变频器分类及功能详解

1.按原理分类

（1）交-交变频器 有1个变换环节将恒压频交流电源转换为变压变频电源。输出每一相都是两组晶闸管整流装置反并联可逆电路，见图5-7a。正反向两组按周期相互切换，在负载获得交变输出电压u_o。u_o的幅值取决于触发延迟角α，u_o的频率是两组整流切换频率。如α不变，输出平均电压是方波，见图5-7b。

图5-7 交-交变频器单相电路及方波电压

对三相负载，其他两相各用一套反并联可逆电路，输出平均电压相差120°。如每个整流器都用桥式电路，三相交-交变频器需三套反并联桥式电路，36个晶闸管，见图5-8。此电路因无环流运行，必须保证严格过零触发反组工作，为保证可靠必须要1个死区，输出频率不大于15Hz。如采用有环流运行，则需加6只环流电抗器，输出频率可提到20～25Hz。交-交变频器只有1个变换环节，所用器件多；输出频率不大于30Hz，一般用于低速、大容量调速。交-交变频器输出分120°导通型方波电流源变频器和180°导通型正弦波电压源变频器。

图5-8 六脉冲无环流交-交变频器主电路

（2）交-直-交变频器 先将工频交流电整流成直流，再逆变。

1）按直流环节储能方式，分为电压型和电流型。

①电压型变频器见图5-9。整流的直流电压通过电容滤波供逆变电路，大电容滤波输出电压波形平直，看成内阻为零的电压源，逆变输出矩形电压波或阶梯波。用于不要求正反转或快速加减速的通用变频器。

②电流型变频器见图5-10。中间直流环节大电感滤波，直流电流波形平直，电源内阻很大，对负载是电流源，输出矩形波交流电流，适于频繁可逆和大容量变频器。

图5-9 电压型变频器

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图5-10 电流型变频器

2）按调压方式，分为脉幅和脉宽调制。通过调节输出脉冲幅值输出控制。逆变器控制频率，整流器控制输出电压或电流；脉宽调制是改变输出脉冲占空比调节变频器输出电压。占空比按正弦波变化的脉宽调制使用最多。

①U/f控制变频器。压频比控制，同时控制变频器输出U和f。额定频率下，保持U/f恒定使电动机获得所需转矩特性。适于成本低、精度低的变频器。

②转差频率控制变频器。U/f控制的改进方式，通过电动机、速度传感器构成速度反馈闭环调速，在电动机轴上安装速度传感器，依据电动机特性调节转差，通用性较差。

③矢量控制变频器。将电动机定子电流分解为励磁和转矩电流，分别控制。同时控制电动机定子电流矢量。调速范围与直流电动机相当，可直接控制电动机转矩，用于精密或快速控制。

④直接转矩控制变频器。将转矩直接作控制量，不需转速信息；无速度传感器控制。

2.按用途分类

（1）通用变频器。简易型通用变频器和高性能多功能通用变频器，前者属节能的简化系统功能，用于水泵、风扇、鼓风机等，体积小、价格低；后者考虑具体需要，满足系统软、硬件条件。

（2）专用变频器。

1）高性能专用变频器。矢量控制变频器及专用电动机构成的交流伺服系统性能达到和超过直流伺服系统。其环境适应性强，在高速、高精度控制中，高性能交流伺服变频器将逐步代替直流伺服系统。

2）高频变频器。用PAM控制，输出主频达3kHz，驱动两级异步电动机最高转速180000r/min。

3）高压变频器。一般是大容量变频器，功率达5000kW，电压等级3kV、6kV和10kV。一种是“高-低-高”式变压变频器；另一种用IGBT或IGBT集成门级环流晶闸管串联方式，“高-高”式高压变频器，高压直接整流为直流。