什么是變頻器，原理是什么，功能是什么？
bmller 2022-04-25
什么是變頻器？一般來(lái)說(shuō)，它是：交流-DC-交流（也可以說(shuō)是先整流后逆變器）。該處理后的變頻器也稱為交流直交變頻，目前廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。此外，還有一種交流-交流轉(zhuǎn)換，也稱為交流變頻器。
一、什么是變頻器。
變頻器是一種利用電力半導(dǎo)體利用電力半導(dǎo)體將工頻電源轉(zhuǎn)換為另一個(gè)頻率的電能控制裝置。變頻器主要由整流（交流直流）、濾波器、逆變器（直流交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。
電機(jī)的控制通常涉及嵌入式開(kāi)發(fā)。目前，交流電機(jī)的變頻控制得到了廣泛的應(yīng)用，所以讓我們簡(jiǎn)單地看看圖片來(lái)介紹變頻器，假設(shè)你已經(jīng)理解了電機(jī)的原理。
變頻器主要由整流（交流直流）、濾波器、逆變器（直流交流）、制動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置微處理裝置等組成。變頻器通過(guò)內(nèi)部IGBT開(kāi)關(guān)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，并根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要提供所需的電源電壓，以達(dá)到節(jié)能調(diào)速的目的。此外，變頻器還具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等保護(hù)功能。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了廣泛的應(yīng)用。
1.典型結(jié)構(gòu)：
主要包括：控制平臺(tái)、測(cè)量電路、功率電路、保護(hù)電路等。
常見(jiàn)的變頻器有電壓型和電流型，其中IGBT、IGCT等功率逆變器多用于功率逆變器。
2.典型算法：
其中，以西門子為代表的控制算法主要基于坐標(biāo)變換（矢量控制）。對(duì)ABB算法感興趣的朋友可以自己找到信息（直接扭矩控制），這里不再重復(fù)。
3.矢量控制：
1.變頻節(jié)能。
變頻器的節(jié)能主要體現(xiàn)在風(fēng)扇和水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)都有一定的過(guò)剩。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，除了滿足動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的要求外，過(guò)剩的扭矩增加了有功功率的消耗，造成了電力的浪費(fèi)。風(fēng)扇、泵等設(shè)備的傳統(tǒng)速度調(diào)節(jié)方法是通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)出口擋板。閥門開(kāi)度調(diào)節(jié)給風(fēng)量和供水量，輸入功率大，擋板和閥門截流能耗大。在使用變頻調(diào)速時(shí)，如果流量要求降低，則可以通過(guò)降低泵或風(fēng)扇的速度來(lái)滿足要求。
電機(jī)使用變頻器的功能是調(diào)節(jié)速度，降低啟動(dòng)電流。為了產(chǎn)生可變電壓和頻率，設(shè)備應(yīng)首先將電源的交流電轉(zhuǎn)換為DC（DC），稱為整流。將DC電（DC）轉(zhuǎn)換為交流電（AC）裝置的科學(xué)術(shù)語(yǔ)是inverter（逆變器）。一般來(lái)說(shuō)，逆變器是將DC電源逆變?yōu)楣潭l率和電壓的逆變器電源。我們稱逆變器為可調(diào)頻率和電壓的逆變器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要用于三相異步電機(jī)的調(diào)速，也稱為變頻調(diào)速器。對(duì)于可變頻率逆變器，主要用于儀器儀表檢測(cè)設(shè)備的波形要求較高，應(yīng)整理波形，可輸出標(biāo)準(zhǔn)正弦波，稱為變頻電源。一般來(lái)說(shuō)，變頻電源是變頻器價(jià)格的15-20倍。因?yàn)樽冾l器設(shè)備中電壓或頻率變化的主要裝置被稱為inverter本身，所以它被命名為變頻器。
變頻不能到處省電。在許多情況下，使用變頻可能無(wú)法節(jié)省電力。作為一個(gè)電子電路，變頻器本身也需要功耗（約3-5%的額定功率）。1.5匹空調(diào)耗電20-30W，相當(dāng)于長(zhǎng)明燈。事實(shí)上，變頻器在工作頻率下運(yùn)行，具有節(jié)能功能。但他的前提是：
一是大功率和風(fēng)機(jī)/泵負(fù)荷；
二是裝置本身具有節(jié)電功能(軟件支持)；
變頻器(Variable-frequencyDrive，VFD)是一種應(yīng)用變頻技術(shù)和微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)的工作電源頻率來(lái)控制交流電機(jī)的電源控制設(shè)備。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(DC變交流)、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要，通過(guò)內(nèi)部IGBT調(diào)節(jié)輸出電源的電壓和頻率，提供所需的電源電壓，從而達(dá)到節(jié)能調(diào)速的目的。此外，變頻器還具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等保護(hù)功能。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器得到了廣泛的應(yīng)用。
一、什么是變頻器。
變頻器是一種利用電力半導(dǎo)體利用電力半導(dǎo)體將工頻電源轉(zhuǎn)換為另一個(gè)頻率的電能控制裝置。變頻器主要由整流（交流直流）、濾波器、逆變器（直流交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。
變頻器是將工頻電源（50Hz或60Hz）轉(zhuǎn)換為各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)變速運(yùn)行的設(shè)備?？刂齐娐吠瓿芍麟娐房刂?，整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，直流中間電路平滑濾波整流電路輸出，逆變電路將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。對(duì)于需要大量計(jì)算的變頻器，如矢量控制變頻器，有時(shí)需要扭矩計(jì)算的CPU和一些相應(yīng)的電路。變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)定子繞組電源的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的目的。
電機(jī)的控制通常涉及嵌入式開(kāi)發(fā)。目前，交流電機(jī)的變頻控制得到了廣泛的應(yīng)用，所以讓我們簡(jiǎn)單地看看圖片來(lái)介紹變頻器，假設(shè)你已經(jīng)理解了電機(jī)的原理。
變頻器主要由整流（交流直流）、濾波器、逆變器（直流交流）、制動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置微處理裝置等組成。變頻器通過(guò)內(nèi)部IGBT開(kāi)關(guān)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，并根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要提供所需的電源電壓，以達(dá)到節(jié)能調(diào)速的目的。此外，變頻器還具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等保護(hù)功能。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了廣泛的應(yīng)用。
1.典型結(jié)構(gòu)：
主要包括：控制平臺(tái)、測(cè)量電路、功率電路、保護(hù)電路等。
常見(jiàn)的變頻器有電壓型和電流型，其中IGBT、IGCT等功率逆變器多用于功率逆變器。
2.典型算法：
其中，以西門子為代表的控制算法主要基于坐標(biāo)變換（矢量控制）。對(duì)ABB算法感興趣的朋友可以自己找到信息（直接扭矩控制），這里不再重復(fù)。
3.矢量控制：
很多芯片MCU和MPU廠商都給出了變頻矢量控制的框圖和算法庫(kù)，感興趣的可以研究。比如下圖顯示了微芯技術(shù)給出的框圖。
1.變頻節(jié)能。
變頻器的節(jié)能主要體現(xiàn)在風(fēng)扇和水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)都有一定的過(guò)剩。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，除了滿足動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的要求外，過(guò)剩的扭矩增加了有功功率的消耗，造成了電力的浪費(fèi)。風(fēng)扇、泵等設(shè)備的傳統(tǒng)速度調(diào)節(jié)方法是通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)出口擋板。閥門開(kāi)度調(diào)節(jié)給風(fēng)量和供水量，輸入功率大，擋板和閥門截流能耗大。在使用變頻調(diào)速時(shí)，如果流量要求降低，則可以通過(guò)降低泵或風(fēng)扇的速度來(lái)滿足要求。
電機(jī)使用變頻器的功能是調(diào)節(jié)速度，降低啟動(dòng)電流。為了產(chǎn)生可變電壓和頻率，設(shè)備應(yīng)首先將電源的交流電轉(zhuǎn)換為DC（DC），稱為整流。將DC電（DC）轉(zhuǎn)換為交流電（AC）裝置的科學(xué)術(shù)語(yǔ)是inverter（逆變器）。一般來(lái)說(shuō)，逆變器是將DC電源逆變?yōu)楣潭l率和電壓的逆變器電源。我們稱逆變器為可調(diào)頻率和電壓的逆變器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要用于三相異步電機(jī)的調(diào)速，也稱為變頻調(diào)速器。對(duì)于可變頻率逆變器，主要用于儀器儀表檢測(cè)設(shè)備的波形要求較高，應(yīng)整理波形，可輸出標(biāo)準(zhǔn)正弦波，稱為變頻電源。一般來(lái)說(shuō)，變頻電源是變頻器價(jià)格的15-20倍。因?yàn)樽冾l器設(shè)備中電壓或頻率變化的主要裝置被稱為inverter本身，所以它被命名為變頻器。
變頻不能到處省電。在許多情況下，使用變頻可能無(wú)法節(jié)省電力。作為一個(gè)電子電路，變頻器本身也需要功耗（約3-5%的額定功率）。1.5匹空調(diào)耗電20-30W，相當(dāng)于長(zhǎng)明燈。事實(shí)上，變頻器在工作頻率下運(yùn)行，具有節(jié)能功能。但他的前提是：
一是大功率和風(fēng)機(jī)/泵負(fù)荷；
二是裝置本身具有節(jié)電功能(軟件支持)；
變頻器(Variable-frequencyDrive，VFD)是一種應(yīng)用變頻技術(shù)和微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)的工作電源頻率來(lái)控制交流電機(jī)的電源控制設(shè)備。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(DC變交流)、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要，通過(guò)內(nèi)部IGBT調(diào)節(jié)輸出電源的電壓和頻率，提供所需的電源電壓，從而達(dá)到節(jié)能調(diào)速的目的。此外，變頻器還具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等保護(hù)功能。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器得到了廣泛的應(yīng)用。
