變頻器-變頻器工作原理

關于變頻器工作原理如果想變頻器要弄明白的話，除了看其基本公式之外，同時多了解的發展同樣有利于對變頻器的工作原理更好的了解。本文還列舉了變頻器的幾個控制方式的講解，以助各位更好地理解變頻器究竟咋工作。

1。變頻器工作原理綜述：

變頻器工作原理弄明白之前，不妨先看看變頻器究竟爲何方神聖？變頻器就是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現電機的變速運行的設備。而這其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電（及核心控安川變頻器制電路實現：交-直-交的過程）。而變頻技術是應交流電機無級調速的需要而誕生的。而其工作原理用公式來表達的話便是：n＝60 f(1－s)/p (1)　　式中　　n———異步電動機的轉速；　　f———異步電動機的頻率；　　s———電動機轉差率；　　p———電動機極對數。　　由式(1)可知，轉速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉速，當頻率f在0～50Hz的範圍內變化時，電動機轉速調節範圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的，是一種理想的高效率、高性能的調速手段。

2。變頻器工作原理之三大組成部分：

變頻器工作原理就是這樣，但它到底怎麽實現的呢？主要是由其三個組成部分完成的。（1）將工頻電源變換爲直流功率的“整流器”：它把工頻電源變換爲直流電源。也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉。（2）吸收在變流器和逆變器産生的電壓脈動的“平波回路”：在整流器整流後的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器産生的脈動電流也使直流電壓變動。（3）將直流功率變換爲交流功率的“逆變器”：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換爲所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。

3。變頻器工作原理之基本分類：

變頻器工作原理都一伺服馬達直，那世界上那麽多變頻器爲毛不一樣呢？如果你在這樣呐喊的話，我只能說，抱歉是的，而且他們還可以這樣分類（請自行腦補強迫症模式的開啓過程）：按照主電路工作方式分類，可以分爲電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關方式分類，可以分爲PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分爲V/f控制變頻器、轉差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分爲通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。

4。變頻器工作原理之曆史進展：

變頻技術是應交流電機無級調速的需要而誕生的。20世紀60年代以後，電力電子器件經曆了SCR(晶閘管)、GTO(門極可關斷晶閘管)、BJT(雙極型功率晶體管)、MOSFET(金屬氧化物場效應管)、SIT(靜電感應晶體管)、SITH(靜電感應晶閘管)、MGT(MOS控制晶體管)、MCT(MOS控制晶閘管)、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管)的發展過程，器件的更新促進了電力電子變換技術的不斷發展（注意，正因爲如此，所以變頻器的産生便是在這個背景下的）。20世紀70年代開始，脈寬調制變壓變頻(PWM－VVVF)調速研究引起了人們的高度重安川伺服馬達視。20世紀80年代，作爲變頻技術核心的PWM模式優化問題吸引著人們的濃厚興趣，並得出諸多優化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世紀80年代後半期開始，美、日、德、英等發達國家的VVVF變頻器已投入市場並獲得了廣泛應用。至于想了解各類變頻器工作原理的話，不妨由簡至繁的看看變頻器控制方式的四種演變。

5。變頻器控制方式之U/f=C的正弦脈寬調制(SPWM)：

變頻器的SPWM控制方式的特點是控制電路結構簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求，已在産業的各個領域得到廣泛應用。但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態轉矩能力和靜態調速性能都還不盡如人意，且系統性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化，轉矩響應慢、電機轉矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區效應的存在而性能下降，穩定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調速。

6。變頻器控制方式之電壓空間矢量(SVPWM)：

變頻器的SVPWM控制方式是以三相波形整體生成效果爲前提，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉磁場軌迹爲目的，一次生成三相調制波形，以內切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經實踐使用後又有所改進，即引入頻率補償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環，以提高動態的精度和穩定度。但控制電路環節較多，且沒有引入轉矩的調節，所以系統性能沒有得到根本改善。

7。變頻器控制方式之矢量控制(VC)方式：

變頻器的VC控制方式的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1，再通過按轉子磁場定向旋轉變換，等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當于直流電動機的勵磁電流；It1相當于與轉矩成正比的電樞電流)，然後模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經過相應的坐標反變換，實現對異步電動機的控制。其實質是將交流電動機等效爲直流電動機，分別對速度，磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉子磁鏈，然後分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量，經坐標變換，實現正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應用中，由于轉子磁鏈難以准確觀測，系統特性受電動機參數的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉變換較複雜，使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。

8。變頻器控制方式之直接轉矩控制(DTC)方式：

變頻器的DTC控制方式源于1985年，德國魯爾大學的DePenbrock教授，他首次提出了直接轉矩控制變頻技術。該技術在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，並以新穎的控制思想、簡潔明了的系統結構、優良的動靜態性能得到了迅速發展可程式控制器。目前，該技術已成功地應用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型，控制電動機的磁鏈和轉矩。它不需要將交流電動機等效爲直流電動機，因而省去了矢量旋轉變換中的許多複雜計算；它不需要模仿直流電動機的控制，也不需要爲解耦而簡化交流電動機的數學模型。