陳天毅　劉隆強(qiáng)　張新民　周平

摘 要 變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)是當(dāng)前節(jié)能設(shè)備的變頻器采用的主要原理。本文將變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的理論和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，對(duì)變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)進(jìn)行概述、對(duì)變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的類(lèi)別進(jìn)行分析、對(duì)變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的工作原理及工作方式進(jìn)行研究和變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的運(yùn)轉(zhuǎn)原理進(jìn)行分析說(shuō)明等。力求對(duì)變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的工作原理、控制方法等進(jìn)行明確闡述說(shuō)明，使變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的理論更符合實(shí)際情況的應(yīng)用。為目前變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的發(fā)展提供理論基礎(chǔ)和實(shí)際應(yīng)用提供理論前提。

【關(guān)鍵詞】變頻器 交流電動(dòng)機(jī) 正反轉(zhuǎn)技術(shù)

1 引言

變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)作為當(dāng)前節(jié)能設(shè)備的變頻器采用的主要原理。對(duì)變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)進(jìn)行研究具有十分重要的意義與原因。對(duì)變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)進(jìn)行研究不僅對(duì)當(dāng)前節(jié)能設(shè)備的變頻器采用此項(xiàng)技術(shù)有更好的理論依據(jù)和說(shuō)明，更能對(duì)變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展提供依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

2 變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的概述

在變頻器控制一些微型的電動(dòng)機(jī)的時(shí)候，電流主要被分相電容器分成兩相電流，即正、反相電流。這正、反相電流的運(yùn)轉(zhuǎn)方法主要分為兩種：其一是在電源與電機(jī)被斷開(kāi)的同時(shí)，互換主、副繞組中的任一繞組的首和尾兩端；其二是在電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，將串接從主繞組的電容器上換接到副繞組的電容器上。

2.1 變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的定義

變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)主要是在變頻器控制一些微型的電動(dòng)機(jī)的時(shí)候，電流主要被分相電容器分成兩相電流，即正、反相電流的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。

2.2 變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)工作原理

變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的工作原理：n=（1-s）*60f/p。

其中p為電機(jī)極對(duì)數(shù)，f為電動(dòng)機(jī)定子電源頻率，n為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)p一定時(shí)，在轉(zhuǎn)差率的浮動(dòng)不大的情況下，對(duì)f進(jìn)行調(diào)節(jié)，n與其的變化成正相關(guān)變化。其中，變頻器的作用主要是利用通斷半導(dǎo)體器件而作用于頻率固定的交流電，而將此變成頻率可調(diào)的交流電。

2.3 變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)工作方式

變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的工作方式主要取決于變頻器的工作方式。而變頻器的工作方式主要分為兩種：

一是交-交變頻器，主要工作方式是頻率電壓連續(xù)可調(diào)的交流電是直接由頻率固定的交流電轉(zhuǎn)換而來(lái)的。這種工作方式有優(yōu)點(diǎn)也有其一定的弊端。優(yōu)點(diǎn)：由于省去了中間的環(huán)節(jié)，因而變換的效率比較高。弊端：由于連續(xù)可以調(diào)節(jié)的范圍比較窄，通常在額定的頻率的1/2以下，所以應(yīng)用的范圍也比較窄，主要適用于容量比較大的低速拖動(dòng)系統(tǒng)中。

二是交-直-交變頻器，主要工作方式跟交-交的直接轉(zhuǎn)換成連續(xù)可調(diào)的交流電不同，是先將頻率固定的交流電整流為直流電，然后再把之前轉(zhuǎn)化的直流電變成頻率和電壓連續(xù)可調(diào)的交流電。這種方式相較于之前一種比較容易控制，所以具有相對(duì)的優(yōu)勢(shì)，成為現(xiàn)在廣泛使用的一種變頻方式。圖1為變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路組成圖。

3 變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的分類(lèi)

變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的分類(lèi)主要是依據(jù)變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的工作原理。主要分為以下三類(lèi)：

3.1 V/f控制變頻器

V/f控制變頻器的最基本的特點(diǎn)是同時(shí)控制變頻器輸出的電壓和頻率，控制變頻器輸出的頻率和電壓之間的比值一定，因而所得到的轉(zhuǎn)矩特性。V/f控制變頻器具有一定的優(yōu)點(diǎn)和局限性。優(yōu)點(diǎn)是：變頻器操作的過(guò)程簡(jiǎn)介，電路的構(gòu)造簡(jiǎn)單，因而成本比較低；局限性在于適用范圍具有局限性，主要用于一些對(duì)精度要求較低的通用變頻器。

3.2 轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器

轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器是在V/f控制變頻器的基礎(chǔ)上對(duì)控制做出進(jìn)一步改進(jìn)的的一種變頻器。轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器的工作方式主要是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和所需要的轉(zhuǎn)差頻率的和所決定的，而實(shí)際轉(zhuǎn)速和所需要的轉(zhuǎn)差頻率的得出是根據(jù)電動(dòng)機(jī)上的速度傳感器得出實(shí)際轉(zhuǎn)速，而構(gòu)成的速度閉環(huán)，速度調(diào)節(jié)器上輸出的數(shù)據(jù)就是轉(zhuǎn)差頻率。轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器與V/f控制變頻器相較，由于是利用控制轉(zhuǎn)差頻率來(lái)控制電流的，所以在限制過(guò)流等上具有很大的提高，具有更大的優(yōu)勢(shì)。

3.3 矢量控制變頻器

矢量控制變頻器是具有更高性能的控制方式，矢量控制變頻器的工作方法主要是分別控制異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流（即定子電流產(chǎn)生磁場(chǎng)電流的分量）和轉(zhuǎn)矩電流（即與勵(lì)磁電流垂直的產(chǎn)生的電流分量）。因?yàn)樵诳刂七^(guò)程中需要同時(shí)控制異步電動(dòng)機(jī)中定子電流的相位與幅值（即定子電流的矢量），所以被稱為矢量控制變頻器。

4 變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路

變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路有不同的部分組成，各個(gè)部分具有不同的功能。而且變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的各個(gè)部分各司其職，以確保電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.1 變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的組成

變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的組成分為以下兩個(gè)部分：一是變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)工作的主電路，二是為實(shí)現(xiàn)變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制電路。其中變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)工作的主電路包含交流接觸器的主觸頭、變頻器內(nèi)置的反向序和變頻器內(nèi)置的正向序變換器以及交流電動(dòng)機(jī)。而控制電路則包含變頻器的輔助電路，兩個(gè)控制按鈕和停止按鈕，繼電器和電位器，正反轉(zhuǎn)控制按鈕和接觸器線圈等。

4.2 變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的運(yùn)轉(zhuǎn)

變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路內(nèi)置有輸出常閉接點(diǎn)與輸出常開(kāi)接點(diǎn)，變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)提供+10V的電源，其中還裝有頻率給定信號(hào)電位器。

接觸器的主觸頭控制電源，此電路最大的特點(diǎn)是增加了也個(gè)特殊的控制開(kāi)關(guān)，當(dāng)原來(lái)的控制開(kāi)關(guān)接通時(shí)，電動(dòng)機(jī)是正轉(zhuǎn)的，而當(dāng)這個(gè)新增加的開(kāi)關(guān)接通時(shí)，電動(dòng)機(jī)將發(fā)生反轉(zhuǎn)。

接通控制按鈕，接觸器的線圈發(fā)生自鎖并開(kāi)始電動(dòng)，主觸頭接通，同時(shí)變頻器的輸入端得到電源，整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。

接通正反轉(zhuǎn)按鈕之一，繼電器得到電動(dòng)作，它的前接點(diǎn)自動(dòng)閉合，后接點(diǎn)斷開(kāi)，最終使得電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。相似，反轉(zhuǎn)的原理與正轉(zhuǎn)的原理相符，只是接通的控制按鈕不同。

停機(jī)的操作，按下停止按鈕，繼電器停止電動(dòng)作，它的接點(diǎn)會(huì)斷開(kāi)，同時(shí)變頻器內(nèi)置的的電路終止運(yùn)作，電動(dòng)機(jī)停機(jī)。如果仍想要使電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可重復(fù)第一步的操作即可。

5 總結(jié)

對(duì)變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的研究，主要是因?yàn)樽冾l器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)在當(dāng)代的廣泛應(yīng)用，并引起廣泛的重視。因此本文對(duì)變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)進(jìn)行了概述，并且對(duì)變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的分類(lèi)進(jìn)行了詳細(xì)的描述。并且對(duì)變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)的工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，使之更易于被理解和應(yīng)用。本著理論和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的方式，目的是對(duì)變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)進(jìn)行深刻的分析，以使得對(duì)當(dāng)前對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用與引進(jìn)有更好的理論依據(jù)，同時(shí)為變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展提供依據(jù)和理論基礎(chǔ)。這些對(duì)于變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)技術(shù)具有很大的意義，因此值得我們繼續(xù)研究，以更符合實(shí)際應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介

陳天毅（1966-），男，重慶市開(kāi)縣人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心設(shè)備設(shè)計(jì)及測(cè)試技術(shù)研究所高級(jí)工程師。研究方向?yàn)闇y(cè)量技術(shù)與控制技術(shù)研究及應(yīng)用。

劉隆強(qiáng)（1973-），男，重慶市巴南區(qū)人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為四川綿陽(yáng)中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心4所高級(jí)工程師。研究方向?yàn)闅鈩?dòng)與液壓控制專業(yè)。

張新明（1973-），男，新疆維吾爾自治區(qū)米泉市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心4所工程師。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)控制專業(yè)。

周平（1963-），男，四川省三臺(tái)縣人。博士學(xué)位?，F(xiàn)供職于中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心4所。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)控制。

作者單位

中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心設(shè)備設(shè)計(jì)及測(cè)試技術(shù)研究所 四川省綿陽(yáng)市 621000