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第一章　通用变频器的基础知识 §1－1　变频器的分类及基本认识（理论部分） 一、教学引入 1.变压器变频器的发展及应用范围 长期以来，异步电动机在调速方面一直处于性能不佳的状态。虽然改变定子侧的电流频率就可以调节转速，是由异步电动机的基本原理所决定的，是和异步电动机“与生俱来”的。然而，异步电动机诞生于19世纪80年代，而变频调速技术发展到迅速普及的实用阶段，却是在20世纪80年代，整整经历了一个世纪！ 是什么原因使变频调速技术从愿望到实现经历了长达百年之久呢？ 首先，从目前迅速普及的“交-直-交”变频器的基本结构来看，“交→直”（由交流变直流）的整流技术是很早就解决了的。而“直→交”（由直流变交流）的逆变过程实际是不同组合的开关交替地接通和关断的过程，它必须依赖于满足一定条件的开关器件。这些条件是： （1）能承受足够大的电压和电流； （2）允许长时间频繁地接通和关断； （3）接通和关断的控制必须十分方便。 直至20世纪70年代，电力晶体管（GTR）的开发成功，才比较满意地满足了上述条件，从而为变频调速技术的开发、发展和普及奠定了基础。 20世纪80年代，又进一步开发成功了绝缘栅双极型晶体管（IGBT）其工作频率比GTR提高了一个数量级，从而使变频调速技术又向前迈进了一步。目前，中小容量的新系列变频器中的逆变部分，已基本上被IGBT垄断了。 其次，由于电动机绕组中反电动势的大小是和频率成正比的，因此在改变频率的同时还必须改变电压，故变频器常简写成VVVF。VVVF的实现，虽然不如逆变电路那样对于开关器件具有强烈的依赖性，但简化到足以推广普及的阶段，却是在20世纪70年代提出了正弦波脉宽调制技术（SPWM）并不断完善之后。 2.如何变频、概念 二、教学内容 1.变频器的概念：是一种将固定频率的交流电变换成频率、电压连续可调的交流电，以供给电动机运转的电源装置。 2.变频器分类： 1)按变频的原理分类 (1)交－交变频器 它是将频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源，其主要优点是没有中间环节，变换效率高。但其连续可调的频率范围较窄，一般在额定频率的1／2以下（0＜＜／2），故主要用于容量较大的低速拖动系统中。 (2)交－直－交变频器 先将频率固定的交流电整流后变成直流，再经过逆变电路，把直流电逆变成频率连续可调的三相交流电，由于把直流电逆变成交流电较易控制，因此在频率的调节范围，以及变频后电动机特性的改善等方面，都具有明显的优势，目前使用最多的变频器均属于交－直－交变频器。 根据直流环节的储能方式来分，交－直－交变频器又可分成电压型和电流型两种。 a、电压型 整流后若是靠电容来滤波，这种交－直－交变频器称作电压型变频器，而现在使用的变频器大部分为电压型。 b、电流型 整流后若是靠电感来滤波，这种交－直－交变频器称作电流型变频器，这种型式的变频器较为少见。 根据调压方式的不同，交－直－交变频器又可分成脉幅调制和脉宽调制两种。 c、脉幅调制 变频器输出电压的大小是通过改变直流电压来实现的，常用PAM表示。这种方法现在已很少使用了。 d、脉宽调制 变频器输出电压的大小是通过改变输出脉冲的占空比来实现的，常用PWM表示。目前使用最多的是占空比按正弦规律变化的正弦波脉宽调制，即SPWM方式，也是以下讲解的主要调制方式。 2)按变频器的用途分类 (1)专用变频器 专用变频器是针对某一种（类）特定的控制对象而设计的，这种变频器均是在某一方面的性能比较优良。如前述的风机、水泵用变频器、电梯及起重机械用变频器、中频变频器等。 (2)通用变频器 通用变频器是变频器家族中，数量最多，应用最广泛的一种，也是我们讲解的主要品种。而大容量变频器主要用于冶金工业的一些低速场合。 常见的中小容量变频器主要有两大类：节能型变频器和通用型变频器。 a、节能型变频器 由于节能型变频器的负载主要是风机、泵、二次方律负载，它们对调速性能的要求不高，因此节能型变频器的控制方式比较单一，一般只有V/F控制，功能也没有那么齐全，但是其价格相对要便宜些。 b、通用型变频器 主要用在生产机械的调速上。而生产机械对调速性能的要求（如调速范围，调速后的动、静态特性等）往往较高，如果调速效果不理想会直接影响到产品的质量，所以通用型变频器必须使变频后电动机的机械特性符合生产机械的要求。因此这种变频器功能较多，价格也较贵。它的控制方式除了V/F控制，还使用了矢量控制技术。因此，在各种条件下均可保持系统工作的最佳状态。除此之外，高性能的变频器还配备了各种控制功能如：PID调节、PLC控制、PG闭环速度控制等，为变频器和生产机械组成的各种开、闭环调速系统的可靠工作提