变频器控制交流电动机正反转技术的研究

陈天毅　刘隆强　张新民　周平

摘 要 变频器控制交流电动机正反转技术是当前节能设备的变频器采用的主要原理。本文将变频器控制交流电动机正反转技术的理论和实际应用相结合，对变频器控制交流电动机正反转技术进行概述、对变频器控制交流电动机正反转技术的类别进行分析、对变频器控制交流电动机正反转技术的工作原理及工作方式进行研究和变频器控制交流电动机正反转技术的运转原理进行分析说明等。力求对变频器控制交流电动机正反转技术的工作原理、控制方法等进行明确阐述说明，使变频器控制交流电动机正反转技术的理论更符合实际情况的应用。为目前变频器控制交流电动机正反转技术的发展提供理论基础和实际应用提供理论前提。

【关键词】变频器 交流电动机 正反转技术

1 引言

变频器控制交流电动机正反转技术作为当前节能设备的变频器采用的主要原理。对变频器控制交流电动机正反转技术进行研究具有十分重要的意义与原因。对变频器控制交流电动机正反转技术进行研究不仅对当前节能设备的变频器采用此项技术有更好的理论依据和说明，更能对变频器控制交流电动机正反转技术未来的发展提供依据和理论基础。

2 变频器控制交流电动机正反转技术的概述

在变频器控制一些微型的电动机的时候，电流主要被分相电容器分成两相电流，即正、反相电流。这正、反相电流的运转方法主要分为两种：其一是在电源与电机被断开的同时，互换主、副绕组中的任一绕组的首和尾两端；其二是在电机停止运转的同时，将串接从主绕组的电容器上换接到副绕组的电容器上。

2.1 变频器控制交流电动机正反转技术的定义

变频器控制交流电动机正反转技术主要是在变频器控制一些微型的电动机的时候，电流主要被分相电容器分成两相电流，即正、反相电流的基础上产生的。

2.2 变频器控制交流电动机正反转技术工作原理

变频器控制交流电动机正反转技术的工作原理：n=（1-s）*60f/p。

其中p为电机极对数，f为电动机定子电源频率，n为电动机的转速。当p一定时，在转差率的浮动不大的情况下，对f进行调节，n与其的变化成正相关变化。其中，变频器的作用主要是利用通断半导体器件而作用于频率固定的交流电，而将此变成频率可调的交流电。

2.3 变频器控制交流电动机正反转技术工作方式

变频器控制交流电动机正反转技术的工作方式主要取决于变频器的工作方式。而变频器的工作方式主要分为两种：

一是交-交变频器，主要工作方式是频率电压连续可调的交流电是直接由频率固定的交流电转换而来的。这种工作方式有优点也有其一定的弊端。优点：由于省去了中间的环节，因而变换的效率比较高。弊端：由于连续可以调节的范围比较窄，通常在额定的频率的1/2以下，所以应用的范围也比较窄，主要适用于容量比较大的低速拖动系统中。

二是交-直-交变频器，主要工作方式跟交-交的直接转换成连续可调的交流电不同，是先将频率固定的交流电整流为直流电，然后再把之前转化的直流电变成频率和电压连续可调的交流电。这种方式相较于之前一种比较容易控制，所以具有相对的优势，成为现在广泛使用的一种变频方式。图1为变频器控制交流电动机正反转控制电路组成图。

3 变频器控制交流电动机正反转技术的分类

变频器控制交流电动机正反转技术的分类主要是依据变频器控制交流电动机正反转技术的工作原理。主要分为以下三类：

3.1 V/f控制变频器

V/f控制变频器的最基本的特点是同时控制变频器输出的电压和频率，控制变频器输出的频率和电压之间的比值一定，因而所得到的转矩特性。V/f控制变频器具有一定的优点和局限性。优点是：变频器操作的过程简介，电路的构造简单，因而成本比较低；局限性在于适用范围具有局限性，主要用于一些对精度要求较低的通用变频器。

3.2 转差频率控制变频器

转差频率控制变频器是在V/f控制变频器的基础上对控制做出进一步改进的的一种变频器。转差频率控制变频器的工作方式主要是根据电动机的实际转速和所需要的转差频率的和所决定的，而实际转速和所需要的转差频率的得出是根据电动机上的速度传感器得出实际转速，而构成的速度闭环，速度调节器上输出的数据就是转差频率。转差频率控制变频器与V/f控制变频器相较，由于是利用控制转差频率来控制电流的，所以在限制过流等上具有很大的提高，具有更大的优势。

3.3 矢量控制变频器

矢量控制变频器是具有更高性能的控制方式，矢量控制变频器的工作方法主要是分别控制异步电动机的励磁电流（即定子电流产生磁场电流的分量）和转矩电流（即与励磁电流垂直的产生的电流分量）。因为在控制过程中需要同时控制异步电动机中定子电流的相位与幅值（即定子电流的矢量），所以被称为矢量控制变频器。

4 变频器控制交流电动机正反转控制电路

变频器控制交流电动机正反转控制电路有不同的部分组成，各个部分具有不同的功能。而且变频器控制交流电动机正反转控制电路的各个部分各司其职，以确保电动机的正常运转。

4.1 变频器控制交流电动机正反转控制电路的组成

变频器控制交流电动机正反转控制电路的组成分为以下两个部分：一是变频器控制交流电动机工作的主电路，二是为实现变频器控制交流电动机正反转的控制电路。其中变频器控制交流电动机工作的主电路包含交流接触器的主触头、变频器内置的反向序和变频器内置的正向序变换器以及交流电动机。而控制电路则包含变频器的辅助电路，两个控制按钮和停止按钮，继电器和电位器，正反转控制按钮和接触器线圈等。

4.2 变频器控制交流电动机正反转控制电路的运转

变频器控制交流电动机正反转控制电路内置有输出常闭接点与输出常开接点，变频器控制交流电动机提供+10V的电源，其中还装有频率给定信号电位器。

接触器的主触头控制电源，此电路最大的特点是增加了也个特殊的控制开关，当原来的控制开关接通时，电动机是正转的，而当这个新增加的开关接通时，电动机将发生反转。

接通控制按钮，接触器的线圈发生自锁并开始电动，主触头接通，同时变频器的输入端得到电源，整个系统开始进入准备状态。

接通正反转按钮之一，继电器得到电动作，它的前接点自动闭合，后接点断开，最终使得电动机正转。相似，反转的原理与正转的原理相符，只是接通的控制按钮不同。

停机的操作，按下停止按钮，继电器停止电动作，它的接点会断开，同时变频器内置的的电路终止运作，电动机停机。如果仍想要使电动机运转可重复第一步的操作即可。

5 总结

对变频器控制交流电动机正反转技术的研究，主要是因为变频器控制交流电动机正反转技术在当代的广泛应用，并引起广泛的重视。因此本文对变频器控制交流电动机正反转技术进行了概述，并且对变频器控制交流电动机正反转技术的分类进行了详细的描述。并且对变频器控制交流电动机正反转技术的工作原理进行了简要分析，使之更易于被理解和应用。本着理论和实际应用相结合的方式，目的是对变频器控制交流电动机正反转技术进行深刻的分析，以使得对当前对此项技术的应用与引进有更好的理论依据，同时为变频器控制交流电动机正反转技术未来的发展提供依据和理论基础。这些对于变频器控制交流电动机正反转技术具有很大的意义，因此值得我们继续研究，以更符合实际应用。

参考文献

[1]陈飞，穆慧灵，朱玲.变频器主从控制方式在粗轧机电动压下中的应用[Z].全国冶金自动化信息网，2010.

[2]陈增禄，刘娟娟，马鑫.电压型驱动按定子或气隙磁链定向的优势分析[J].电力系统及其自动化学报，2013（01）.

[3]李凤阁，林景波，佟为明.基于PLC和变频器的同步控制实验系统[J].实验技术与管理，2011（11）.

[4]徐淑媛.变频器在居民生活区供水系统中的应用[J].管理观察，2010（11）.

作者简介

陈天毅（1966-），男，重庆市开县人。硕士学位。现为中国空气动力研究与发展中心设备设计及测试技术研究所高级工程师。研究方向为测量技术与控制技术研究及应用。

刘隆强（1973-），男，重庆市巴南区人。硕士学位。现为四川绵阳中国空气动力研究与发展中心4所高级工程师。研究方向为气动与液压控制专业。

张新明（1973-），男，新疆维吾尔自治区米泉市人。硕士学位。现为中国空气动力研究与发展中心4所工程师。研究方向为计算机控制专业。

周平（1963-），男，四川省三台县人。博士学位。现供职于中国空气动力研究与发展中心4所。研究方向为计算机控制。

作者单位

中国空气动力研究与发展中心设备设计及测试技术研究所 四川省绵阳市 621000