变频器是把工频电源(50Hz 或 60Hz)变换成各种频率的交流电源,以实现电机的变速运行的设备,
其中控制电路完成对主电路的控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路的
输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的
变频器来说,有时还需要一个进行转矩计算的 CPU 以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电
机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。
变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20 世纪 60 年代以后,电力电子器件经历了
SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应
管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS 控制晶体管)、MCT(MOS 控制晶
闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程,器件的更
新促进了电力电子变换技术的不断发展。20 世纪 70 年代开始,脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)
调速研究引起了人们的高度重视。20 世纪 80 年代,作为变频技术核心的 PWM 模式优化问题吸引
着人们的浓厚兴趣,并得出诸多优化模式,其中以鞍形波 PWM 模式效果最佳。20 世纪 80 年代后
半期开始,美、日、德、英等发达国家的 VVVF 变频器已投入市场并获得了广泛应用。
变频器的分类方法有多种,按照主电路工作方式分类,可以分为电压型变频器和电流型变频器;按
照开关方式分类,可以分为 PAM 控制变频器、PWM 控制变频器和高载频 PWM 控制变频器;按照
工作原理分类,可以分为 V/f 控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等;按照用途分
类,可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。
VVVF:改变电压、改变频率 CVCF:恒电压、恒频率。各国使用的交流供电电源,无论是用于家
庭还是用于工厂,其电压和频率均为 400V/50Hz 或 200V/60Hz(50Hz),等等。通常,把电压和频
率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和
频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC)。
用于电机控制的变频器,既可以改变电压,又可以改变频率。
变频器的工作原理
我们知道,交流电动机的同步转速表达式位:
n=60 f(1-s)/p (1)
式中
n———异步电动机的转速;
f———异步电动机的频率;
s———电动机转差率;
p———电动机极对数。
由式(1)可知,转速 n 与频率 f 成正比,只要改变频率 f 即可改变电动机的转速,当频率 f 在 0~50Hz
的范围内变化时,电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节
的,是一种理想的高效率、高性能的调速手段。