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變頻器如何工作及為什么要使用VFD

發(fā)布時(shí)間:2019/7/30 14:37:16 來(lái)源：上海中頤變頻器瀏覽次數:2823

變頻器是應用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機的電力控制設備。以下是關(guān)于“變頻器如何工作”及“變頻器為什么要使用VFD”介紹。

　　一、變頻器如何工作

　　變頻交流變頻器的第一個(gè)階段是變頻器。該轉換器由六個(gè)二極管組成，類(lèi)似于管道系統中使用的止回閥。它們允許電流僅在一個(gè)方向上流動(dòng);二極管符號中箭頭所示的方向。例如，無(wú)論何時(shí)A相電壓（電壓類(lèi)似于管道系統中的壓力）比B或C相電壓更正，那么該二極管將斷開(kāi)并允許電流流動(dòng)。當B相變得比A相更正時(shí)，B相二極管將斷開(kāi)并且A相二極管將閉合?？偩€(xiàn)負極的3個(gè)二極管也是如此。因此，當每個(gè)二極管打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)，我們會(huì )得到六個(gè)電流“脈沖”。這被稱(chēng)為“六脈沖VFD”，這是當前變頻器的標準配置。

　　我們可以通過(guò)增加一個(gè)電容來(lái)消除直流母線(xiàn)上的交流紋波。電容器以與管道系統中的儲液器或蓄液器類(lèi)似的方式操作。該電容吸收交流紋波并提供平滑的直流電壓。直流母線(xiàn)上的交流紋波通常小于3伏。因此，直流總線(xiàn)上的電壓變成“大約”650VDC。實(shí)際電壓取決于變頻器饋入交流線(xiàn)路的電壓電平，電源系統上電壓不平衡的水平，電機負載，電源系統的阻抗以及變頻器上的任何電抗器或諧波濾波器。

　　將交流電轉換為直流電的二極管電橋轉換器有時(shí)僅稱(chēng)為轉換器。將直流電轉換回交流電的轉換器也是一個(gè)轉換器，但為了將其與二極管轉換器區分開(kāi)來(lái)，它通常被稱(chēng)為“逆變器”。在工業(yè)中，將任何直流-交流轉換器稱(chēng)為逆變器已經(jīng)很普遍。

　　當我們關(guān)閉逆變器中的一個(gè)頂部開(kāi)關(guān)時(shí)，電機的相位連接到正直流母線(xiàn)，并且該相位上的電壓變?yōu)檎?。當我們關(guān)閉轉換器中的一個(gè)底部開(kāi)關(guān)時(shí)，該相位連接到負直流母線(xiàn)并變?yōu)樨撝?。因此，我們可以使電機的任何相位隨意變?yōu)檎蜇?，并因此可以產(chǎn)生我們想要的任何頻率。所以，我們可以使任何階段都是正面，負面或零。

　　VFD的輸出是“矩形”波形。VFD不產(chǎn)生正弦輸出。這種矩形波形對于通用配電系統來(lái)說(shuō)不是一個(gè)好的選擇，但是對于一臺電動(dòng)機來(lái)說(shuō)是完全足夠的。

　　如果我們想要將電機頻率降低到30 Hz，那么我們只需更慢地切換逆變器輸出晶體管即可。但是，如果我們將頻率降低到30Hz，那么我們還必須將電壓降低到240V，以保持V/Hz比率（有關(guān)這方面的更多信息，請參閱VFD電機理論演示文稿）。如果我們唯一的電壓是650VDC，我們將如何降低電壓？

　　這稱(chēng)為脈寬調制或PWM。想象一下，我們可以通過(guò)高速開(kāi)關(guān)閥門(mén)來(lái)控制水管中的壓力。雖然這對于管道系統來(lái)說(shuō)不太實(shí)際，但它對VFD來(lái)說(shuō)效果很好。請注意，在前半個(gè)周期中，電壓在一半時(shí)間內處于ON狀態(tài)，一半時(shí)間處于OFF狀態(tài)。因此，平均電壓是480V或240V的一半。通過(guò)脈沖輸出，我們可以在VFD的輸出端獲得任何平均電壓。

　　二、變頻器為什么要使用VFD

　　1、減少能源消耗和能源成本

　　如果您的應用不需要全速運行，那么您可以通過(guò)變頻驅動(dòng)控制電機來(lái)降低能源成本，這是變頻驅動(dòng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。VFD允許您將電動(dòng)設備的速度與負載要求相匹配。沒(méi)有其他交流電動(dòng)機控制方法可以讓您實(shí)現這一點(diǎn)。

　　電動(dòng)馬達系統占當今行業(yè)功耗的65％以上。通過(guò)安裝或升級VFD優(yōu)化電機控制系統可將設備能耗降低多達70％。此外，VFD的使用提高了產(chǎn)品質(zhì)量，并降低了生產(chǎn)成本。結合能源效率稅收優(yōu)惠和公用事業(yè)回扣，VFD裝置的投資回報可能只有6個(gè)月。

　　2、通過(guò)更嚴格的過(guò)程控制提高生產(chǎn)率

　　通過(guò)以最有效的速度為您的應用操作電機，減少錯誤發(fā)生的幾率，從而提高生產(chǎn)水平，從而為貴公司帶來(lái)更高的收入。在傳送帶和傳送帶上，您可以在啟動(dòng)時(shí)消除混亂，從而實(shí)現高速傳送。

　　3、延長(cháng)設備使用壽命并減少維護

　　您的設備將持續更長(cháng)時(shí)間，并且由VFD控制時(shí)的維護時(shí)間更短，從而確保******的電機應用速度。由于變頻器對電機的頻率和電壓進(jìn)行了******控制，變頻器將為您的電機提供更好的保護，例如電熱過(guò)載，相位保護，欠壓，過(guò)壓等。當您使用變頻器啟動(dòng)負載時(shí)，不會(huì )使電機或被驅動(dòng)的負載受到啟動(dòng)線(xiàn)上的“瞬間沖擊”，但可以平穩啟動(dòng)，從而消除皮帶，齒輪和軸承的磨損。因為我們可以有平穩的加速和減速循環(huán)，所以它也是減少和/或消除水錘的極好方法。

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