变频器的工作原理是什么？
发布时间：
2021-10-19
变频器是一种可以改变频率的设备。它是一种交流电源，其频率和电压可调节输出。主要用于异步电动机的调速。变频器出现之前，异步电动机的调速非常麻烦，因为转速和转矩不在一条直线上，如通过滑差头调速，或简单的降压调速等。根据三相异步电动机的速度公式，速度n=60*f/P(1-s)，其中P为极对数，s为滑移率，f为电源频率。
变频器是一种可以改变频率的设备。它是一种交流电源，其频率和电压可调节输出。主要用于异步电动机的调速。变频器出现之前，异步电动机的调速非常麻烦，因为转速和转矩不在一条直线上，如通过滑差头调速，或简单的降压调速等。根据三相异步电动机的速度公式，速度n=60*f/P(1-s)，其中P为极对数，s为滑移率，f为电源频率。只要能输出一个频率可控的交流电源，三相异步电动机的转速就能平稳变化，这是变频器工作原理的基础。
但是，电厂提供的三相交流电源为正弦波，相差120°，频率为50Hz。在电力电子设备发明之前，改变电源频率几乎是不可能的。因此，交流电机已经发明了多年，并且没有良好的调速装置。
后来，晶闸管、GTR管、IGBT管等大功率器件在上世纪末被发明，单片机的嵌入式技术也越来越成熟。人们已经找到了异步电动机调速的基本方法。即三相交流电压经二极管或晶闸管整流成波动直流，再经电容滤波稳定成为稳定直流。六个IGBT管用于形成逆变电路。单片机通过PWM斩波方式输出一系列可变脉宽的方波，模拟变频交流的等效效应，达到控制电机转速的目的。
可以想象，任何曲线都可以使用许多直线段来模拟线段中的链接。用于模拟的直线段越多，曲线描述越精确。这实际上是数学中微积分的概念。
虽然正弦波看起来非常复杂，但也可以使用许多方波来模拟和等效正弦波。如果输出一个振幅相等、宽度可变的方波，并且该方波的面积等于相应正弦波的面积，则其功能将等效于正弦波的工作效果。通过控制工作循环，可以改变输出电源的频率。这就是所谓的PWM控制，因为IGBT开关可以实现非常高速的开关功能，例如几十个K频率，因此有足够的方波输出，并且模拟的正弦波效果更好。
但是，仅仅改变电机的频率是不够的，应相应地调整电压，否则电机可能会异常工作，如因严重发热而燃烧。这主要是因为电机的铁芯是非线性的。当电源频率发生变化时，电压也应发生变化，以便将主磁通量控制为恒定。
关键词：
相关文章
