变频器常识：低频运行的原理以及特点

一、 变频器低频机械特性

1、低频启动特性

虽然可以通过改变定子频率F1来平滑地调节鼠笼式电机的同步速度，但是伴随着F1的变化，电动机的机械特性也变化，特别是在次低频区域中变化。 根据异步电机的最大扭矩公式

Temax=3/2+np(u1/w1)2+/r1/w1+/(r2/w1)2+(l1+l2)2+,其中np为电机的极点;

r1-定子每相电阻；

r2-反弹到定子侧转子每相电阻；

l1-定子每相漏；

ll2-反弹到定子侧转子每相漏；

u1-定子每相电压；

w1-功率角频率

结果表明，在低频下，随着w1和r1的减小，Temax逐渐减小，随着w1的减小，Temax逐渐减小，起动扭矩逐渐减小，甚至不能驱动负载。

2、低频稳态特性

电动机稳态运行时的转距公式如下:

tl3np(u1/w1)2sw1r2/(sr1r2)2s2w2(ll1l2)

当额定角频率W1时，可以忽略R1。在低频时，R1不容忽视。因此，由于R1上电压降的比例在低频时增加，M不能保持恒定，特别是当电网电压和负荷发生变化时，系统会发生振荡和爬行。

二、变频器调速系统低频特性

1、谐波分析

除基波电流外，电机定子中还存在谐波电流，这都是由于变频器的非线性特性所导致，。由于高次谐波的存在，电机的损耗和电感增加，cosφ减小，从而影响输出转矩，产生6倍基频的脉动转矩。

用电流波形中的5次、7次间谐波分析，三相电机的定子电流中的5次间谐波频率为F5=5F1 (F1为基波电流频率)，在电动机的空气隙产生空间上反相的磁通势和磁场，该磁场的转速n51为基波电流产生的磁场的转速n11的5倍， 按照与基波磁场反向旋转的方式，5次间谐波电势在转子内感应出基波频率的6倍的转子电流，通过该电流和空气隙基波电势的合成作用，产生基波频率的6倍的脉动转矩。

7次间谐波产生的磁场与基本波同相，但其产生的旋转磁场的转速是基本波旋转磁场的转速的7倍，因此转子电流间谐波与空气隙主磁场的相对转速也是基本波频率的6倍，也产生基本波频率的6倍的脉动过渡。

上述两个脉动转矩是基频的6倍，使电机的电磁转矩一起脉动。虽然平均值为零，但脉动转矩使电机转速不均匀，这在低频运行中影响最大。

三、准方波方式下脉动转距的产生

假设ψ1和ψ2分别是定子磁链和转子磁链的空间矢量。在稳态准方波(QSW)工作模式下(电桥中的晶闸管由1800°电角度脉冲触发)，ψ1在输出周期内沿正六边形外围移动。ψ2沿与六边形同心的圆运动，ψ1和ψ2在准方波工作模式下连续运动，但它们之间存在显著差异。当矢量素材ψ2以稳定的电机定子工作电压角速度W1转动时，矢量素材ψ1以稳定的角速度紧紧围绕正六边形挪动。，以矢量ψ1的恒定的线速度改变角速度，产生ψ1和ψ2。当电机空载时，当W1t=0，π/6，π/3时，稳态时ψ1和ψ2之间的夹角和转矩T为零，当W1T≠0，π/6，π/3，δ不为零时，会引起低频转矩脉动，并伴随上述ψ1的幅值变化，其频率为定子电压的基波