变频器主要在哪个领域应用的比较多？

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变频器技术广泛应用于纺织、矿山、造纸、拉丝、机床、包装、食品、风机、水泵及各种自动化生产设备的驱动领域。变频器具有优良的控制特性、保护功能和节电功能。新技术的应用大大提高了生产效率，提高了产品质量，减轻了劳动强度，节约了电能。同时也为电气工作者设计电气线路、节能改造、开发新产品等提供了极大的方便。
★变频器的基本构成
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换成另一频率电源的电能控制装置。通俗地说，它是一种能改变施加于交流电动机的电源频率值和电压值的调速装置。变频调速是以变频向交流电动机供电，并构成开环或闭环系统。变频器是把固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电的变换器，逆变器是将固定直流电压变换成固定或者可调的交流电压的装置（DC→AC变换）。将固定直流电压变换成可调的直流电压的装置称为斩波器（DC→DC变换）。它是三相异步电动机变频调速的控制装置。
交流变频调速理论诞生于20世纪20年代，60年代后，随着新型大功率电力电子器件的开发和先进的微处理器的出现，变频调速技术得到迅速的发展，并最终广泛应用到实际生产中去。理论上讲，交流电动机调整速度方式，只能够通过改变电动机磁极方式或者改变电动机运行频率才能改变电动机轴上的转速。其他方法无法改变电动机转速。
交流变频调速传动克服了直流电动机的缺点(电机结构复杂、 维护保养工作量大等)，发挥了交流电动机本身固有的优点(结构简单、经久耐用、动态响应好、价廉等)，并很好地解决了交流电 动机调速性能先天不足的问题。可以说，变频器是当今最先进、最有前途的一种交流电动机调速装置。
变频调速装置能实现软启动、软停车、无级调速以及特殊要求的增、减速特性等，具有显著的节电效果。它具有过载、过压、欠 压、短路、接地等保护功能，具有各种预警、预报信息和状态信息及诊断功能，便于调试和监控，可用于恒转矩、平方转矩和恒功率等各种负载。
变频器由电力电子半导体器件(如整流模块、GTO门极可关断晶闸管、GTR电力晶体管、IGBT绝缘栅双极型晶体管、IPM智能功率模块等)、电子器件(集成电路、开关电源、电阻、电容等)和微处理器(CPU)等组成。其基本构成如图下1-1所示。

★变频器基本结构原理框图如图1-2所示。

★变频器由主电路、控制电路、操作显示电路和保护电路共四部分组成。
（1）主电路
它给三相异步交流电动机提供调压/调频电源的电力变换部分称为主电路。主电路包括整流器模块、直流中间电路和逆变器，入图1-3所示

①整流器→它由全波整流桥组成，其作用是把工频电源变换成直流电源。变频器多采用二极管整流器，也采用晶闸管整流器。整流器的输入端接有压敏电阻网络，保护变频器免受浪涌过电压及 大气过电压冲击而损坏。
②直流中间电路→由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载，因此在直流中间电路和电动机之间总会有无功功率交换，这种无功能量要靠直流中间电路的储能元件——电容器或电感器来缓冲。另外，直流中间电路对整流器的输出进行滤波，以减小直流电压或电流的波动。滤波电路又称平波电路，一般通用变频器采用电容滤波（平波）电路
在直流电路里设有限流电路(由图1 - 3中的限流电阻R及开关K构成)，以保护整流桥免受冲击电流作用而损坏。
设置制动回路的目的是，当异步电动机负载在再生制动区域使用时(转差率为负)，再生能量将存储在滤波电容器中，从而使直流环节电压升高。为抑制电压升高，利用制动回路中的制动电阻消耗掉直流电路中的再生能量，制动回路还可以采用可逆整流器把再生能量反馈给电网。
③逆变器→ 它与整流器的作用相反，是将直流电源变换成频率和电压都任意可调的三相交流电源。逆变器的常见结构是由6个功率开关器件组成的三相桥式逆变电路。它们的工作状态受控于控制电路。
(2)控制电路(主控制电路CPU)
控制电路由运算放太电路，检测电路，控制信号的输人、输出电路，驱动电路等构成，一般采用微机进行全数字控制，主要靠软件完成各种功能。
(3)操作显示电路
这部分电路用于运行操作、参数设置、运行状态显示和故障显示。
(4)保护电路
这部分电路用于变频器本身保护及电动机保护等。
★变频器的内部结构及外部接线
变频器的内部结构及外部接线如图1-4所示。

(1)主控制电路(CPU)
①接收各种信号
a、在功能预置阶段，接收各功能的预置信号。
b、接收从键盘或外接输入端子输入的给定信号。
c、接收从外接输入端子或通信接口输入的控制信号。
d、接收从检测电路输入的检测信号。
e、接收从保护电路输入的保护执行信号等。
②进行基本运算最主要的运算包括:
a、进行矢量控制运算或其他必要的运算。
b、实时地计算出SPWM波形各切换点的时刻。
③输出计算结果
a、输出至逆变管模块的驱动电路，使逆变管按给定信号及预置要求输入SPWM电压波。
b、输出给显示器，显示当前的各种状态。
c、输出给外接输出控制端子。
d、向保护电路发出保护指令，以进行保护。
（2）检测电路
接收电压、电流以及模块温度、电动机速度等采样信号，并将其转换成主控制电路所能接收的信号。
（3）保护电路
接收主控制电路的输入保护指令，并实施保护。同时也直接从检测电路输入检测信号，以便对某些紧急情况实施保护。
保护电路可分为变频器本身保护和三相交流异步电动机保护两种，其变频器本身保护有瞬态过电流保护（变频器负载侧短路等）、过载保护（负载过大）、再生过电压保护（电动机快速减速）、瞬态停电保护（瞬态停电时间超过数十毫秒）、接地过电流保护（变频器负载侧接地）、冷却风机异常保护（冷却风机故障）；另外一个为三相交流异步电动机的过载保护（电动机负载过大、启动频繁）、超频（超速）保护（变频器输出频率或电动机超过规定值）；其他保护，包括防止失速过电流（急加速电动机跟踪迟缓）、防止失速再生过电压保护（减速时产生的再生能量使主电路直流电压上升）。

★变频器一般都是0~50Hz频率或者0~400Hz频率运行，具体多少频率范围之内运行取决于生产工艺要求而定。小功率变频器有输入电源电压为单相220V的，一般功率小于2.2KVA的；大多数为三相380V的（控制电机范围从0.7~450KVA），也有三相交流220V的（这种规格可以从0.4~75KVA），还有三相交流电源电压为480V的。
另外还有高压变频器，其电压等级有3KV、6KV、10KV的。
★（4)按变频器的控制方式分类有以下几种。
①以U/f=C控制，又称正弦脉宽调制(SPWM)控制方式。
脉宽调制变频器电压的大小是通过调节脉冲占空比来实现的，中、小容量的通用变频器大都采用此类控制方式。
②电压空间矢量控制(磁通轨迹法)，又称SVPWM控制方式。
该控制方式一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制。由于引人频率补偿，能消除速度控制的误差；另外，将输出电压、电流闭环，能提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，因此系统性能没有得到根本改善。
③矢量控制(磁场定向法)，又称VC控制方式。该控制方式实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度、磁场两个分量进行独立控制。该控制方式的优点是转矩可以连续平滑调节，调速范围宽。但控制参数的选择比较困难，需要在线调整。
④直接转矩控制，又称DTC控制方式。 该控制方式直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁场和转矩，从而在很大程度上解决了矢量控制的不足。