1、变频器的概述
变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是运用变频技能与微电子技能，经过改动电机作业电源频率办法来操控沟通电动机的电力操控设备。变频器首要由整流（沟通变直流）、滤波、逆变（直流变沟通）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，依据电机的实践需求来供给其所需求的电源电压，然后到达节能、调速的意图，别的，变频器还有许多的维护功用，如过流、过压、过载维护等等。跟着工业自动化程度的不断进步，变频器也得到了十分广泛的运用。
2、变频器的作业原理
主电路是给异步电动机供给调压调频电源的电力改换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流改换为沟通的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流改换为沟通的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源改换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器发生的电压脉动的“平波回路
整流器
很多运用的是二极管的变流器，它把工频电源改换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生作业。
平波回路
在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器发生的脉动电流也使直流电压改变。为了按捺电压动摇，选用电感和电容吸收脉动电压（电流）。设备容量小时，假如电源和主电路构成器材有余量，可以省去电感选用简略的平波回路。
逆变器
同整流器相反，逆变器是将直流功率改换为所要求频率的沟通功率，以所确认的时间使6个开关器材导通、关断就可以得到3相沟通输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。
操控电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路供给操控信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的操控信号进行扩大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“维护电路”组成。
（1）运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决议逆变器的输出电压、频率。
（2）电压、电流检测电路：与主回路电位阻隔检测电压、电流等。
（3）驱动电路：驱动主电路器材的电路。它与操控电路阻隔使主电路器材导通、关断。
（4）速度检测电路：以装在异步电动机轴机上的速度检测器（tg、plg等）的信号为速度信号，送入运算回路，依据指令和运算可使电动机按指令速度作业。
（5）维护电路：检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等反常时，为了避免逆变器和异步电动机损坏
3、变频器的功用作用
变频节能：变频器节能首要表现在风机、水泵的运用上。为了确保出产的可靠性，各种出产机械在规划配用动力驱动时，都留有必定的富余量。当电机不能在满负荷下运转时，除到达动力驱动要求外，剩余的力矩增加了有功功率的耗费，形成电能的糟蹋。风机、泵类等设备传统的调速办法是经过调理进口或出口的挡板、阀门开度来调理给风量和给水量，其输入功率大，且很多的能源耗费在挡板、阀门的截流进程中。当运用变频调速时，假如流量要求减小，经过下降泵或风机的转速即可满意要求。
电动机运用变频器的作用便是为了调速，并下降发动电流。为了发生可变的电压和频率，该设备首要要把电源的沟通电改换为直流电（DC），这个进程叫整流。把直流电（DC）改换为沟通电（AC）的设备，其科学术语为“inverter”（逆变器）。一般逆变器是把直流电源逆变为必定的固定频率和必定电压的逆变电源。关于逆变为频率可调、电压可调的逆变器咱们称为变频器。变频器输出的波形是仿照正弦波，首要是用在三相异步电动机调速用，又名变频调速器。关于首要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行收拾，可以输出规范的正弦波，叫变频电源。一般变频电源是变频器价格的15－－20倍。由于变频器设备中发生改变的电压或频率的首要设备叫“inverter”，故该产品自身就被命名为“inverter”，即：变频器。
变频不是处处可以省电，有不少场合用变频并不必定能省电。 作为电子电路，变频器自身也要耗电（约额外功率的3-5%）。一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W，相当于一盏长明灯。 变频器在工频下运转，具有节电功用，是现实。可是他的条件条件是：榜首、大功率并且为风机/泵类负载；第二、设备自身具有节电功用（软件支撑）；这是表现节电作用的三个条件。除此之外，无所谓节不节电，没有什么含义。假如不加条件条件的说变频器工频运转节能，便是夸张或是商业炒作。知道了原委，你会奇妙的运用他为你服务。必定要注意运用场合和运用条件才好正确运用，不然便是顺从、轻信而“受骗上当”。
功率因数补偿节能：无功功率不光增加线损和设备的发热，更首要的是功率因数的下降导致电网有功功率的下降，很多的无功电能耗费在线路傍边，设备运用功率低下，糟蹋严峻，运用变频调速设备后，由于变频器内部滤波电容的作用，然后削减了无功损耗，增加了电网的有功功率。
软发动节能：1：电机硬发动对电网形成严峻的冲击，并且还会对电网容量要求过高，发动时发生的大电流和轰动时对挡板和阀门的危害极大，对设备、管路的运用寿命极为晦气。而运用变频节能设备后，运用变频器的软发动功用将使发动电流从零开始，最大值也不超越额外电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的运用寿命。节省了设备的维护费用。2：从理论上讲，变频器可以用在一切带有电动机的机械设备中，电动机在发动时，电流会比额外高5-6倍的，不光会影响电机的运用寿命并且耗费较多的电量。体系在规划时在电机选型上会留有必定的余量，电机的速度是固定不变，但在实践运用进程中，有时要以较低或许较高的速度运转，因此进行变频改造是十分有必要的。变频器可完成电机软发动、补偿功率要素
4、变频器的底子组成
变频器一般分为4部分：整流单元、高容量电容、逆变器和操控器。
整流单元：将作业频率固定的沟通电转化为直流电。
高容量电容：存储转化后的电能。
逆变器：由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽度、起伏的方波。
操控器：按设定的程序作业，操控输出方波的起伏与脉宽，使叠加为近似正弦波的沟通电，驱动沟通电动机。
5、变频器的给定办法
变频器常见的频率给定办法首要有：操作器键盘给定、接点信号给定、仿照信号给定、脉冲信号给定和通讯办法给定等。这些频率给定办法各有优缺陷，须按照实践所需进行挑选设置
6、变频器的操控办法
低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，作业频率为0～400Hz，它的主电路都选用交—直—交电路。其操控办法阅历了以下四代。
榜首代
1U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）操控办法：
其特点是操控电路结构简略、本钱较低，机械特性硬度也较好，可以满意一般传动的滑润调速要求，已在工业的各个领域得到广泛运用。可是，这种操控办法在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较明显，使输出最大转矩减小。别的，其机械特性毕竟没有直流电动机硬，动态转矩才能和静态调速功能都还不尽善尽美，且体系功能不高、操控曲线会随负载的改变而改变，转矩呼应慢、电机转矩运用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而功能下降，安稳性变差等。因此人们又研究出矢量操控变频调速。
第二代
电压空间矢量（SVPWM）操控办法：
它是以三相波形全体生成作用为条件，以迫临电机气隙的抱负圆形旋转磁场轨道为意图，一次生成三相调制波形，以内切多边形迫临圆的办法进行操控的。经实践运用后又有所改进，即引进频率补偿，能消除速度操控的差错；经过反应预算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以进步动态的精度和安稳度。但操控电路环节较多，且没有引进转矩的调理，所以体系功能没有得到底子改进。
第三代
矢量操控（VC）办法：
矢量操控变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、经过三相－二相改换，等效成两相停止坐标系下的沟通电流Ia1Ib1，再经过按转子磁场定向旋转改换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后仿照直流电动机的操控办法，求得直流电动机的操控量，经过相应的坐标反改换，完成对异步电动机的操控。其实质是将沟通电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个重量进行独立操控。经过操控转子磁链，然后分化定子电流而取得转矩和磁场两个重量，经坐标改换，完成正交或解耦操控。矢量操控办法的提出具有划时代的含义。然而在实践运用中，由于转子磁链难以准确观测，体系特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机操控进程中所用矢量旋转改换较杂乱，使得实践的操控作用难以到达抱负剖析的成果。
第四代
直接转矩操控（DTC）办法：
1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授初次提出了直接转矩操控变频技能。该技能在很大程度上处理了上述矢量操控的缺乏，并以新颖的操控思维、简洁明了的体系结构、优秀的动静态功能得到了迅速发展。该技能已成功地运用在电力机车牵引的大功率沟通传动上。 直接转矩操控直接在定子坐标系下剖析沟通电动机的数学模型，操控电动机的磁链和转矩。它不需求将沟通电动机等效为直流电动机，因此省去了矢量旋转改换中的许多杂乱核算；它不需求仿照直流电动机的操控，也不需求为解耦而简化沟通电动机的数学模型。
矩阵式交—交操控办法：
VVVF变频、矢量操控变频、直接转矩操控变频都是交—直—交变频中的一种。其一起缺陷是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需求大的储能电容，再生能量又不能反应回电网，即不能进行四象限运转。为此，矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中心直流环节，然后省去了体积大、价格贵的电解电容。它能完成功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运转，体系的功率密度大。该技能虽没有老练，但仍吸引着很多的学者深入研究。其实质不是直接的操控电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被操控量来完成的。具体办法是：
1、操控定子磁链引进定子磁链观测器，完成无速度传感器办法；
2、自动识别（ID）依托准确的电机数学模型，对电机参数自动识别；
3、算出实践值对应定子阻抗、互感、磁饱满要素、惯量等算出实践的转矩、定子磁链、转子速度进行实时操控；
4、完成Band—Band操控按磁链和转矩的Band—Band操控发生PWM信号，对逆变器开关状况进行操控。
矩阵式交—交变频具有快速的转矩呼应（《2ms），很高的速度精度（±2%，无PG反应），高转矩精度（《+3%）；一起还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时（包含0速度时），可输出150%～200%转矩。
VVC的操控原理：
VVC的操控原理是将矢量调制的原理运用于固定电压源PWM逆变器。这一操控建立在一个改进了的电机模型上，该电机模型较好的对负载和转差进行了补偿。
由于有功和无功电流成分关于操控体系来说都是很重要的，操控电压矢量的视点可明显的改进0-12HZ规模内的动态功能，而在规范的PWM U/F驱动中0-10HZ规模一般都存在着问题。运用SFAVM或60°AVM原理来核算逆变器的开关形式，可使气隙转矩的脉动很小（与运用同步PWM的变频器比较）。
