變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。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(kāi)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。
變頻器的工作原理
概述
主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分,，變頻器的主電路大體上可分為兩類
?。弘妷盒褪菍㈦妷涸吹闹绷髯儞Q為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容,。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成,，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”,，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路
整流器
大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源,。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn),。
平波回路
在整流器整流后的直流電壓中,，含有電源6倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng),。為了抑制電壓波動(dòng),，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）。裝置容量小時(shí),，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量,，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。
逆變器
同整流器相反,，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率,，以所確定的時(shí)間使6個(gè)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出,。以電壓型pwm逆變器為例示出開(kāi)關(guān)時(shí)間和電壓波形,。
控制電路是給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路,，它有頻率,、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓,、電流檢測(cè)電路”,，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”,，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”組成,。
1、運(yùn)算電路：將外部的速度,、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流,、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓,、頻率,。
2、電壓,、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓,、電流等。
3,、驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路,。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷,。
4,、速度檢測(cè)電路：以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器（tg,、plg等）的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路,，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn),。
5、保護(hù)電路：檢測(cè)主電路的電壓,、電流等,，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞
變頻器應(yīng)用時(shí)的九大問(wèn)題
1,、信號(hào)線及控制線應(yīng)選用屏蔽線,，這樣對(duì)防止干擾有利。當(dāng)線路較長(zhǎng)時(shí),，例如距離躍100m,，導(dǎo)線截面應(yīng)放大些。信號(hào)線及控制線不要與動(dòng)力線放置在同一電纜溝或橋架中,，以免相互干擾,，最好穿管放置，這樣更合適,。
2,、傳輸信號(hào)以選用電流信號(hào)為主，因電流信號(hào)不容易衰減,，亦不容易受干擾,。實(shí)際應(yīng)用中傳感器輸出的信號(hào)是電壓信號(hào)，可以通過(guò)變換器將電壓信號(hào)變換成電流信號(hào),。
3,、變頻器閉環(huán)控制一般都是正作用的，即輸入信號(hào)大,，輸出量亦大（例如中央空調(diào)制冷工作時(shí)及一般壓力,、流量、溫度等控制時(shí)）,。但亦有反作用的,，即輸入信號(hào)大，輸出量反?。ɡ缰醒肟照{(diào)在制熱工作時(shí)以及供熱站的取暖熱水泵）,。閉環(huán)控制如圖1所示。
4,、在閉環(huán)控制時(shí)能選用壓力信號(hào)的,，就不要選用流量信號(hào)。這是因?yàn)閴毫π盘?hào)傳感器價(jià)格低,，安裝容易,，工作量小,，調(diào)試方便。但工藝過(guò)程有流量配比要求的,，且要求精確時(shí),，那就必須選用流量控制器，并根據(jù)實(shí)際的壓力,、流量、溫度,、介質(zhì),、速度等來(lái)選用合適的流量計(jì)（例如電磁式、靶式,、渦街式,、孔板式等）。
5,、變頻器內(nèi)置的PLC,、PID功能適合用于信號(hào)變動(dòng)量較小、較穩(wěn)定的系統(tǒng),。但由于內(nèi)置的PLC,、PID功能在工作時(shí)只調(diào)時(shí)間常數(shù)，所以難以得到較為滿意的過(guò)度過(guò)程要求,，而且調(diào)試比較費(fèi)時(shí),。
另外這種調(diào)節(jié)不是智能的，故一般不經(jīng)常采用,，而是選用外置的智能化的PID調(diào)節(jié)器,。例如日本富士PXD系列、廈門安東等,，十分方便,。使用時(shí)只要設(shè)置SV（上限值），工作時(shí)有PV（運(yùn)行值）指示,，又是智能化,，保證具有最佳的過(guò)渡過(guò)程條件，使用較為理想,。關(guān)于PLC,，可按控制量的性質(zhì)、點(diǎn)數(shù),、數(shù)字量,、模擬量、信號(hào)處理等要求,，選用外置PLC的各種品牌,，例如西門子的S7-400,、S7-300、S7-200等,。
6,、信號(hào)變換器在變頻器外圍電路中亦被經(jīng)常用到，一般由霍爾元件加電子線路組成,。按信號(hào)變換和處理方式可分為電壓變電流,、電流變電壓、直流變交流,、交流變直流,、電壓變頻率、電流變頻率,、一進(jìn)多出,、多進(jìn)一出、信號(hào)疊加,、信號(hào)分路等各種變換器,。例如深圳的圣斯?fàn)朇E-T系列電量隔離傳感器/變送器，應(yīng)用十分方便,。國(guó)內(nèi)類似產(chǎn)品不少,，用戶可按需要自行選擇應(yīng)用。
7,、變頻器在應(yīng)用時(shí)往往要配外圍電路,，其方式常有：
（1）由自制繼電器等控制元件組成的邏輯功能電路,；
?。?）買現(xiàn)成的單元外置電路（例如日本三菱公司的）；
?。?）選用簡(jiǎn)易可編程控制器LOGO（國(guó)外,、國(guó)內(nèi)都有此產(chǎn)品）；
?。?）使用變頻器不同功能時(shí),，可選用功能卡（例如日本三墾變頻器）；
?。?）選用中小型可編程序控制器,。
8、多臺(tái)水泵并聯(lián)恒壓供水（例如城市自來(lái)水廠的清水泵,、中大型水泵站,、供熱水中心站等）的變頻技術(shù)改造方案常見(jiàn)的有以下兩種。
按使用經(jīng)驗(yàn)，方案（1）節(jié)省初投資,，但節(jié)能效果差,。起動(dòng)時(shí)先起動(dòng)變頻器至50Hz后，再起動(dòng)工頻,，后轉(zhuǎn)入節(jié)能控制,。供水系統(tǒng)中只有采用變頻器拖動(dòng)的水泵，壓力略小些,，系統(tǒng)存在湍流現(xiàn)象,，有損耗。
方案（2）投資較大,，但比方案（1）多節(jié)能20%,，猿臺(tái)泵壓力一致，無(wú)湍流損耗,，效果更佳。
9,、多臺(tái)水泵并聯(lián)恒壓供水時(shí)采用信號(hào)串聯(lián)方式只用一個(gè)傳感器,，其優(yōu)點(diǎn)如下。
?。?）節(jié)省成本,。只要一套傳感器及PID，如圖4所示,。
?。?）因只有一個(gè)控制信號(hào)，所以輸出頻率一致,，即同頻率,，這樣壓力亦一致，不存在湍流損耗,。
?。?）恒壓供水時(shí)，當(dāng)流量變化,，泵的開(kāi)動(dòng)臺(tái)數(shù)通過(guò)PLC控制隨之變化,。最少時(shí)1臺(tái)，中等量時(shí)2臺(tái),，較大量時(shí)3臺(tái),。當(dāng)變頻器不工作停機(jī)時(shí)，電路（電流）信號(hào)是通路的（有信號(hào)流入,，無(wú)輸出電壓,、頻率）。
?。?）更有利的是,，因?yàn)橄到y(tǒng)只有一個(gè)控制信號(hào),，即使3臺(tái)泵投入不同，但工作頻率卻相同（即同步）,，壓力亦一致,，這樣湍流損耗為零，亦即損耗最小,，所以節(jié)電效果最佳,。