變頻器如何實現頻率變換

2020-11-22 電子發燒友

變頻器如何實現頻率變換

電工之家 發表於 2020-02-12 19:14:20

　　變頻器在現代工控領域中是非常重要的一種設備，它可以單獨控制三相異步電機、也可以配合可編程控制器（PLC）、觸控螢幕（HMI）等設備配合使用然後通過集成控制方式來完成三相電機的精確控制。因此變頻器作為三相異步電機的驅動設備它的主要作用是將頻率固定的交流電源（我國工頻為50HZ）改變成頻率連續可調（0-400HZ）的交流電並通入到三相電機中，使三相電機的速度可進行任意的調節。由此可見變頻器就是一種電源頻率變換器，下面我將簡要說說這種變換器是如何實現頻率變換的。

　　變頻器簡單的工作過程

　　變頻器實施變頻的過程雖然複雜但是變頻器的工作原理相對簡單，它就是根據朋友們熟知的一個表達式子n0=60f/p。從這個簡單的表達式我們可以知道只要電源的頻率連續可調節，那麼三相異步電機的同步轉速n0也就可以連續可調節了。我們又知道在三相異步電動機中的轉子的轉速n總是略低於電機的同步轉速的，這樣以來三相異步電機的轉子轉速就可以連續可調節了。這個原理在三相異步電機誕生之時就人們就知道了，距今現在有一百多年的時間了，由於當時技術的局限性無法製造出變換電源頻率的變換器，直到20世紀七八十年代隨著大功率電晶體（特別是IGBT絕緣柵晶體逆變管）和超大規模微處理器（MCU）的出現這種變頻器才誕生並逐漸成熟起來。

　　變頻器實現變頻的工作過程

　　由於變頻器的頻率變換過程比較複雜，在這裡我只是簡單的和朋友們說說這方面的問題，給朋友們一個大致的了解，如果朋友們感興趣的話可以找專業書進行詳細研究。

　　變頻器整個電路分為主電路和控制電路兩部分，為了使回答言簡意賅更能說明如何實現變頻的，我在這裡主要說說主電路部分是如何實現的。在主電路中一般是由三部分構成的其分別為：交直電路部分，包括整流電路、濾波電路等；能耗電路部分（主要在制動狀態下使用）；直交逆變部分，』如下圖所示的那樣。

　　在主電路中我們只要明白六個絕緣柵功率管（IGBT）的工作過程，就能搞懂變頻器是如何變頻的了，為了簡要問題，我們以單向逆變橋工作過程為例子來說明。當在整個周期為T的前半周期時，控制電路通過驅動電路給絕緣柵功率管的柵極給控制信號時V1、V4會導通，V2、V3會截止，那麼輸出的電壓Uab為正的；當在整個周期為T的後半周期時，V2、V3會導通，V1、V4會截止，那麼輸出的電壓Uab為負的。就這樣在微處理器（MCU）的精確控制下在負載Rab端就會周而復始地交替下去，由於這個周期是由控制器來設定的，脈衝的寬度也是由控制器設定的，因此它的輸出頻率就會得到改變，從而對三相異步電機達到了調速的目的。這時四個逆變管子，如果是六個其原理是一樣的，在這裡我就不多說了。

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