变频器应用原理简介

在工业生产领域，交流异步电动机是唱主角的，为生产过程提供源源不断的强大动力。电动机的转速取决于电动机定子绕组的连接方式（定子磁极对数）和电源频率。我国的工频电源的频率为50Hz，低压供电电压是三相380V。在电动机的定子磁极对数固定不变的情况下，电动机运转的速度被电源频率“束缚”住，只能有一个固定转速。

在变频器出现以前，若实现对电动机的调速运行，所采用的方法，不外乎从电动机和机械两方面采取相关措施：1）用皮带传输转矩的装置，用更换电动机轴端的主动轮和负载端从动轮的轮径的方法来改变转速，负载只能运行于某一固定速度；2）与此相仿，用变速箱（调整传动比）实现机械有级调速，有数个速度档位；3）能实现平滑无级调速的是转差调速控制方式，通过调整原动机与从动机的电磁转矩实现无级调速，但缺点是存在较大的转矩传递损失，效率不高，低频时性能变差，是效率较低的一种无级调速方式。以上都是从电动机以外采用措施调速的方法。4）利用改变电动机的极对数，即改变电动机的绕组接法，来实现有级调速。这是从电动机本身做文章，电动机的结构较为特殊，需要较多的引出线，需与外部控制电路配合，完成极对数切换，切换级数受限，外接控制设备复杂。

应该说，是调速的需要导致了变频器的出现，如果电动机的供电电源，其频率是可以变化的，并且变化范围足够大，那么电动机的转速限制将被解除，只要是机械特性允许，可使电动机“自由运转”于任意速度下，有人说，是变频器“解放”了电动机的运行速度。相对于工频电源来说，变频器是一个变频电源，其工作方式被称为VVV/F工作方式。事实上，为保证任意速度下的恒转矩特性，要求主磁通为一恒定值（避免产生磁饱和现象），在频率改变的同时，需要同步改变输出电压。因而变频器是一个既变频又变压的设备。其输出频率与电压，基本上也成一个对应的线性关系，如输出频率0～50Hz，输出线性电压也为0～380V。当频率为25Hz时，输出电压为190V左右。变频器的V/F输出特性可据负载特性进行设置，为保证低速时的转矩能力，变频器通常还有低速运行时的转矩提升功能。

用变频器来控制电动机，首先是利用是其平滑无级（宽范围）的调速性能，同时带来了两个“副产品”：1）节能运行，基频50Hz以下运行时，运行电压（电流）减小，有功功率降低，节能效果明显；2）优良的软起动性能，比之传统的星/三角减压起动、自耦变压器减压起动、晶闸管减压起动方式，变频起动可称为理想的“终极性”的起动模式，前者仅仅是减压起动，起动期间由于巨大转差率的存在，仍会形成数倍于电动机额定电流的起动电流；后者不仅降压，而且降频，起动期间电动机的转差率也能较好地维持于5%以内，能真正地将满载起动电流值限制于额定电流以内。(www.xing528.com)

一般厂家的变频器产品通常分为两大系列，即风机/水泵专用型（定义为P型机）和通用型（定义为G型机，多为矢量控制型）。风机/水泵专用型变频器适用于二次方递减转矩型负载，抗过载能力稍差；通用型变频器适用于恒转矩负载，有较强的抗过载能力。从维修的角度看，控制电路的硬件电路结构上其实是一样的，只是区别于软件控制和过载能力的大小上。通用机型，在选用功率输出模块（逆变模块）上，要大一个功率级别，如5.5kW通用机型，其实又是7.5kW风机/水泵专用机型。

采用变频器（降速）调速，应用在任何机械负载上都有显著的节电效果，一般可达10%～50%。用户在提高了系统控制性能的同时，也着着实实节能了一把。