【每日一题20090316】变频器为什么在变频的同时还要变压？

变频器为什么在变频的同时还要变压？

电动机的感应电势基本等于电机的端电压，且正比于频率和磁通的乘积。当频率下降且端电压保持不变时，势必造成磁通量的增加，磁通量增加将造成电机磁饱和。频率上升时（高于电源频率），磁通量将减少，造成电机欠励。无论过励还是欠励，对电机都是不好的。因此，必须保持电机磁通量恒定。这就是变频时电压要相应调节的原理。
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答：变频器的负载一般来说都是感性负载，而感性负载的阻抗与频率成正比，当频率升高时，必须相应的提高电压，才能保持激磁电流不变，(才能保持电机有足够的力矩)。

频率降低后,如果不相应降低电压,则 电压/频率 值过大,电机过激磁,铁心进入饱和区,无法正常工作

变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。为了保持在调速时电
机的最大转矩不变，必须维持电机的磁通量恒定，因此定子的供电电压也要作相应调节。变
频器就是在调整频率（VariableFrequency）的同时还要调整电压（VariableVoltage），故简称
VVVF（装置）。通过电工理论分析可知，转矩与磁通量（最大值）成正比，在转子参数值一
定时，转矩与电源电压的平方成正比。
变频器的工作原理是把市电（380V、50Hz）通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件
（GTO 、GTR 或IGBT）组成的三相逆变器，将直流电变成可变电压和可变频率的交流电，
由于采用微处理器编程的正弦脉宽调制（SPWM ）方法，使输出波形近似正弦波，用于驱动
异步电机，实现无级调速。上述的两次变换可简化为AC－DC－AC（交－直－交）变频方式。


利用变频器可以根据电机负载的变化实现自动、平滑的增速或减速，基本保持异步电机固有
特性转差率小的特点，具有效率高、范围宽、精度高且能无级变速的优点，这对于水泵，风
机等设备是很适用的。

首先，在频率恒定的情况下，电动机定子侧的输入功率或转子侧的输出功率发生变化时，电动机的工作状态将会自动调整。1、电源电压增大（电压在允许范围内的升高，不致影响磁路达到饱和） 时，输入功率增大，通过磁场能，将增大了的功率传递给转子，转子的输出功率就增大了。2、转子侧的输出功率发生变化时，负载转矩增加，转子所需功率增加，通过增加转子电流来削弱磁通而向电源索取更大功率。
第二、变频时的特殊情况。异步电动机变频调速的特殊之处在于，调节行为是在定子侧进行，在单纯调节频率的情况下，定子侧的输入功率有增无减，而转子的输出功率却减小了（在调低频率时），导致输入和输出功率之间严重失衡。进一步引起能量传递作用的磁场能量严重堆积。引起磁路饱和和励磁电流波形畸变，磁路饱和程度越严重，畸变越厉害。因此在变频调速系统中，必须解决如何保持电机磁通不变的问题。要使磁通不变，必须保持任意频率下的定子反电动势与该频率的比值不变，反电动势的大小与电源电压近似相等，因此变频器在逆变过程中，在改变频率的同时必须同时改变电压，以保持其比值不变，也就是保持磁通不变。所以变频器也常用VVVF来表示。目的就是为了保持磁通不变。