變頻器的作用與原理(變頻器的具體結(jié)構(gòu)與工作原理)

變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部IGBT的開斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。

請(qǐng)問(wèn)變頻器的工作原理具體是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)的原理，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率的。

變頻器原理是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。可分為交——交變頻器，交——直——交變頻器。

可以簡(jiǎn)單的說(shuō)，PLC由單片機(jī)加外圍的輸入及輸出電路組成，使用專用的編程軟件可以方便的編寫控制程序，應(yīng)用在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，替代傳統(tǒng)的繼電器邏輯電路。

變頻器是怎樣變頻的？●這里首先普及一下變頻器基本知識(shí)。★變頻器的基本結(jié)構(gòu)與應(yīng)用范圍★變頻器的基本構(gòu)成變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換成另頻率電源的電能控制裝置。通俗地說(shuō),它是一種能改變施加于交流電動(dòng)機(jī)的電源頻率值和電壓值的調(diào)速裝置。交流變頻調(diào)速理論誕生于20世紀(jì)20年代, 60年代后,隨著新型大功率電力電子器件的開發(fā)和先進(jìn)的微處理器的出現(xiàn),變頻調(diào)速技術(shù)得到迅速的發(fā)展,并最終廣泛應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中去。交流變頻調(diào)速傳動(dòng)克服了直流電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)(電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)保養(yǎng)工作量大等),發(fā)揮了交流電動(dòng)機(jī)本身固有的優(yōu)點(diǎn)(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)久耐用、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、價(jià)廉等),并很好地解決了交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能先天不足的問(wèn)題。可以說(shuō),變頻器是當(dāng)今最先進(jìn)、最有前途的一種交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置。變頻調(diào)速裝置能實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟停車、無(wú)級(jí)調(diào)速以及特殊要求的增、減速特性等,具有顯著的節(jié)電效果。它具有過(guò)載、過(guò)壓、欠壓、短路、接地等保護(hù)功能,具有各種預(yù)警、預(yù)報(bào)信息和狀態(tài)信息及診斷功能,便于調(diào)試和監(jiān)控,可用于恒轉(zhuǎn)矩、平方轉(zhuǎn)矩和恒功率等各種負(fù)載。變頻器由電力電子半導(dǎo)體器件(如整流模塊、GTO門1極可關(guān)斷晶閘管、GTR電力晶體管、IGBT絕緣柵雙極型晶體管、IPM智能功率模塊等)、電子器件(集成電路、開關(guān)電源、電阻、電容等)和微處理器(CPU)等組成。其基本構(gòu)成如下圖所示。●變頻器由主電路、控制電路、操作顯示電路和保護(hù)電路四部分組成。★主電路→給三相異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)頻調(diào)壓的電力變換部分稱為主電路。主電路包括整流器、直流中間電路和逆變器。見下圖所示。①整流器 →它由全波整流橋組成,其作用是把工顏電源變換成直流電源,變績(jī)器多采用二極管整流器,也采用晶體管整流器。整流器的輸入端接有壓敏電阻網(wǎng)絡(luò),保護(hù)變頻器免受浪涌過(guò)電壓及大氣過(guò)電壓沖擊而損壞。②直流中間電路→ 由于逆變器的負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī),屬于感性負(fù)載,因此在直流中間電路和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無(wú)功功率交換,這種無(wú)功能量要靠直流中間電路的儲(chǔ)能元件電容器或電感器來(lái)緩沖。另外,直流中間電路對(duì)整流器的輸出進(jìn)行濾波,以藏小直流電壓或電流的波動(dòng)。濾波電路又稱平波電路,一般通用變頻器采用電容濾波（平波）電路。在直流電路里設(shè)有限流電路(由圖上中的限流電阻R及開關(guān)K構(gòu)成),以保護(hù)整流橋免受沖擊電流作用而損壞。★設(shè)置制動(dòng)回路的目的是,當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載在再生制動(dòng)區(qū)域使用時(shí)(轉(zhuǎn)差率為負(fù)),再生能量將存儲(chǔ)在濾波電容器中,從而使直流環(huán)節(jié)電壓升離,為抑制電壓升島,利用制動(dòng)同路中的制動(dòng)電阻消耗掉直流電路中的再生能量,制動(dòng)回路還可以采用可逆整流器把再生能量反饋給電網(wǎng)。③逆變器→ 它與整流器的作用相反,是將直流電源變換成額事和電壓都任意可調(diào)的三相交流電源,逆變器的常見結(jié)構(gòu)是由6個(gè)功率開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路,它們的工作狀態(tài)受控于控制電路。●控制電路(主控制電路CPU)→控制電路由運(yùn)算放太電路,檢測(cè)電路,控制信號(hào)的輸人、輸出電路,驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成,一般采用微機(jī)進(jìn)行全數(shù)字控制,主要靠軟件完成各種功能。●操作顯示電路→這部分電路用于運(yùn)行操作、參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行狀態(tài)顯示和故障顯示。●保護(hù)電路→這部分電路用于變頻器本身保護(hù)及電動(dòng)機(jī)保護(hù)等。?變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部接線變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部接線如圖下所示。(1)主控制電路(CPU) ①接收各種信號(hào)a.在功能預(yù)置階段,接收各功能的預(yù)置信號(hào)。b,接收從鍵盤或外接輸入端子輸入的給定信號(hào)。c.接收從外接輸人端子或通信接口輸入的控制信號(hào)。d.接收從檢測(cè)電路輸入的檢測(cè)信號(hào)。e,接收從保護(hù)電路輸入的保護(hù)執(zhí)行信號(hào)等。②進(jìn)行基本運(yùn)算最主要的運(yùn)算包括:a.進(jìn)行矢量控制運(yùn)算或其他必要的運(yùn)算;b.實(shí)時(shí)地計(jì)算出SPWM波形各切換點(diǎn)的時(shí)刻。③輸出計(jì)算結(jié)果，a.輸出至逆變管模塊的驅(qū)動(dòng)電路,使逆變管按給定信及預(yù)置要求輸入SPWM。b.輸出給顯示器，顯示當(dāng)前的各種狀態(tài)。c.輸出給外接輸出控制端子。d.向保護(hù)電路發(fā)出保護(hù)指令，以進(jìn)行保護(hù)。●檢測(cè)電路→接收電壓、電流以及模塊溫度、電動(dòng)機(jī)速度等采樣信號(hào),并將其轉(zhuǎn)換成主控制電路所能接收的信號(hào)。●保護(hù)電路→接收主控制電路輸入的保護(hù)指令,并實(shí)施保護(hù)。同時(shí)也直接從檢測(cè)電路輸入檢測(cè)信號(hào),以便對(duì)某些緊急情況實(shí)施保護(hù)。保護(hù)電路可分為變頻器本身保護(hù)和異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)兩種。以上為個(gè)人觀點(diǎn)，這里僅供提問(wèn)者和頭條上的有需要了解變頻器基礎(chǔ)知識(shí)的閱讀者們參考一下。知足常樂(lè)于湖北省鐘祥市2020.1.21日