从内到外的vfd

跟上变频驱动条款可能令人望而生畏。与变频器设计、使用、实现和维护相关的术语定义使变频驱动器更容易成为高级用户。

下面是许多VFD手册和技术文章中许多令人困惑的术语的50个真实定义。了解这50个最重要的VFD词汇将使VFD的应用更容易。

什么是VFD整流器/转换器?

1.整流器/转换器-变频器主电源电路的三个主要部分之一，在潮流方面排名第一。输入的交流线电压在转换器部分被整流到直流电压，转换器部分由二极管、硅控整流器(scr)或绝缘栅双极晶体管(igbt)组成，它们以全波桥结构连接。

什么是VFD直流总线?

2.直流总线-变频器主电源电路的第二个主要部分，主要由电容器组成，用于平滑存储由变频器整流的功率。直流母线部分也可能包含一个预充电电路(见下面#19)和一个链路扼流圈(见下面#15)。

什么是变频器?

3.逆变器变频器主电源电路的第三个也是最后一个主要部分。逆变器部分由igbt组成，使用脉冲直流母线电压或脉宽调制(PWM，见下面#5)产生正弦输出电流。vfd本身有时被称为逆变器，因为变频器部分的存在是vfd和直流驱动器之间的主要区别。

什么是变频器中的IGBT ?

隔离栅双极晶体管(IGBT)-非常快的半导体开关，由电子驱动。通过在IGBT的栅极和发射极点之间施加一个小的正电压，允许电流从集电极点流向发射极点。vfd中的IGBT开关速率范围为2至15 kHz。(参见下面的载波频率#6)。点击这里了解更多关于igbt的工作原理．

什么是VFD PWM?

5.脉宽调制(PWM)-一种VFD控制方案，其中使用恒定直流电压重建伪交流电压波形，使用一组六个电源开关，通常是igbt。通过改变定幅脉冲的宽度来控制有效电压。这个脉宽调制方案工作，因为电机是一个大的电感，不允许电流脉冲像电压。正确排序，PWM输出电机电流在一个近乎完美的正弦波形。

什么是VFD载波频率?

6.载波频率在基于pwm的vfd中，输出晶体管门控或导通的速率，通常为2 ~ 15khz。更高的值产生更好的电流波形，但更多的VFD损失。

变频器中常见的总线是什么?

7.常见的用校车接送学生-连接单独变频器的直流母线部分，或从一个公共直流电源操作多个独立逆变器部分的方法。这种方法的优点是，电机运行顺序可以用来平衡运动和再生，因此很少或不需要动态制动。

什么是VFD动态制动?

8.动力制动在vfd中，这是指通过晶体管将电阻连接到直流母线。只有当直流母线电压超过预定水平时，晶体管才闭合并将功率分流到电阻上，这种情况通常发生在负载快速减速时。

什么是变频器接地?

9.地面—也称为接地，接地是输入交流电源的参考点。如果电源导体意外地接触到地面，那么交流电源保护电路立即起作用，将交流电源与接触点隔离开来。为了制造接地点，通常将一根杆子插入大地，所有接地电路都与该点相连。当VFD机箱接地连接回该接地时，如果导体意外短路到外壳的金属部分，则会创建一个安全的传导路径。

变频器中的千伏安是什么?

10.kVA-变频器的有效尺寸基于它提供的输出电压和安培。

(kVA =伏特×安培×√3为三相输出)输出电压乘以负载功率因数就得到输出功率。知道额定输入千伏安是有用的，当尺寸与变频器使用的组件，如变压器和熔断器。

变频器的kW/hp是多少?

11.千瓦/惠普-电机功率测量，其中kW = hp0.746。由于感应电动机所产生的电流的无功成分，电动机的功率能力不仅仅是伏特×安培，而是马力。

什么是泄漏电流，因为它与变频器有关?

12.泄漏电流-由PWM脉冲与电机电缆和接地导体之间以及电机定子和转子之间的寄生电容相互作用产生的共模电压随时间的导数(dv/dt)。以这种方式产生的漏电流在接地电路中发现，并且可能对连接到同一接地的敏感设备提出问题。

什么是电机的漏感?

13.漏电感-电机感应特性的一部分;与通量或电压损失同义。电压损失是由于电压在电机导体上下降，但没有产生连接定子和转子的磁通。漏感的一个典型例子是定子绕组每转一圈产生的磁通，它发生在铁芯外。这是由定子极点创建的，而不是连接到转子。较高的工作电流和频率会放大漏感的影响。

线路反应堆如何帮助VFD?

14.线路电抗器一种由线圈绕在磁芯上的导体组成的装置。当电流流过线圈时，磁芯中就会形成磁场。电流振幅或方向的任何变化都与磁芯中现有的磁场相反，直到达到平衡。线路电抗器减少了变频器变换器部分所产生的电流的不连续。减少这种不连续或电流畸变可以减少变频器产生的谐波电流。由于线路电抗器安装在变频器前面，它还有助于保护驱动器免受大多数电压瞬变的影响，因为它可以按流经它的电流成比例地降低电压。电抗器和电感这两个术语经常互换使用，它们指的是同一个器件，尽管电抗和电感是不可互换的术语。

链接阻塞如何帮助VFD?

15.链接窒息-变频器直流母线电容器前面的一个电抗器。与线路电抗器一样，链路扼流圈可以减少变频器产生的谐波(由于其输入电流失真)，但它对电压瞬变的保护较少。与线路电抗器不同，直流链路扼流圈没有电流依赖的电压降。

什么是变频器恒转矩和变转矩负载?

16.恒转矩和变转矩负载:

• 恒转矩:不随速度自然变化的转矩要求，有时需要间歇性过载
• 可变转矩:扭矩要求随转速自然增加(如风扇或泵)，不需要间歇性过载。

什么是VFD矩阵转换器?

17.矩阵变换器-一种交流到交流的变频器，它没有整流器/转换器或直流总线部分来将交流转换为直流到交流，就像大多数商用驱动器一样。根据目标输出电压和频率控制9个双向开关。优点包括占地面积小的四象限操作，低输入电流谐波失真，以及较低的共模电压和共模电流。一个矩阵驱动的然而，输出电压被限制在输入电压的大约90%。

什么是电线杆?

18.电机两极在感应电动机中，定子用于在电动机内部产生磁场，使转子磁化并引起轴旋转。线圈缠绕在对称的铁芯上，依次排列在定子的内径上。

当电流通过线圈时，就产生了电磁铁。在单相电动机中，这些电磁铁中的每一个都与另一个位于180°之外的极性相反的电磁铁相匹配，从而产生磁场。

在三相交流电动机中，三个这样的电磁铁构成一个电机极。电机的极数是决定电机每马力转矩和每赫兹转数的因素之一。

什么是变频器中的预充电电路?

19.Pre-charge电路-当线路电源首次应用于变频器时，直流母线电容器处于未充电状态，并且表现得很像短路。

这种短路状态引起的大电流涌流会损坏电容器和其他变频器主电路元件。当电容器开始充电时，预充电电路限制了浪涌电流。一旦电容器充电到目标电压，接触器就绕过预充电电路。

什么是VFD反射波?

20.反射波-所有基于pwm的变频器产生的输出电压脉冲具有短的上升和下降时间。这些高dv/dt脉冲与电缆电感和电容相互作用，并在电机端子处产生输入电压脉冲的反射。

如果电机与驱动器之间的距离超过允许的距离，反射波可以使电机端子处电压的线-线峰值接近直流母线电压的两倍。这个高电压可以超过电机绝缘的额定电压。

再生如何影响VFD性能?

21.再生(也缩短为再生)-电机可以成为发电机，并发送电力回主线时，转子转速快于定子磁场。在这种情况下，负荷被称为再生。这可能发生在变频器试图减速电机时，或负载大修电机时。在这种状态下，电机的反向电磁场大于外加电压，导致母线电压升高，可能出现变频器故障。

为了避免变频器在再生过程中出现故障，采用了某种形式的功耗，如动态制动或线路再生。

什么是变频器输出饱和度?

22.饱和-在变频器中，饱和是指施加在电机上的电压超过产生正弦磁场密度所需的电压的状态。在饱和状态下增加电压不会产生额外的机械扭矩，但由于电流增加，确实会增加电机加热。

什么是单相功率?

23.单相电源-典型的230-VAC单相电气系统使用两条热线和一个中性点来传输电力。该系统主要用于不需要三相电力的住宅，或三相电力传输成本过高的偏远地区。

什么是三相电源?

24.三相电源-主要用于商业和工业设施，三相电气系统使用一根中性或接地线和三根热线，每根热线传输一个交流相位。

每个相位是一个正弦波，偏移120电度，或三分之一的周期。每个相位在不同的时间达到峰值，使总供电看起来像连续的直流电源。

VFD中的下沉和采购是什么?

25.下沉和采购-适用于通过变频器和其他元件的数字输入和输出的电流。在下沉电路中，电流从电压源流过，通过负载，到开关，然后到地。NPN晶体管通常与下沉电路联系在一起。

在源电路中，电流向相反方向流动。PNP晶体管通常与源电路相关联。

什么是马达打滑?

26.滑-电机的旋转磁场(由定子产生)和电机轴旋转之间的速度差。在感应电动机中，滑移是产生转矩所必需的。

什么是变频器中的12脉冲整流?

27.12-pulse整改-用于减少输入电流总谐波失真(THD)。电压失真也减少了，因为电流失真导致电压失真。12脉冲整流需要一个双二极管桥输入(每个六个脉冲)和一个多相变压器。后者通过一个六脉冲输入二极管桥使电压波形偏移30°。这种偏移导致第五次和第七次谐波被消除;它们约占THD的75%，因此在额定工作点处，输入电流THD减小到额定电流的10%左右。

什么是变频器中的18脉冲整流?

28.18-pulse整改-用于减小输入电流THD。电压畸变也减少了，因为电流畸变引起电压畸变。18脉冲整流需要一个三二极管桥式输入(每个六个脉冲)和一个多相变压器。变压器通过每个六脉冲输入二极管桥将电压波形偏移20°。这种偏移导致第五、第七、第十一和第十三次谐波被消除。这四次谐波约占THD的90%，因此在额定工作点处，输入电流THD减小到额定电流的5%左右。

什么是变频器控制板?

29.控制委员会—控制板是印刷电路板(PCB)，是用于连接VFD与外部设备和操作接口组件的主要接口组件。

作为VFD的大脑，PCB接受现实世界的命令，如“运行”或“加速”，并执行目标功能。控制PCB通常通过栅极驱动板连接到变频器的主电路。

什么是变频器栅极驱动板?

30.栅极驱动板-包含操作(门控)变频器输出晶体管所需电路的PCB。栅极驱动板还可以监测主电路的温度、电流和电压。通常，较小的vfd没有单独的栅极驱动器，但将门控与逻辑电源结合起来形成电源板。

什么是VFD IPM?

31.智能电源模块(IPM)—用于部分变频器的输出部分。ipm包括igbt、门电路、热传感器和自我保护装置。与IPM组件单独布置在外部PCB上相比，IPM更容易包含在VFD封装中，占用的空间更少。

什么是VFD复制键盘?

32.本键盘-一个VFD键盘，可以将编程存储到键盘本身的非易失性RAM中。这些存储的参数通常可以加载到需要相同编程的另一个VFD中。

什么是交流永磁电机?

33.交流永磁电动机永磁(PM)电机是同步交流电机的一种。两个主要的交流永磁电机亚型包括表面安装和内部。与普通感应电机不同，永磁电机在正常运行过程中，定子和转子之间不会发生滑移。

在转子中没有I2R损失，也给PM电机更高的效率等级比感应电动机要好。这些节能和更小的尺寸使永磁电机成为感应电机的有用替代品，尽管并非所有变频器都可以运行永磁电机。［请注意: I2R，铜损耗，是W=(IR)I或I2R，结合了欧姆定律，V=IR和幂定律，W= VI, V=伏特。R=电阻，以欧姆为单位。I=以安培为单位的电流。

什么是VFD双接触器旁路?

34.Two-contactor绕过- VFD附件，允许电机跨线或通过VFD操作。一个接触器安装在进线和电机之间，另一个安装在变频器输出和电机之间。

双接触器旁路允许电机直接从进线运行，绕过变频器;当变频器发生故障时，可直接从进线使电机恒速运行。

什么是VFD三接触器旁路?

35.Three-contactor绕过- VFD附件，允许电机跨线或通过VFD操作。在进线和变频器输入端之间安装一个接触器;另一个(旁路)接触器安装在进线和电机之间。

第三个安装在变频器输出和电机之间。

三接触器旁路允许电机直接从进线运行，绕过变频器。当电机从输入线运行时，这允许VFD服务，它也可以用于以比电路中VFD更高的效率以恒定速度运行电机。

什么是VFD V/F模式?

36.V / F模式-也称为伏特/赫兹模式，这是一种通过变频器控制交流感应电机的简单方法。比率是根据基极电压和电机基极频率额定值建立的。该比率产生一个线性模式，变频器遵循，以产生额定电机扭矩。电压与频率的比率是机器中的磁通水平，这反过来又决定了机器在给定工作点产生的转矩量。

什么是VFD开环矢量方法?

37.开环矢量-一种复杂但有效的电机控制方法，使变频器实现直流驱动控制的最佳特性(在宽速度范围内精确的转矩控制)，而无需直流电机的电刷维护和高昂的初始成本。为了获得最佳性能，必须知道或准确估计电机转子的位置或偏转。

开环矢量控制缺乏实际轴位反馈，需要用其他方法计算转子位置。然而，与闭环矢量操作相比，消除反馈装置，VFD输入和相关电缆的成本节省抵消了电机性能的轻微损失。

什么是变频器闭环矢量?

38.闭环矢量-一种复杂但高效的电机控制方法，使变频器在不受直流电机物理限制的情况下实现直流驱动控制的优势。

反馈装置，如编码器或解析器提供必要的电机转差信息，以关闭变频器输出频率和实际电机轴速之间的回路。

变频器如何使用PID?

39.PID—PID (proportional, integral, and derivative)控制算法在整个工业控制中被广泛应用。当通过添加反馈(来自气流、压力或液位等变量)并将其发送到VFD来创建过程循环时，可以通过PID循环控制对变量进行调节。

VFD的PID算法使用数学特性来确定对系统设定点和通过反馈测量的实际状态之间变化的反应。

什么是VFD自动调优?

40.调音- VFD测试连接和卸载电机以确定最佳调谐参数的过程。

SCCR与vfd有何关系?

41.短路额定电流(SCCR)—设备在短路事件中所能承受的最大电流，而不损失其外部完整性。一个设备或设备组合的SCCR应大于其输入端可能的可用故障电流。

AIC对于VFD意味着什么?

42.安培中断电流(AIC)-额定电压下的对称安培量，保护变频器的过流保护装置可以通过打开安全停止。

通流如何影响vfd ?

43.当前通-过电流保护装置(ocpd)通常打开并允许低于最大故障电流的有限电流流过。OCPD允许通过的电流量称为“通流”电流。因此，OCPD降低了下游可用的故障电流到其通流额定值。故障电流必须在OCPD设备的工作范围内。

什么是变频器现场总线通信?

44.现场总线-可用于自动化的通信网络，由用于传输消息的物理手段以及消息的结构来定义。这些网络本质上是串行的。现场总线网络的物理实现可以由RS-485或以太网．尽管一些现场总线协议需要选板，但许多虚拟样机都有内置的现场总线连接。

什么是VFD RS-485通信?

45.rs - 485-定义在工业环境中发送和接收信息的电气和物理特性的串行网络标准。RS-485的主要特点之一是它是一个多滴连接方案，允许许多设备仅使用两根或四根电线和一个屏蔽进行长距离通信。

什么是VFD以太网通信?

46.以太网—定义网络设备或节点的硬件和消息传输规格。它由OSI模型的物理层(电缆，RJ45连接器)和数据链路层(即定义消息如何从一个设备移动到另一个设备)的前两层组成。

什么是VFD通信协议?

47.协议-一组定义如何在现场总线网络上创建消息传递的规则。这些规则将详细说明如何构建和交付设备之间的通信(例如VFD)。在不使用网关设备的情况下，不同的协议通常不能在单个网络中混合。协议一般是“现场总线协议”的软件规范部分。协议的例子有以太网/IP、DeviceNet、Profibus、Profinet、Modbus RTU和Modbus TCP/IP等。

什么是VFD运行源?

48.运行源-每个VFD都需要配置启动电机的命令来自何处。通常，start命令有本地(比如键盘)和远程(比如网络命令)两种来源。选择源，本地或远程，通常可以通过键盘选择。警告:一般来说，一次只能运行一个源，所有其他源将被忽略。

什么是VFD参考源?

49.参考源-指定VFD的speed命令的来源。它也被称为频率参考，因为大多数变频器默认使用赫兹频率作为默认的速度命令单位。有时，但并非总是如此，参考源将来自与运行源相同的源。

什么是变频器三电平输出?

50.三级输出-修改输出PWM模式，使用额外的igbt，中性点箝位和自定义开关模式来实现三种可能的输出电压水平(E/ 2,0， -E/2，其中E/2为直流母线中点电压)。变频器的三电平输出自然会降低共模电压和噪声，并显着减少导致电机轴承过早故障的轴承电流。

保罗·艾弗里是安川美国公司高级产品培训工程师。编辑:Mark T. Hoske，内容经理，控制工程，CFE媒体与技术，mhoske@cfemedia.com。

关键词:变频驱动，变频器，教程

检查变频驱动器(vfd)如何在许多方面使用。

回顾50个与vfd相关的定义。

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