逆变器电路原理图(逆变器完整电路图)

　　用粗实线画出，并标明相关的文字符号。

　　绘制主电路时，应依规定的电气图形符号用粗实线画出主要控制、保护等用电设备，如断路器、熔断器、变频器、热继电器、电动机等，并依次标明相关的文字符号。

　　电气原理图标注常见的标有：QS刀开关、FU熔断器、KM接触器、KA中间继电器、KT 时间继电器、KS 速度继电器、FR 热继电器、SB 按钮、SQ 行程开关。

　　扩展资料：

　　画好电路图应注意的事项:

　　1、必须用电路符号表示元件，不能用实物图形；

　　2、整个电路图画成方框型；

　　3、按照实物图元件摆放顺序画电路图；

　　4、养成随时将各元件用字母表示的好习惯；

　　5、注意连接处不要形成开路，节点要点好。

　　参考资料来源：搜狗百科-电气原理图

　　变频器接线图首先是信号线和动力线在安装走线的时候，这两个线务必分开。原因是为了能够减少模拟量被变频器或者其他设备干扰。信号线和动力线之间的距离应该保持在35CM左右，如果是在变频器控制柜里面也需要安装变频器接线图来这样的接线规范。

　　? ? ?变频器接线图规范要求信号线和变频器两者间的控制回路线的长度不能超过50厘米，并且还需要注意的是各种线需要安放在不同的金属软管里面，变频器接线图规范这样做的目的就是防止变频器的干扰。

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　　? ? ? ? ? ? ?变频器的接线图图示

　　各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60Hz 50Hz或100V/60Hz 50Hz，等等。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电 DC。把直流电 DC变换为交流电 AC的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器，变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中不仅有电机 例如空调等，还有荧光灯等产品。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。汽车上使用的由电池 直流电产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。

　　2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？

　　r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.例如：4极电机 60Hz 1,800 [r/min]，4极电机 50Hz 1,500 [r/min]，电机的旋转速度同频率成比例。

　　本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机 以后简称为电机的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值 为2的倍数，例如极数为2，4，6，所以不适和改变该值来调整电机的速度。另外，频率是电机供电电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。n = 60f/p，n: 同步速度，f: 电源频率 ，p: 电机极数，改变频率和电压是最优的电机控制方法 。如果仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，该问题就非常突出。为了防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压，例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。?例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。 如果要正确的使用变频器, 必须认真地考虑散热的问题。变频器的故障率随温度升高而成指数的上升。使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10度，变频器使用寿命减半。因此，我们要重视散热问题啊！在变频器工作时，流过变频器的电流是很大的, 变频器产生的热量也是非常大的，不能忽视其发热所产生的影响。

　　通常，变频器安装在控制柜中。我们要了解一台变频器的发热量大概是多少. 可以用以下公式估算: 发热量的近似值＝ 变频器容量 KW×55 [W]在这里, 如果变频器容量是以恒转矩负载为准的(过流能力150% × 60s) 如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器, 并且也在柜子里面, 这时发热量会更大一些。 电抗器安装在变频器侧面或测上方比较好。这时可以用估算: 变频器容量 KW×60 [W]因为各变频器厂家的硬件都差不多, 所以上式可以针对各品牌的产品. 注意： 如果有制动电阻的话，因为制动电阻的散热量很大， 因此最好安装位置最好和变频器隔离开， 如装在柜子上面或旁边等。那么, 怎样采能降低控制柜内的发热量呢? 当变频器安装在控制机柜中时，要考虑变频器发热值的问题。根据机柜内产生热量值的增加，要适当地增加机柜的尺寸。因此，要使控制机柜的尺寸尽量减小，就必须要使机柜中产生的热量值尽可能地减少。如果在变频器安装时，把变频器的散热器部分放到控制机柜的外面，将会使变频器有70％的发热量释放到控制机柜的外面。由于大容量变频器有很大的发热量，所以对大容量变频器更加有效。还可以用隔离板把本体和散热器隔开, 使散热器的散热不影响到变频器本体。这样效果也很好。变频器散热设计中都是以垂直安装为基础的，横着放散热会变差的! 关于冷却风扇一般功率稍微大一点的变频器， 都带有冷却风扇。同时，也建议在控制柜上出风口安装冷却风扇。进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜。 注意控制柜和变频器上的风扇都是要的，不能谁替代谁。

　　二、其他关于散热的问题

　　1.在海拔高于1000m的地方，因为空气密度降低，因此应加大柜子的冷却风量以改善冷却效果。理论上变频器也应考虑降容，1000m每-5%。但由于实际上因为设计上变频器的负载能力和散热能力一般比实际使用的要大， 所以也要看具体应用。 比方说在1500m的地方，但是周期性负载，如电梯，就不必要降容。

　　2.开关频率：变频器的发热主要来自于IGBT，IGBT的发热有集中在开和关的瞬间。 因此开关频率高时自然变频器的发热量就变大了。有的厂家宣称降低开关频率可以扩容，就是这个道理。

　　3.矢量控制是怎样使电机具有大的转矩的？

　　转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压，电机转矩并不能和其电流相对应的提高。 因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量 如励磁分量。\"矢量控制\"把电机的电流值进行分配，从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量 如励磁分量的数值。\"矢量控制\"可以通过对电机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增加电流的情况下，允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。

　　三、变频器制动的情况

　　制动的概念:指电能从电机侧流到变频器侧 或供电电源侧,这时电机的转速高于同步转速.负载的能量分为动能和势能. 动能(由速度和重量确定其大小随着物体的运动而累积。当动能减为零时，该事物就处在停止状态。机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和能消耗掉。对于变频器，如果输出频率降低，电机转速将跟随频率同样降低。这时会产生制动过程. 由制动产生的功率将返回到变频器侧。这些功率可以用电阻发热消耗。在用于提升类负载,在下降时, 能量(势能)也要返回到变频器(或电源)侧,进行制动.这种操作方法被称作\"再生制动\"，而该方法可应用于变频器制动。在减速期间，产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到变频器电源侧的方法叫做\"功率返回再生方法\"。在实际中，这种应用需要\"能量回馈单元\"选件。

　　四、怎样提高制动能力？

　　为了用散热来消耗再生功率，需要在变频器侧安装制动电阻。为了改善制动能力，不能期望靠增加变频器的容量来解决问题。请选用\"制动电阻\"、\"制动单元\"或\"功率再生变换器\"等选件来改善变频器的制动容量。

　　当电机的旋转速度改变时，其输出转矩会怎样？

　　我们经常听到下面的说法：\"电机在工频电源供电时 *2时，电机的起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些\"。如果用大的电压和频率起动电机，例如使用工频电网直接供电，就会产生一个大的起动冲击 大的起动电流 (*3) 。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机产生的转矩要小于工频电网供电的转矩值。所以变频器驱动的电机起动电流要小些。通常，电机产生的转矩要随频率的减小 速度降低而减些?减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。当变频器调速到大于60Hz频率时，电机的输出转矩将降低。通常的电机是按50Hz(60Hz)电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te,P变频器工作原理及控制过程

变频器的工作原理

DC->振荡电路->变压器(隔离和变换)->交流输出

方波信号发生器使DC在50Hz频率突然变化，采用正弦和准正弦然后通过信号放大器将突变量扩大到12V左右；直流经变压器

升压到220V输出后如何转换成交流？

有三种方法:

1。用DC电源驱动DC电机——机械驱动交流发电机产生交流电；这是最古老的方法之一，但仍然被人们使用，其特点是成本低，易于维护。目前仍用于大功率转换。

2。用一个振荡器(也就是目前市面上的逆变器)；这是一种高成本的先进方法，主要用于低功率转换。

3。机械振子变换器，其原理是使DC电流断续，经过变压器后，可以在变压器次级输出交流电，这是一种老方法，目前已基本淘汰。

现在发现一种有机物可以转化

2。交流电是指电压或电流的幅值在零附近波动，即有正有负，方向会变化，但不一定是正弦曲线。

直流电不是恒定的，它的振幅可以改变，但它不会改变方向。也就是说，它总是积极的或消极的。

可控硅不能单独用在逆变器中，它只是作为一个开关，可控硅的通/断状态必须通过振荡电路来控制，得到方波交流波形，然后经过变换和滤波，得到纯正弦波交流。

UPS电源(不间断电源系统不间断电源系统)采用逆变电路，即以直流驱动一个振荡器产生交流振荡，一般得到方波。如果通过滤波电路去除50Hz谐波，可以获得相对纯的50Hz交流电。

变频器1

1.1变频技术概念

1。常用的调速方法:变极调速、定子调压调速、转差离合器调速

2。变频技术的概念把DC的特点:电能不变，只有频率变化。

3。变频技术的发展是响应交流电机无级调速的需要而诞生的。自20世纪60年代以来，随着电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的飞速发展，电力传动技术面临着一场革命，即交流调速取代DC调速，计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机变频调速技术是节约电能、改善工艺流程、改善产品质量和环境、失去技术进步的主要手段。变频调速以其优异的起动和制动性能、高效率、高功率因数和节电效果而得到广泛应用。【/h/】【/h/】变频调速技术是一项强弱电混合和机电一体化的综合技术，既处理巨大电能的转换(整流和逆变)，又处理信息的采集、交换和传输，因此其常用技术必须分为成功率和控制两部分。前者需要解决与高电压、大电流相关的技术问题，后者要解决控制模块

4的硬件和软件开发问题。变频调速的主要发展方向

(1)实现高水平控制

(2)开发清洁的功率变换器

(5)模拟器和计算机辅助设计(CAD)技术

1.2变频技术的类型和用途

1。变频技术的种类主要有以下几种

(1)交流-DC变频技术(即整流技术)已通过

(2)直-直变频技术(即斩波技术)通过改变电力电子器件的通断时间来改变脉冲频率或宽度，从而达到调节平均DC电压的目的

(3)直-交变频技术(即逆变技术)采用电力开关

(4)交-交变频技术(即移相技术)实现交流无触点切换、调压、调光、调速等目的。

2。变频技术的主要用途

(2)不间断电源(UPS)掉电时，将电池的直流电反转为50HZ交流电，暂时给设备供电。

(3)中频装置广泛应用于金属冶炼、机械零件的感应加热和淬火。

(4)变频调速产生频率和电压可调的电源。

(5)节能降耗

1.3常用电力电子器件介绍

1)晶闸管(可控硅)不具备自关断能力，在逆变时需要另设一个变换器电路，导致电路结构复杂，增加了逆变成本。但由于元器件容量大，广泛用于1000KVA以上的大容量变频器。

2)可门极转动的晶闸管(GTO)可由门极信号接通和断开。它利用门极的反向电流获得自关断能力，属于全控器件，不需要换向电路。已经逐渐取代了SCR。

3)巨晶体管(GTR)是一种高背电压晶体管，具有自关断、开关时间短、饱和电压低、安全工作区宽等优点。它广泛应用于交流/DC电机调速、中频电源和其他功率转换装置。主要用作开关，在高电压大电流情况下工作，一般模块化。

4)功率MOSFET是一种根据栅极电压的电场效应导通和关断的单极晶体管。它具有自闭能力强、驱动功率低、工作速度快、无二次击穿现象、安全工作范围广等优点。用于小容量变频器。

3)巨型晶体管(GTR)主要特点:

输出电压可采用脉宽调制方式

载频低(开关时间长)1.2-1.5 kHz [/h]

输出转矩较工频运行略有下降。

5)绝缘栅双极晶体管(IGBT)结合了GTR和P-MOSFET的优点，具有输入阻抗高、开关速度快、驱动电路简单、导通电压低、能承受高电压大电流等优点。目前在中小容量变频器新产品中采用。HV-IGBT适合高压。

6)智能功率模块(IPM)是将功率开关器件及其驱动电路和保护电路集成在同一个封装中的集成模块。目前，大功率开关器件的模块广泛采用IGBT，器件模块中集成了电流传感器，可以检测过流和短路电流。具有过流保护、过载保护和驱动电流电压不足时的保护功能。集成门极换向晶闸管(IGCT)是一种中压大功率半导体开关器件。它集成了门极驱动电路和门极换流晶闸管GCT，并集成了GTO和IGBT的优点。

2.1变频器的基本结构

主要由主电路(包括整流器、中间DC环节和逆变器)和控制电路组成。

整流器将三相交流电转换成直流电。

中间DC环节中间DC储能环节，与电机交换无功功率。

控制电路通常由运算电路、检测电路、控制信号输入/输出电路和驱动电路组成。主要任务是完成逆变器的开关控制、整流器的电压控制和各种保护功能等。控制方式可以是模拟控制，也可以是数字控制。目前，许多变频器都采用微型计算机进行全数字控制，使用尽可能简单的硬件电路，依靠软件来完成各种功能。

1。主控电路

2。控制电源、采样和驱动电路 3。整流电路和逆变电路

2.1.1变频器主控电路[执行基本操作

3)输出计算结果

(2)其他任务

1)实现各种控制功能

2)实现各种保护功能控制电源提供稳压电源

1)主控电路0 ~+5V[/h]整流电路

将交流电转换成直流电，三相桥式整流电路应用广泛。分为不可控整流和可控整流电路。

2。逆变电路

将直流电转换成交流电，三相桥式逆变电路应用最广。

2.2变频器分类

调制方式分为

(1)PAM(脉冲幅度调制)控制整流电路中的输出电压幅度和逆变电路中的输出频率。

(2)PWM(脉冲宽度调制)是在保持整流得到的DC电压不变的情况下，通过改变输出频率和输出脉冲宽度来改变等效输出电压的一种方式。

1。根据电压

(2)根据工作原理，变频器的频率和电压同时调整

，转差频率控制为V/F控制矢量控制将交流电机定子电流分解为磁场分量电流和转矩分量电流，分别进行控制

直接转矩控制以转矩为控制量，直接控制转矩，是继矢量控制变频调速技术之后的一种新型交流变频调速技术。

(3)按用途分为

，通用变频器可与普通笼型电机配合使用，可适应各种不同性质的负载，并具有多种可选功能

高性能专用变频器对系统(电梯、风机、泵等)控制要求高。).大多采用矢量控制方式

。高频逆变器和高速电机与

结合使用。(4)交-交变频器将固定频率的交流直接转换成频率和电压连续可调的交流。无中间环节，效率高，但连续调节频率范围窄。

AC-DC-AC变频器首先将交流电转换成DC，然后通过电力电子设备将交流电转换成DC。优点很明显。目前广泛使用的模式

(5)按照DC环线的储能模式分为

。电流型中间环节采用大电感作为储能环节，无功功率将由这个电感缓冲。再生电能直接回馈电网。

电压型中间环节采用大电容作为储能环节，负载的无功功率将由其缓冲。无功电能很难回馈到交流电网。

2.3变频器的额定值和频率指数

1。输入侧的额定值

主要为电压和相数，小容量，

380V/50HZ，三相为

230V/50HZ或60HZ，三相，主要用于进口设备；

(200-230V)/50HZ，主要用于家用电器。

2。输出侧的额定值

(1)最大输出电压UN

(2)最大输出电流IN通过

(3)长时间输出容量大多数变频器规定为150%IN，60S，180%IN，0.5S

3，频率指数

(1)频率范围内最高频率和最低频率之间的差值。最小值为0.1~1HZ，最大值为120~650HZ

(2)频率精度指变频器输出频率的精度。

(3)频率分辨率是指输出频率的最小变化。

2.4变频器主电路

变频器主电路主要由整流电路、中间DC电路和逆变器

交流-DC部分

(1)整流电路由VD1

(2)除滤波外，滤波电容CF还将整流电路和逆变器电路去耦，以消除相互干扰。

(3)CF的充电电流受限流电阻RL和开关SL限制，正常情况下电阻被开关短接。

DC-交流部分

(1)逆变管VT1~VT6构成逆变桥，是变频的关键部分。

(2)续流二极管VD7~VD12的作用:

电机为感性负载，无功分量返回DC电源提供“通道”。(频率下降时的再生制动状态)

(3)缓冲电路

由C01~C06、R01~R06和VD01~VD06组成。R01~R06是限制逆变管在C01~C06导通瞬间的放电电流。但是VD01~VD06使得R01~R06在判断过程中失效。

制动电阻和制动单元

制动电阻RB消耗再生到DC电路的能量

制动单元VTB控制流经RB的放电电流IB

三相交流异步电动机的转速为[/h]如果电动机电源的频率f均匀变化，电动机的转速可以平稳变化。

将直流电转换为交流电的过程称为逆变，完成逆变功能的器件称为逆变器，是变频器的重要组成部分

。补充:逆变器装置的工作条件

1。它能承受足够的电压和电流 [/。考虑电感和负载动能反馈能量的影响，当pn = 150kw，in = 250a，im = 353a时，开关器件的耐受电压应在1000V V.

电流以上。考虑到过载能力，要求开关器件的允许电流应大于700安。

2。允许频繁开关

逆变器过程实际上是几个开关器件长时间交替反复开关的过程，这是接触式开关器件无法实现的，需要依靠非接触式开关(即半导体开关器件)，非接触式开关不容易承受足够的电压和电流。所以变频器的出现比异步电机晚了一百年。

3。开关机控制必须非常方便

。最基本的控制有升频降频、变频变压等。

参见课件或教材P6-9第一讲

2.5调速基本控制方式

。希望在控制异步电机转速时，主磁通保持额定值不变。如果

太强，就会处于过励磁状态。为了防止电机过热，负载能力也会降低。

1。恒磁通变频调速低于基频

E1 = 4.44 f1 n1φm

要求降低电源频率和感应电动势，保持E1/f1 = c，但E1难以直接测量和控制。当E1和f1较高时，漏抗可以忽略不计，定子相电压U1与频率f1的比值可以保持不变，即V/F控制方式。

频率较低时，V/F控制需要人为提高定子电压，以补偿定子压降的影响。

2。基频以上的弱磁变频调速的频率

从额定值向上增加，但电压U1由于受额定电压U1N的限制不能再上升，只能保持U1=U1N不变。主磁通随着f1的增大而减小，相当于DC电机弱磁调速的情况，属于近似恒功率调速模式。

3。异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压和频率，即需要通过变频装置获得电压和频率可调的电源来实现VVVF调速控制。(即V/F控制)[/H/] [/H/] VVVF(变压变频)[/H/] [/H/] 2.6脉宽调制技术

1。该概念控制逆变器电路开关器件的通断，从而可以获得一系列幅度相同但宽度不同的输出

2。相控交流-DC-交流变频电路为了控制输出电压和频率，变频器通常由可控整流电路和逆变电路组成，控制整流电路改变输出电压，控制逆变电路改变输出频率。

3。脉宽调制交流-DC-交流变频电路的组成及电路特性(1)输出接近正弦波。(2)整流电路采用二极管，cosφ≈1。(3)电路简单。(4)控制输出脉冲宽度，改变输出电压，加速变频过程中的动态响应。

4。PWM控制的基本原理采样控制理论的结论在惯性环节加入等脉冲(窄脉冲面积)不同形状的窄脉冲，效果基本相同。

如图1-38所示，PWM波形和正弦半波是等效的。这种脉宽按照正弦规律变化，相当于正弦波的PWM波形也叫SPWM波形(正弦脉宽)。【/h/】【/h/】调制方式是将所需波形作为调制信号，将调制信号作为载波，通过调制载波得到所需的PWM波形。

载波UC采用等腰三角波，因为它的上下宽度和高度是线性对称的。当它与任何平缓变化的调制信号波相交时，如果控制电路中的开关器件在相交时刻导通和关断，就可以得到宽度与信号幅度成正比的脉冲，正好满足PWM控制要求。

调制波Ur是正弦波[

5。电压型单相桥式逆变电路

在负半周交替导通和关断VT2和VT3，输出为-Ud或0

(1)单极PWM控制模式

PWM波形每半周只有三级输出(0，ud)

(2)双极PWM控制模式

三角波正反两个方向变化。脉宽调制波形也在两个方向上变化。产出只有两个层次。(ud)

ur > UC

ur < UC

(3)三相逆变电路

6。PWM逆变电路N=fc/fr

(2)异步调制载波信号不与调制信号保持同步关系的调制方式。当调制信号的频率改变时，载波频率通常保持不变，所以n改变。特点:输出脉冲数不固定，脉冲相位不固定，正负半周脉冲不对称。

在异步调制模式下，希望尽可能提高载波频率，以便即使在调制信号频率较高时，也能保持较大的载波比，改善输出特性。

(3)同步调制N=C是一种在变频过程中保持载波信号和调制信号同步的调制方式。在三相PWM逆变电路中，通常使用一个三角载波信号，n为3的整数倍和奇数。

电气原理图操作步骤

　　1．电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。

　　2．图中所有元件都应采用标准中统一规定的图形符号和文字符号。

　　3、布局。

　　4．文字符号标注。

　　5．图形符号表示要点：未通电或无外力状态。

　　6．线条交叉及图形方向。

　　7．图区和索引。

　　主电路：是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件；一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成。

　　辅助电路:是控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。其中控制电路是由按钮、接触器和继电器的线圈及辅助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。

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