1.變頻器基礎

　　*1: VVVF 改變電壓

、改變頻率（Variable Voltage and Variable Frequency）的縮寫。

　　*2: CVCF 恒電壓
、恒頻率（Constant Voltage and Constant Frequency）的縮寫。

　　各國使用的交流供電電源，無論是用於家庭還是用於工廠
，其電壓和頻率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz）

，等等。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產生可變的電壓和頻率，該設備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC）。把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學術語為“inverter”(逆變器)。由於變頻器設備中產生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產品本身就被命名為“inverter”
，即：變頻器，變頻器也可用於家電產品。使用變頻器的家電產品中不僅有電機（例如空調等），haiyouyingguangdengdengchanpin。yongyudianjikongzhidebianpinqi
，jikeyigaibiandianya
，youkeyigaibianpinlv。danyongyuyingguangdengdebianpinqizhuyaoyongyutiaojiedianyuangongdiandepinlv。qicheshangshiyongdeyoudianchi（直流電）產生交流電的設備也以“inverter”的名稱進行出售。變頻器的工作原理被廣泛應用於各個領域。例如計算機電源的供電，在該項應用中，變頻器用於抑製反向電壓
、頻率的波動及電源的瞬間斷電。

　　 2. 電機的旋轉速度為什麼能夠自由地改變
？

　　 *1: r/min電機旋轉速度單位：每分鍾旋轉次數，也可表示為rpm.例如：4極電機 60Hz 1,800 [r/min]，4極電機 50Hz 1,500 [r/min]
，電機的旋轉速度同頻率成比例。 本文中所指的電機為感應式交流電機，在工業領域所使用的大部分電機均為此類型電機。感應式交流電機（以後簡稱為電機）的旋轉速度近似地確決於電機的極數和頻率。由電機的工作原理決定電機的極數是固定不變的。由於該極數值不是一個連續的數值（為2的倍數，例如極數為2

，4，6）
，所suo以yi不bu適shi和he改gai變bian該gai值zhi來lai調tiao整zheng電dian機ji的de速su度du。另ling外wai
，頻pin率lv是shi電dian機ji供gong電dian電dian源yuan的de電dian信xin號hao
，所suo以yi該gai值zhi能neng夠gou在zai電dian機ji的de外wai麵mian調tiao節jie後hou再zai供gong給gei電dian機ji
，這zhe樣yang電dian機ji的de旋xuan轉zhuan速su度du就jiu可ke以yi被bei自zi由you的de控kong製zhi。因yin此ci
，以yi控kong製zhi頻pin率lv為wei目mu的de的de變bian頻pin器qi，是shi做zuo為wei電dian機ji調tiao速su設she備bei的de優you選xuan設she備bei。n = 60f/p
，n: 同步速度，f: 電源頻率 ，p: 電機極數，改變頻率和電壓是最優的電機控製方法 。如(ru)果(guo)僅(jin)改(gai)變(bian)頻(pin)率(lv)，電(dian)機(ji)將(jiang)被(bei)燒(shao)壞(huai)。特(te)別(bie)是(shi)當(dang)頻(pin)率(lv)降(jiang)低(di)時(shi)，該(gai)問(wen)題(ti)就(jiu)非(fei)常(chang)突(tu)出(chu)。為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)電(dian)機(ji)燒(shao)毀(hui)事(shi)故(gu)的(de)發(fa)生(sheng)，變(bian)頻(pin)器(qi)在(zai)改(gai)變(bian)頻(pin)率(lv)的(de)同(tong)時(shi)必(bi)須(xu)要(yao)同(tong)時(shi)改(gai)變(bian)電(dian)壓(ya)
，例(li)如(ru)：為了使電機的旋轉速度減半，變頻器的輸出頻率必須從60Hz改變到30Hz，這時變頻器的輸出電壓就必須從200V改變到約100V。例如：為了使電機的旋轉速度減半，變頻器的輸出頻率必須從60Hz改變到30Hz，這時變頻器的輸出電壓就必須從200V改變到約100V。 如果要正確的使用變頻器, 必須認真地考慮散熱的問題。變頻器的故障率隨溫度升高而成指數的上升。使用壽命隨溫度升高而成指數的下降。環境溫度升高10度，變頻器使用壽命減半。因此，我們要重視散熱問題啊！在變頻器工作時，流過變頻器的電流是很大的, 變頻器產生的熱量也是非常大的
，不能忽視其發熱所產生的影響。

　　通常
，變頻器安裝在控製櫃中。我們要了解一台變頻器的發熱量大概是多少. 可以用以下公式估算: 發熱量的近似值＝ 變頻器容量（KW）＆#215;55 [W]在這裏, 如果變頻器容量是以恒轉矩負載為準的(過流能力150% * 60s) 如果變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器, 並且也在櫃子裏麵, 這時發熱量會更大一些。 電抗器安裝在變頻器側麵或測上方比較好。這時可以用估算: 變頻器容量（KW）＆#215;60 [W]因為各變頻器廠家的硬件都差不多, 所以上式可以針對各品牌的產品. 注意： 如果有製動電阻的話
，因為製動電阻的散熱量很大， 因此最好安裝位置最好和變頻器隔離開


， 如裝在櫃子上麵或旁邊等。那麼, 怎樣采能降低控製櫃內的發熱量呢? 當(dang)變(bian)頻(pin)器(qi)安(an)裝(zhuang)在(zai)控(kong)製(zhi)機(ji)櫃(gui)中(zhong)時(shi)，要(yao)考(kao)慮(lv)變(bian)頻(pin)器(qi)發(fa)熱(re)值(zhi)的(de)問(wen)題(ti)。根(gen)據(ju)機(ji)櫃(gui)內(nei)產(chan)生(sheng)熱(re)量(liang)值(zhi)的(de)增(zeng)加(jia)
，要(yao)適(shi)當(dang)地(di)增(zeng)加(jia)機(ji)櫃(gui)的(de)尺(chi)寸(cun)。因(yin)此(ci)，要(yao)使(shi)控(kong)製(zhi)機(ji)櫃(gui)的(de)尺(chi)寸(cun)盡(jin)量(liang)減(jian)小(xiao)，就(jiu)必(bi)須(xu)要(yao)使(shi)機(ji)櫃(gui)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)值(zhi)盡(jin)可(ke)能(neng)地(di)減(jian)少(shao)。如(ru)果(guo)在(zai)變(bian)頻(pin)器(qi)安(an)裝(zhuang)時(shi)
，把(ba)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)散(san)熱(re)器(qi)部(bu)分(fen)放(fang)到(dao)控(kong)製(zhi)機(ji)櫃(gui)的(de)外(wai)麵(mian)，將(jiang)會(hui)使(shi)變(bian)頻(pin)器(qi)有(you)70％的de發fa熱re量liang釋shi放fang到dao控kong製zhi機ji櫃gui的de外wai麵mian。由you於yu大da容rong量liang變bian頻pin器qi有you很hen大da的de發fa熱re量liang，所suo以yi對dui大da容rong量liang變bian頻pin器qi更geng加jia有you效xiao。還hai可ke以yi用yong隔ge離li板ban把ba本ben體ti和he散san熱re器qi隔ge開kai, 使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好。變頻器散熱設計中都是以垂直安裝為基礎的，橫著放散熱會變差的! 關於冷卻風扇一般功率稍微大一點的變頻器， 都帶有冷卻風扇。同時
，也建議在控製櫃上出風口安裝冷卻風扇。進風口要加濾網以防止灰塵進入控製櫃。 注意控製櫃和變頻器上的風扇都是要的，不能誰替代誰。 其他關於散熱的問題

　　 （1）.在海拔高於1000m的地方，因為空氣密度降低，因此應加大櫃子的冷卻風量以改善冷卻效果。理論上變頻器也應考慮降容
，1000m每-5%。但由於實際上因為設計上變頻器的負載能力和散熱能力一般比實際使用的要大， 所以也要看具體應用。 比方說在1500m的地方，但是周期性負載
，如電梯，就不必要降容。

　　（2）.開關頻率：變頻器的發熱主要來自於IGBT
，IGBT的發熱有集中在開和關的瞬間。 因此開關頻率高時自然變頻器的發熱量就變大了。有的廠家宣稱降低開關頻率可以擴容
， 就是這個道理。

　　3.矢量控製是怎樣使電機具有大的轉矩的？

　　*1: 轉矩提升:此(ci)功(gong)能(neng)增(zeng)加(jia)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)，以(yi)使(shi)電(dian)機(ji)的(de)輸(shu)出(chu)轉(zhuan)矩(ju)和(he)電(dian)壓(ya)的(de)平(ping)方(fang)成(cheng)正(zheng)比(bi)的(de)關(guan)係(xi)增(zeng)加(jia)，從(cong)而(er)改(gai)善(shan)電(dian)機(ji)的(de)輸(shu)出(chu)轉(zhuan)矩(ju)。改(gai)善(shan)電(dian)機(ji)低(di)速(su)輸(shu)出(chu)轉(zhuan)矩(ju)不(bu)足(zu)的(de)技(ji)術(shu),使用"矢量控製"，可以使電機在低速,如(無速度傳感器時)1Hz（對4極電機，其轉速大約為30r/min）時的輸出轉矩可以達到電機在50Hz供電輸出的轉矩（最大約為額定轉矩的150％）。對於常規的V/Fkongzhi，dianjidedianyajiangsuizhedianjisududejiangdierxiangduizengjia
，zhejiudaozhiyouyulicibuzu，ershidianjibunenghuodezugoudexuanzhuanli。weilebuchangzhegebuzu，bianpinqizhongxuyaotongguotigaodianya
，laibuchangdianjisudujiangdieryinqidedianyajiang。bianpinqidezhegegongnengjiaozuo"轉矩提升"（*1）。轉矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓，電機轉矩並不能和其電流相對應的提高。 因為電機電流包含電機產生的轉矩分量和其它分量（如勵磁分量）。"矢量控製"把電機的電流值進行分配
，從而確定產生轉矩的電機電流分量和其它電流分量（如勵磁分量）的數值。"矢量控製"keyitongguoduidianjiduandedianyajiangdexiangying，jinxingyouhuabuchang，zaibuzengjiadianliudeqingkuangxia
，yunxudianjichanchudadezhuanju。cigongnengduigaishandianjidisushiwenshengyeyouxiao。

　　４．變頻器製動的情況:

　　*1: 製動的概念:指電能從電機側流到變頻器側（或供電電源側）,這時電機的轉速高於同步轉速.負載的能量分為動能和勢能. 動能(由速度和重量確定其大小）隨sui著zhe物wu體ti的de運yun動dong而er累lei積ji。當dang動dong能neng減jian為wei零ling時shi，該gai事shi物wu就jiu處chu在zai停ting止zhi狀zhuang態tai。機ji械xie抱bao閘zha裝zhuang置zhi的de方fang法fa是shi用yong製zhi動dong裝zhuang置zhi把ba物wu體ti動dong能neng轉zhuan換huan為wei摩mo擦ca和he能neng消xiao耗hao掉diao。對dui於yu變bian頻pin器qi
，如ru果guo輸shu出chu頻pin率lv降jiang低di，電dian機ji轉zhuan速su將jiang跟gen隨sui頻pin率lv同tong樣yang降jiang低di。這zhe時shi會hui產chan生sheng製zhi動dong過guo程cheng. 由製動產生的功率將返回到變頻器側。這些功率可以用電阻發熱消耗。在用於提升類負載,在下降時, 能量(勢能)也要返回到變頻器(或電源)側,進行製動.這種操作方法被稱作"再生製動"，ergaifangfakeyingyongyubianpinqizhidong。zaijiansuqijian，chanshengdegonglvruguobutongguorexiaohaodefangfaxiaohaodiao，ershibanengliangfanhuisongdaobianpinqidianyuancedefangfajiaozuo"功率返回再生方法"。在實際中，這種應用需要"能量回饋單元"選件。

　　５．怎樣提高製動能力？

　　為了用散熱來消耗再生功率，需要在變頻器側安裝製動電阻。為了改善製動能力

，不能期望靠增加變頻器的容量來解決問題。請選用"製動電阻"、"製動單元"或"功率再生變換器"等選件來改善變頻器的製動容量

　　3. 當電機的旋轉速度改變時，其輸出轉矩會怎樣？

　　*1: 工頻電源由電網提供的動力電源（商用電源）

　　*2: 起動電流當電機開始運轉時


，變頻器的輸出電流變頻器驅動時的起動轉矩和最大轉矩要小於直接用工頻電源驅動。

　　６．結束語

　　我們經常聽到下麵的說法："電機在工頻電源供電時（*1）時，電機的起動和加速衝擊很大，而當使用變頻器供電時
，這些衝擊就要弱一些"。如果用大的電壓和頻率起動電機
，例如使用工頻電網直接供電，就會產生一個大的起動衝擊（大的起動電流 (*2) ）。而(er)當(dang)使(shi)用(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)時(shi)，變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)和(he)頻(pin)率(lv)是(shi)逐(zhu)漸(jian)加(jia)到(dao)電(dian)機(ji)上(shang)的(de)，所(suo)以(yi)電(dian)機(ji)產(chan)生(sheng)的(de)轉(zhuan)矩(ju)要(yao)小(xiao)於(yu)工(gong)頻(pin)電(dian)網(wang)供(gong)電(dian)的(de)轉(zhuan)矩(ju)值(zhi)。所(suo)以(yi)變(bian)頻(pin)器(qi)驅(qu)動(dong)的(de)電(dian)機(ji)起(qi)動(dong)電(dian)流(liu)要(yao)小(xiao)些(xie)。通(tong)常(chang)
，電(dian)機(ji)產(chan)生(sheng)的(de)轉(zhuan)矩(ju)要(yao)隨(sui)頻(pin)率(lv)的(de)減(jian)小(xiao)（速度降低）而er減jian些xie減jian小xiao的de實shi際ji數shu據ju在zai有you的de變bian頻pin器qi手shou冊ce中zhong會hui給gei出chu說shuo明ming。通tong過guo使shi用yong磁ci通tong矢shi量liang控kong製zhi的de變bian頻pin器qi，將jiang改gai善shan電dian機ji低di速su時shi轉zhuan矩ju的de不bu足zu，甚shen至zhi在zai低di速su區qu電dian機ji也ye可ke輸shu出chu足zu夠gou的de轉zhuan矩ju。當dang變bian頻pin器qi調tiao速su到dao大da於yu60Hz頻率時，電機的輸出轉矩將降低。通常的電機是按50Hz(60Hz)電壓設計製造的，其額定轉矩也是在這個電壓範圍內給出的。因此在額定頻率之下的調速稱為恒轉矩調速. (T=Te,P<=Pe) 變頻器輸出頻率大於50Hz頻率時，電機產生的轉矩要以和頻率成反比的線性關係下降。當電機以大於60Hz頻率速度運行時，電機負載的大小必須要給予考慮
，以防止電機輸出轉矩的不足。舉例，電機在100Hz時產生的轉矩大約要降低到50Hz時產生轉矩的1/2。因此在額定頻率之上的調速稱為恒功率調速.(P=Ue*Ie)