触器的接线。电机的进出主要电源线有3条，但在设置时，控制逆变电源的方式也不同。

首先，我们来看看逆变器端子。虽然品牌很多，接线方式也不同，但大多数逆变器的端子都是相似的。一般分为正转和反转开关输入，用于控制电机的正转和反转。反馈端子用于反馈电机的运行状态，包括运行频率、转速、故障状态等。对于速度给定控制，有的变频器电源使用电位器，有的直接使用按钮，但都没有什么用处。

它由物理接线控制。另一种方法是通过通信网络。现在很多逆变器都支持通讯控制。通过这条通讯线，可以控制电机的启停、正反转、速度调节等。同时反馈。信息也通过通信传递。

当电机的速度（频率）变化时，其输出扭矩会发生什么变化？

变频器驱动时的启动转矩和最大转矩均小于直接工频电源驱动时的启动转矩和最大转矩。

当电机采用工频电源供电时，启动和加速冲击较大，而当电机采用变频电源供电时，这些影响较弱。工频直接启动会产生较大的启动电流。使用逆变电源时，逆变电源的输出电压和频率逐渐加到电机上，因此电机的启动电流和冲击较小。

通常，电机产生的扭矩随着频率降低而降低（速度降低）。一些逆变器电源手册中描述了有关减少的实际数据。

通过采用磁通矢量控制的逆变器，将改善电机低速时扭矩不足的问题，电机即使在低速区域也能输出足够的扭矩。

当变频器电源调至大于50Hz频率时，电机输出扭矩会下降

通常电机是按50Hz电压设计和制造的，其额定转矩也是在此电压范围内给出的。因此，低于额定频率的调速称为恒转矩调速。 (T=Te,P=Pe)

当变频器的输出频率大于50Hz时，电机产生的转矩应与频率成反比线性减小。

当电机运行频率大于50Hz时，必须考虑电机负载的大小，防止电机输出扭矩不足。

例如，电机在100 Hz 时产生的扭矩减少到50 Hz 时产生的扭矩的大约1/2。

因此，在额定频率以上的调速称为恒功率调速。 (P=Ue*Ie)

50Hz以上逆变电源的应用

众所周知，对于特定的电机来说，其额定电压和额定电流是恒定的。

如果变频器电源和电机的额定值均为：15kW/380V/30A，则电机可以工作在50Hz以上。

当转速为50Hz时，变频器输出电压为380V，电流为30A。此时，如果将输出频率提高到60Hz，则逆变器的最大输出电压和电流只能为380V/30A。显然，输出功率保持不变，所以我们称之为恒功率调速。

此时的扭矩是多少？

因为P=wT（w；角速度，T:扭矩），因为P不变，w增加，扭矩会相应减小。

我们还可以换个角度看：

电机定子电压U=E+I*R（I为电流，R为电阻，E为感应电势）

可见，当U和I不变时，E也不变。

且E=k*f*X（k:常数；f:频率；X:磁通量），所以当f从50 - 60Hz时，X会相应减小

对于电机来说，T=K*I*X（K:常数；I:电流；X:磁通），因此扭矩T会随着磁通X的减小而减小

同时，当小于50Hz时，由于I*R很小，当U/f=E/f不变时，磁通量（X）不变。扭矩T与电流成正比。这就是为什么变频器电源的过载（扭矩）能力通常用其过流能力来描述，称为恒扭矩调速（额定电流不变-最大扭矩不变）

结论： 当变频器的输出频率从50Hz以上增加时，电机的输出扭矩会减小

与输出扭矩相关的其他因素

加热和冷却能力决定了逆变器的输出电流能力，从而影响逆变器的输出转矩能力。

载波频率： 一般情况下，逆变电源的额定电流以最高载波频率为基准，可以保证在最高环境温度下持续输出。如果降低载波频率，电机的电流不会受到影响。然而，部件的发热将会减少。

环境温度：就像逆变器电源保护电流值，当检测到环境温度较低时，不会增加。

海拔高度： 海拔高度的增加会影响散热和隔热性能。一般1000m以下的容量可以忽略，超过1000m每次减少5%的容量。

变频器电源控制电机的频率是多少比较合适？

通过上面的总结，我们已经了解了为什么要用变频器电源来控制电机，以及变频器电源是如何控制电机的。逆变电源控制电机，可以概括为两点：一是逆变电源控制电机的启动电压和频率；二是逆变电源控制电机的启动电压和频率。实现平滑启动、平滑停止；二是利用变频电源，通过改变频率来调节电机的转速。来调节电机的速度。

对于感应电机，调速的最高速度限制不是变频器电源。对于普通逆变电源，V/F模式下的最高工作频率不会低于400Hz。例如，西门子的变频器电源为600Hz矢量控制，最高运行频率限制为200Hz-300Hz；伺服控制的最高工作频率会更高。因此，发帖者希望将感应电机的调速提高到100Hz。逆变电源已经没有任何悬念和疑问了。

完全不存在技术壁垒。感应电动机的转子等机械结构是鼠笼式结构。因此，其机械强度与电机的最高设计转速有关。速度越高，机械离心力越大。根据速度的不同，其机械强度不会是无限的。感应电机的转子轴承也有最大速度限制。因此，对于高估的高速运转，有必要了解转子轴承的最高转速限制，只要符合要求就可以使用；对于感应电机转子的动平衡调试和整定，制造商不可能超出自己的设计参数进行调试和验证。

通常检查动平衡以满足电机在工厂校准的最大速度。嗯，综上所述，感应电机的变频控制，如果应用超频的话。首先是与所使用的感应电机的制造商联系，看看这是否可行。或者干脆提出自己的要求，定制电机。

为了保证最高转速下的可靠性，如果自己不解决这些问题，应首先确认电机转子的动平衡测试，然后确认轴承的极限转速；如果超过高速轴承，则需要更换高速轴承以满足现场的需要。

此外，还必须考虑散热问题。最后，根据经验，如果要运行100Hz以内的感应电机，100kW以内的中小功率感应电机应该是相对可以接受的。如果超过100kW及以上，最好定制。不要选择正规仿制药。

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