在各种情况下，可能需要将源电流的频率转换为频率可调的电压。例如，当运行异步电机以改变其转速时，这是必需的。本文将讨论变频器的用途和原理。
什么是变频器
变频器（FC）——是一种电气设备，将频率为50Hz的单相或三相交流电转换为频率为1至800Hz的类似电流，并进行平滑调节。这种装置广泛用于控制各种异步电机的运行，例如改变它们的速度。也有用于工业高压网络的设备。
简单的转换器根据 V/f 特性调节频率和电压，复杂的设备使用矢量控制。
变频器是一种技术复杂的设备，它不仅由变频器组成，还具有过流、过压和短路保护功能。此类设备还可能具有改善信号形状的扼流圈和减少各种电磁干扰的滤波器。电子转换器和机电设备之间存在区别。
变频器的工作原理
电子转换器由几个主要部件组成：整流器、滤波器、微处理器和逆变器。
整流器 具有一束二极管或晶闸管，可对转换器输入端的初始电流进行整流。二极管逆变器的特点是完全没有纹波，是便宜但可靠的设备。基于晶闸管的逆变器允许电流双向流动，并在电机制动时允许电能返回电网。
筛选 用于晶闸管器件以减少或消除电压纹波。平滑是通过电容或电感电容滤波器完成的。
微处理器 - 是逆变器的控制和评估单元。它接收并处理来自传感器的信号，允许逆变器的输出信号由集成的 PID 控制器控制。该组件还记录和存储事件数据、注册和保护设备免受过载、短路、分析操作模式并在紧急操作时关闭设备。
逆变器 电压和电流用于控制电机，即平滑调节电流频率。此类设备输出“纯正弦”，可让您在许多行业中使用它。
电子变频器（变频器）的工作原理如下：
- 输入正弦交流单相或三相电流经二极管桥或晶闸管整流；
- 采用特殊滤波器（电容）对信号进行滤波，以减少或消除电压纹波；
- 通过微电路和晶体管电桥将电压转换成具有一定参数的三相波；
- 在逆变器的输出端，矩形脉冲被转换为具有指定参数的正弦电压。
变频器类型
变频器有几种类型，目前生产和使用最为普遍：
电机（电感应）转换器： 在不可能或不切实际使用电子变频器时使用。从结构上讲，此类设备是带有相绕组转子的异步电动机，以发电机-变流器模式运行。
这些设备是具有标量控制的转换器。在该设备的输出端，会产生一个给定幅度和频率的电压，以在定子绕组中保持一定的磁通量。当不需要根据负载（泵、风扇和其他设备）保持转子速度时使用它们。
电子转换器： 广泛用于各种设备的各种工况。这种设备是矢量设备，它们会自动计算定子和转子磁场的相互作用，并提供恒定的转子速度值，而不管负载如何。
- 循环逆变器；
- 循环逆变器；
- 带有直流中间环节的直流变频器：
- 电流源变频器；
- 电压源的变频器（具有幅度或脉宽调制）。
在应用方面，设备可以是：
- 适用于高达 315 kW 的设备；
- 功率高达 500 kW 的矢量转换器；
- 用于爆炸和多尘环境的防爆装置；
- 安装在电动机上的变频器；
每种类型的变频器都有一定的优缺点，适用于不同的设备和负载，以及工作条件。
变频器可以手动或外部控制。手动控制由变频器的控制面板进行，可以调节速度或停止运行。外部控制通过自动控制系统 (ACS) 执行，该系统可以控制设备的所有参数并允许切换电路或操作模式（通过变频器或旁路）。此外，外部控制允许根据操作条件、负载、时间对转换器操作进行编程，从而允许在自动模式下工作。
电动机可能需要变频器来做什么
变频器的应用可以降低能源成本、电机和设备的折旧成本。可以将它们用于带有鼠笼转子的廉价电机，从而降低生产成本。
许多电动机在频繁变化的运行模式（频繁的启动和停止、变化的负载）的条件下运行。变频器允许电机平稳启动，并降低设备的最大启动扭矩和发热。例如，这在起重机械中很重要，有助于减少突然启动的负面影响，以及消除负载的摆动和停止时的抖动。
在 FC 的帮助下，可以顺利调节鼓风机、泵的工作，并允许自动化技术流程（用于锅炉、矿山、石油生产和炼油厂、供水站和其他工厂）。
在输送机、输送机、电梯中使用变频器可以增加其机组的使用寿命，因为它减少了设备启动和停止时的抖动、冲击和其他负面因素。它们可以平滑地增加和减少电机旋转频率，执行反向运动，这对于大量高精度工业设备来说非常重要。
变频器的优点：
- 降低能源成本：通过减少浪涌电流和根据负载调整电机功率；
- 提高设备的可靠性和耐用性：让您延长使用寿命，延长从一次维护到下一次维护的周期；
- 允许从远程计算机设备引入设备的外部控制和管理，并能够嵌入自动化系统；
- 变频器可以在任何负载功率下运行（从一千瓦到几十兆瓦）；
- 变频器中特殊组件的存在使您可以防止过载、缺相和短路，并确保在紧急情况下安全运行和关闭设备。
当然，看了这么多优点，大家可能会奇怪，为什么企业的所有电机都没有用到呢？唉，答案是显而易见的，但这是变频器及其安装和调试的高成本。并非每个企业都能负担得起这些成本。
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