掌握这 35 个逆变器概念可以将您的专业知识提升到令人印象深刻的水平！

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逆变器的术语VFD（变频驱动器）反映了其通过调节电源的频率和幅度来控制交流电机的功能。在亚洲，特别是在中国和韩国，由于日本的影响，使用了VVVF（可变电压变频逆变器）一词。 VVVF代表VariableVoltageandVariableFrequency，指电压和频率同时调节，而CVCF(ConstantVoltageandConstantFrequency)表示固定电压和频率。

电源分为交流电源和直流电源。大多数直流电是通过变压、整流和滤波从交流电获得的。交流电约占所有用电的 95%，单相和三相交流电遵循不同国家的特定电压和频率标准。例如，在中国大陆，单相交流电为220V，三相交流电为380V，均为50Hz。逆变器将固定电压和频率的交流电转换为可变电压或频率的交流电。该过程包括将交流电整流为直流电，然后将直流电逆变回交流电，后一个过程专门称为“逆变”。将直流电转换为固定频率和电压交流电的设备称为逆变器，而那些允许可调频率和电压的设备称为变频驱动器。

逆变器输出模拟正弦波，主要用于三相异步电机的速度控制，也称为变频调速器。对于需要高质量波形的应用，例如仪器仪表中的测试设备，波形经过细化以产生标准正弦波，此类设备称为变频电源。变频电源通常比变频驱动器贵 15 到 20 倍。逆变设备中负责产生可变电压或频率的核心部件是“逆变器”，因此该产品被命名为“逆变器”。逆变器还用于家用电器，例如空调和荧光灯。在电机控制应用中，逆变器可以调节电压和频率，而用于荧光灯的逆变器主要调节电源频率。汽车中将电池（直流）电转换为交流电的设备也以“逆变器”的名称出售。逆变器的工作原理广泛应用于各个领域，比如电脑电源，逆变器可以抑制反向电压、频率波动、瞬间断电等。

什么是逆变器？

逆变器是一种利用功率半导体器件的开关动作将市电频率电力转换为另一个频率的装置。它由两个主电路组成：主电路（整流模块、电解电容、逆变模块）和控制电路（开关电源板和控制电路板）。 CPU安装在控制电路板上，变频器的操作软件编入CPU中。同一型号逆变器的软件一般是固定的，但三晶逆变器的软件可以根据使用需求进行调整。

PWM 和 PAM 有什么区别？

PWM（脉冲宽度调制）根据特定模式调整脉冲串中的脉冲宽度，以调节输出和波形。 PAM（脉冲幅度调制）调整脉冲串中的脉冲幅度以调节输出和波形。

电压型逆变器和电流型逆变器有什么区别？

逆变器的主电路大致可分为两种：电压型逆变器利用电容器将直流电压源转换为交流电，并进行直流电路滤波；电流型逆变器利用电感器将直流电流源转换为交流电，进行直流电路滤波。

为什么逆变器的电压和频率成比例变化？

感应电机的扭矩是由磁通量和转子电流之间的相互作用产生的。在额定频率下，如果电压恒定而频率降低，磁通量可能会变得过大，导致磁路饱和并可能损坏电机。因此，电压和频率必须成比例地变化。这种控制方式常用于风机、水泵等节能变频器。

当感应电动机由工频电源驱动并且电压下降时，电流增加。对于变频驱动电机，如果频率降低时电压降低，电流会增加吗？

当频率降低（低速）时，电流增加以维持相同的功率输出。然而，在恒扭矩条件下，电流保持相对稳定。

带变频器的电机运行时的启动电流和扭矩是多少？

使用变频器时，随着电机加速，频率和电压相应增加，将启动电流限制在额定电流的 150% 以下（125% 至 200%，具体取决于型号）。使用工频电源直接在线启动会导致启动电流达到额定电流的六到七倍，从而产生机械应力和电气应力。变频电机启动平稳（启动时间长），启动电流为额定电流的1.2～1.5倍，启动扭矩为额定扭矩的70%～120%。对于具有自动转矩提升功能的变频器，启动转矩超过100%，可实现满载启动。

什么是V/f模式？

当频率降低时，电压 V 也会成比例降低。 V 和 f 之间的比例关系根据电机特性确定，通常存储在控制器的存储器 (ROM) 中。可以通过开关或电位计选择多个特性。

当V和f按比例调整时，电机扭矩如何变化？

如果电压随频率成比例降低，则由于交流阻抗降低和直流电阻不变，低速时扭矩会出现降低的趋势。为了补偿并在低频下获得足够的启动扭矩，必须稍微提高输出电压。这种补偿称为扭矩提升，可以通过多种方法实现，包括自动调节、选择 V/f 模式或电位计设置。

如果手册规定速度范围为60~6Hz（10：1），是否意味着6Hz以下没有功率输出？

6Hz以下仍可输出功率。但考虑到电机温升和启动扭矩，最低运行频率设定在6Hz左右，以避免过热，同时保持额定扭矩输出。变频器的实际输出频率（启动频率）因型号而异，一般为0.5Hz～3Hz。

使用60Hz以上的标准电机组合是否可以保持恒定扭矩？

一般来说，这是不可能的。在 60Hz（或某些模式下为 50Hz）以上，电压保持恒定，从而产生大致恒定的功率特性。当高速下需要恒定扭矩时，仔细选择电机和逆变器容量至关重要。

什么是开环控制？

当电机上安装速度检测器（PG）并将实际速度反馈给控制装置进行调节时，称为“闭环”控制。无 PG 反馈的操作称为“开环”控制。通用逆变器通常使用开环控制，但某些型号提供 PG 反馈作为选项。无速度传感器闭环控制根据磁通数学模型估计实际电机速度，有效地形成带有虚拟速度传感器的闭环控制系统。

当实际速度与设定速度之间存在差异时会发生什么？

在开环控制中，即使变频器输出设定频率，负载情况下电机转速也可能在额定滑差范围（1%～5%）内变化。对于在负载变化时仍需要高速调节精度和接近设定速度运行的应用，可以采用带 PG 反馈的逆变器（作为选件提供）。

使用带有PG反馈的电机可以提高速度精度吗？

带 PG 反馈的逆变器可提高速度精度。但实际速度精度取决于PG精度和变频器输出频率分辨率。

什么是防失速功能？

如果设定的加速时间太短，变频器的输出频率可能会比电机的转速（电角频率）变化快得多，导致过流，使变频器跳闸，停止运行。这称为停顿。为了防止失速并维持电机运行，逆变器会监控电流并调整频率。加速时，如果电流过大，则加速率降低。这同样适用于减速。这些机制共同构成了防失速功能。

变频器允许单独设置加速和减速时间与那些使用通用设置的？

可单独设定加减速时间的变频器，适用于需要短暂加减速的场合，或生产节奏要求严格的小型机床。相比之下，对于风扇驱动等加速和减速时间都较长的应用，加速和减速时间的通用设置是合适的。

什么是再生制动？

当电机运行期间命令频率降低时，电机将转换为异步发电机模式并充当制动器。此过程称为再生（电气）制动。

可以实现更大的制动力吗？

电机再生的能量存储在逆变器的滤波电容器中。由于电容器容量和额定电压的限制，通用变频器的再生制动力约为额定扭矩的10%至20%。通过选配制动单元，该比例可提高至 50% 至 100%。

逆变器的保护功能有哪些？

保护功能可分为以下几类：

(1)自动纠正异常情况，如防止过流失速、防止再生过压失速。

(2) 当检测到异常时，阻断向功率半导体发出的 PWM 控制信号，使电机自动停止。示例包括过流关断、再生过压关断、半导体冷却风扇过热保护和瞬时断电保护。

为什么使用离合器连续负载时变频器的保护功能会动作？

当离合器连接负载时，电机迅速从空载过渡到高滑差区域。由此产生的高电流会导致逆变器因过流而跳闸，从而停止运行。

同一设施中大电机启动时，为何变频器运行中会停机？

电机启动时，与电机容量相应的浪涌电流，导致变压器定子侧电压下降。对于大型电机，这种电压降会显着影响连接到同一变压器的其他设备。逆变器可能会将此误认为欠压或瞬时掉电，从而触发其保护功能（IPE）并导致其停止。

什么是逆变器分辨率？为什么它如此重要？

对于数控变频器，即使频率指令是模拟信号，输出频率也是以离散步进的形式提供的。这些步骤的最小单位称为逆变器分辨率。通常，逆变器分辨率范围为 0.015Hz 至 0.5Hz。例如，在 0.5Hz 分辨率下，高于 23Hz 的频率可以调整为 23.5Hz 或 24.0Hz，从而实现步进电机运行。这对于连续卷绕控制等应用来说可能会出现问题。在这种情况下，0.015Hz左右的分辨率可以确保对于四极电机来说，每一步对应的转速小于1r/min，提供了足够的适应性。一些逆变器型号区分命令分辨率和输出分辨率。

逆变器的安装方向有限制吗？

逆变器设计考虑了内部组件和背面的冷却效率。设备的方向对于通风至关重要。对于面板安装或壁挂式单元式逆变器，建议纵向垂直安装。

电机直接连接定频逆变器而不使用软启动器是否可行？

在非常低的频率下，这是可能的。但如果设定频率较高，情况类似于用工频电源直接在线启动。这可能会导致启动电流过大（额定电流的六到七倍），并且由于逆变器将跳闸以防止过流，因此电机将无法启动。

60Hz以上运行电机应注意哪些事项？

当运行频率高于 60Hz 时，请考虑以下事项：

(1)确保机械及相关设备能承受该速度下的运行(机械强度、噪声、振动等)。

(2)电机进入恒功率输出范围，其输出扭矩必须能承受工作负载(对于风机、水泵来说，轴输出功率随转速的立方增加，因此即使是轻微的转速增加也需要注意)。

(3)轴承寿命可能受到影响，应慎重考虑。

(4)对于中大容量电机，特别是二极电机，在60Hz以上运行前应咨询制造商。

变频器可以驱动齿轮电机吗？

根据减速机的结构和润滑方法，需要考虑几个因素。通常，齿轮结构最多可承受 70~80Hz。采用油润滑时，连续低速运转可能会损坏齿轮。

变频器可以驱动单相电机吗？它们可以使用单相电源运行吗？

一般来说，这是不可行的。对于带有速度控制器或开关启动机制的单相电机，将速度降低到工作点以下可能会使辅助绕组过热。对于电容器启动或电容器运行类型，可能会发生电容器爆炸。逆变器通常需要三相电源，但一些小容量型号可以使用单相电源运行。

逆变器本身消耗多少功率？

功耗取决于逆变器型号、运行状态和使用频率。很难指定准确的值。然而，60Hz以下的逆变器效率约为94%至96%，可用于估算损耗。对于内置再生制动的变频器（例如FR-K系列），考虑制动损耗会增加功耗，这是控制板设计时需要注意的一个因素。

为什么不能在整个6~60Hz范围内连续工作？

大多数电机使用轴上的外部风扇或转子端环上的叶片进行冷却。速度降低会降低冷却效率，从而使电机无法承受与高速时相同的热量产生。为了解决这个问题，可以降低低速负载扭矩，使用更大容量的变频器和电机组合，或采用专用电机。

使用带制动器电机时应注意哪些事项？

制动励磁电路应由变频器输入侧供电。如果变频器在输出功率时制动，可能会出现过电流而导致停机。因此，请确保变频器停止输出功率后制动器才动作。

为什么使用变频器驱动带有功率因数改善电容器的电机时电机无法启动？

逆变器电流流入功率因数改善电容器。充电电流可能会触发逆变器过流 (OCT)，从而阻止启动。要解决此问题，请拆下电容器并运行电机。为了提高功率因数，在变频器输入侧安装交流电抗器是有效的。

逆变器的寿命是多少？

虽然逆变器是静态设备，但它们包含滤波电容器和冷却风扇等消耗部件。通过定期维护这些部件，逆变器可以使用十年以上。

逆变器中的冷却风扇如何定向？如果出现故障会怎样？

一些小容量逆变器没有冷却风扇。对于带有风扇的型号，气流通常是从下到上。安装逆变器时，避免在机组上方和下方放置阻碍进排气的设备。请勿将热敏元件放置在逆变器上方。通过检测风扇停止或冷却风扇过热来防止风扇故障。

滤波电容的寿命如何确定？

用作电容器的滤波电容器，随着时间的推移会逐渐失去静电容量。定期测量静电容量，当达到额定容量的85%时，认为电容器已失效。

逆变器的安装方向有限制吗？

逆变器通常安装在面板内。然而，全封闭面板体积庞大、占用空间且成本高昂。缓解措施包括：

(1) 根据实际设备所需的冷却设计面板。

(2)使用铝散热器、翅片和冷却剂增加冷却面积。

(3)利用热管。

此外，还开发了背面暴露的逆变器型号。

如何选择变频器容量才能将传送带速度提高到80Hz？

传送带的功耗与速度成正比。要在 80Hz 下运行，逆变器和电机功率均应按比例增加到 80Hz/50Hz，即容量增加 60%。

维护、检查时的注意事项：

(1) 关闭输入电源后，请等待至少 5 分钟后再开始检查（确保充电指示灯 LED 已熄灭），以免触电。

(2) 维护、检查和部件更换必须由合格人员进行。开始工作前取下所有金属物品（手表、手镯等）并使用绝缘工具。

(3) 请勿随意改装变频器，以防触电和产品损坏。

(4) 维修逆变器前，请确认输入电压。将380V电源连接到220V级逆变器可能会造成损坏（电容器、压敏电阻、模块爆炸等）。

逆变器主要由半导体元件组成，需要进行日常检查，以防止恶劣的工作环境，如温度、湿度、灰尘和振动，并防止因元件寿命限制而引起的故障。

检查项目：

(1)日常检查：验证逆变器是否按要求运行。逆变器运行时，用电压表检查输入输出电压。

(2) 定期检查：检查所有只有在逆变器关闭时才能进入的区域。

(3) 部件更换：部件寿命受安装条件影响较大。