比控制方式。

在基频以下调速时，保持U1/f1=常数调节，如果电动机在不同转速下具有相同的额定电流，则电动机都能在温升允许的条件下长期运行，保持主磁通?m恒定，则电磁转矩T恒定，电动机带动负载的能力不变，转速差基本不变，电动机的输出转矩不变，属于恒转矩调速。

2．基频以上恒功率(恒电压)变频调速

当定子绕组的交流电源频率f1，由基频向上调节时，若按照U1/f1=常数的规律控制，电压也必须由额定值向上增大，但由于电动机受到额定电压的限制不能再升高，只能保持不变。因此，当f1上调时，由式(5-4)可知，由于U1不能增加，必然使主磁通?m与频率f1成反比地降低，相当于直流电动机弱磁升速的情况；由电机学原理知，?m的下降将引起电磁转矩T的下降。频率越高，主磁通?m下降得越多，由于?m与电流或转矩成正比，因此，电磁转矩T也变小。需要注意的是，这时的电磁转矩T仍应比负载转矩大，否则会出现电动机的堵转。在这种控制方式下，转速越高，转矩越低，但是转速与转矩的乘积(输出功率)基本不变。所以，基频以上调速属于弱磁恒功率调速。 3．变频调速特性的特点

把基频以下和基频以上两种情况结合起来，如果电动机在不同转速下都具有额定电流，则电动机都能在温升允许的条件下长期运行，这时转矩基本上随磁通变化；按照电力拖动原理，在基频以下，属于恒转矩调速的性质，适合带恒转矩负载；而在基频以上，属于恒功率调速性质，适合带恒功率负载。

5.2.2变频器的基本结构及主要技术参数

一、基本结构

变频器是把电压、频率固定的交流电变成电压、频率可调的交流电的变换器。它与外界的联系基本上分为主电路、控制电路两个部分，如图5.1所示。

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1．主电路

交-直-交变频器的主电路如图5.2所示，由整流电路、能耗电路和逆变电路组成。

(1)整流电路 ①整流管VD1～VD6。

在图5.2中，二极管VD1～VD6组成三相整流桥，将电源的三相交流电全波整流成直流电。如电源的线电压为UL,则三相全波整流后平均直流电压UD的大小是

UD=1.35UL

我国三相电源的线电压为380V，故全波整流后的平均电压是 UD=1.35×380V=513V ②滤波电容器CF

图5.2中的滤波电容器CF有两个功能：一是滤平全波整流后的电压纹波；二是当负载变化时，使直流电压保持平稳。由于受到电解电容的电容量和耐压能力的限制，滤波电路通常由若干个电容器并联成一组，又由两个电容器组串联而成，如图5.2中的CF1和CF2。路组成。

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图5.1变频器的基本原理框图

③限流电阻RL和开关SL。

当变频器刚合上电源的瞬间，滤波电容器CF的充电电流是很大的。过大的冲击电流将可能使三相整流桥的二极管损坏；同时，也使电源电压瞬间下降。

为了减小冲击电流，在变频器刚接通电源后的一段时间里，电路内串入限流电阻RL，其作用是将电容器CF的充电电流限制在允许范围以内。

开关SL的功能是：当CF充电到一定程度时，令SL接通，将RL短路掉。 许多新系列的变频器里，SL已由晶闸管代替，如图5.1中虚线所示。 ④电源指示HL。

HL除了表示电源是否接通以外，还有一个十分重要的功能，即在变频器切断电源后，表示滤波电容器CF上的电荷是否已经释放完毕。

由于CF的容量较大，而切断电源又必须在逆变电路停止工作的状态下进行，所以CF

没有快速放电的回路，其放电时间往往长达数分钟。又由于CF上的电压较高，如不放完，对人身安全将构成威胁。故在维修变频器时，必须等HL完全熄灭后才能接触变频器内部的导电部分。

(2)能耗电路

电动机在工作频率下降过程中，将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到直流电路中，使直流电压UD不断上升，甚至可能达到危险的地步。因此，必须将再生到直流电路的能量消耗掉，使UD保持在允许范围内。

图5.1中的制动电阻RB就是用来消耗这部分能量的。

制动单元VTB由GTR或IGBT及其驱动电路构成。其功能是为放电电流IB流经RB提供通路。

(3)逆变电路

①逆变管VTl～VT6。

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图5.2 交-直-交变频器的主电路

逆变管VTl～VT6组成逆变桥，把VDl～VD6整流所得的直流电再“逆变”成频率可调的交流电。这是变频器实现变频的具体执行环节，因而是变频器的核心部分。

当前常用的逆变管有绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、电力晶体管(GTR)、门极关断(GTO)晶闸管以及电力MOS场效应晶体管(MOSFET)等。在中小型变频器中最常采用的是IGBT管。

②续流二极管VD7～VDl2。其主要功能有：

第一，电动机的绕组是电感性的，其电流具有无功分量。VD7～VDl2为无功电流返回直流电源时提供“通道”。

第二，当频率下降、电动机处于再生制动状态时，再生电流将通过VD7～VDl2整流后返回给直流电路。

第三，VTl～VT6进行逆变的基本工作过程是，同一桥臂的两个逆变管处于不停地交替导通和截止的状态。在这交替导通和截止的换相过程中，也不时地需要VD7～VD l2提供通路。

2．控制电路

变频器的控制电路主要以16位、32位单片机为控制核心，从而实现全数字化控制。它具有设定和显示运行参数、信号检测、系统保护、计算与控制、驱动逆变管等作用。

(1)驱动电路

主要包括PWM信号分配电路、输出信号电路等。主要作用是产生符合系统控制要求的驱动信号，驱动控制单元受单片机的中央处理单元(CPU)的控制。驱动电路一般有以下几种方式：分立插脚式元件组成的驱动电路、光耦驱动电路、厚膜驱动电路、专用集成块驱动电路等。

(2)主控电路

变频器控制的核心部分是由单片机构成的中央处理单元组成，包括控制程序、控制方式等。外部的控制信号、内部的检测信号、用户的参数设定等送到CPU，经CPU处理后，对变频器进行相关的控制。

(3)保护及报警单元

变频器通常都有故障自诊断功能和自保护功能。当变频器出现故障或输入、输出信号异常时，由中央处理单元控制驱动控制单元，改变驱动信号，使变频器停止工作，实现自我保护功能。

(4)参数设定和监视单元

该单元主要由操作面板组成，包括液晶显示屏和键盘。用于对变频器的参数设定和监视变频器当前的工作状态，并显示故障代码。

(5)控制电源

为控制电路提供直流电源。其内部电源具有电压稳定性好，抗干扰能力强等优点，并与主电路有很好的电气隔离。

(6)外部端子

外部端子包括主电路端子(R、S、T、U、V、W)和控制电路端子。其中控制电路端子又分为输入控制端，以及输出控制端。输入控制端既可以接受模拟量输入信号，又可以接受开关量输入信号。输出端子有用于报警输出的端子、指示变频器运行状态的端子以

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