淺談變頻器的教學

馮叢叢

摘 要：變頻器實現了電動機的無極調速，所以應用變頻器最大的優點就是節能，而節能省材是當今世界產品的主流，其廣泛應用于中央空調、恒壓供水、風機水泵行業等。本文結合作者的實踐探索，提出要讓職業院校的學生學會、掌握變頻器這門專業課，授課教師可從以下幾個方面著手：學會電動機與變壓器，了解常用電力半導體器件及其應用，打牢變頻器學習基礎；充分了解變頻器的結構，深刻理解其工作原理，是學好變頻器的保障；扎實掌握通用變頻器的參數設定及功能選擇，通過應用進行鞏固；靈活運用，進行綜合訓練。

關鍵詞：變頻器 電機調速 變壓變頻 頻率設定

隨著微機技術的日新月異、現代電力電子技術的迅速發展和現代調速控制理論的長足進步，通用變頻器不僅用于一般性能的節能調速控制，而且已經用于高性能、高轉速、大容量調速控制方面。變頻器作為一種智能調速“元件”，以其多功能、高可靠性和明顯的節能效果迅速廣泛地應用于各種大型自動化生產線和各類電動機控制上。如何讓職業院校的學生學會、掌握變頻器這門專業課，授課教師可從以下幾個方面著手。

一、學會電動機與變壓器，了解常用電力半導體器件及其應用，打牢變頻器學習基礎

電動機與變壓器根據學生實際就業的需要，以模塊化教學的方式實現理論知識與技能訓練相結合，內容涵蓋了各種變壓器與各種電動機的結構與工作原理、控制方法、常見故障等，其中變壓器變壓原理的學習、三相異步電動機調速方式與調速原理的學習，了解到變頻調速是改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉速的調速方法。變頻調速系統主要設備是提供變頻電源的變頻器，這些為變頻器學習奠定了堅實的基礎。

另外，在中小功率通用變頻器中使用最多的是半導體三極管V、雙極型晶體管BJT和絕緣柵雙極晶體管IGBT三種。在大中功率通用變頻器中使用最多的是集成門極換流晶閘管IGCT、GTO及IGBT三種。要想了解變頻器的工作原理，首先應該了解變頻器的核心器件——電力半導體器件的一些基礎知識。

二、充分了解變頻器的結構，深刻理解其工作原理，是學好變頻器的保障

變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻調速器與外界的聯系基本上分三部分：主線路接線端，包括接工頻電網的輸入端（R、S、T），接電動機的頻率、電壓連續可調的輸出端（U、V、W）；控制端子以及控制面板。教師可以借助車間的設備，使學生身臨其境，充分了解變頻器結構，為下一步的接線練習打好基礎。

變頻器是通過改變電動機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。它靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率，根據電動機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節能、調速的目的。在各種異步電動機調速控制系統中，目前效率最高、性能最好的系統是變壓變頻調速控制系統。變頻裝置必須在改變輸出頻率的同時改變輸出電壓的幅值，才能滿足對異步電動機變頻調速的基本要求。變壓變頻是通過SPWM控制技術原理實現的，對于這一部分抽象知識的學習，教師要借助多媒體手段、動畫演示等方法，變抽象為形象、具體，使學生較好地理解變頻器工作原理，并明確變壓器變壓原理及電動機調速中變頻調速在變頻器中的應用。

三、扎實掌握變頻器的參數設定及功能選擇，通過應用進行鞏固

在使用變頻器之前，需要根據變頻器用戶的要求，設置、選擇或修改變頻器的運行參數及功能。最常用的是通過操作面板設定和選擇，包括運行頻率的設定、運行頻率范圍的設定，還可以用微機設置通用變頻器的參數和功能。要使變頻器正常工作，要解決的問題首先是如何啟動和停止變頻器，其次是如何升速和降速及多段速控制。在這一章重點掌握變頻器的多段速控制，它可通過對多個端子組合選擇頻率指令實現。

在這一章節的學習中，我們采用多媒體教學、實驗演示及實物教學，更注重學生的動手操作。通過反復遞進的動手實驗掌握通用變頻器的參數設定及功能選擇。

四、靈活運用，進行綜合訓練，深刻理解由通用變頻器組成的調速系統

學生在掌握了變頻器的參數設定及功能選擇后，教師給出控制要求，由學生分組實驗，在實驗過程中使學生深刻理解電動機的多段速控制是如何實現的，通過實驗提高學生的操作技能。在教學中可以設置諸如“學習目標”“例題說明”“項目學習”“拓展視野”等欄目，幫助學生在學習的過程中鞏固知識，取得更好的學習效果。

五、小結

最后，我們建議學生學好變頻器應該采用理論與實踐相結合的方法，注重學生的動手操作實踐，只有把所學的知識應用到實際的項目中去才能有所提高，以便更好地適應社會和科技發展對人才的需要。

（作者單位：山東龍口礦業集團高級技工學校）