變頻器如何工作，為什么要使用VFD？

變頻驅(qū)動(dòng)器（VFD）是一種類型的，通過改變供給到電動(dòng)機(jī)的頻率和電壓驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)馬達(dá)控制器。VFD的其他名稱是變速驅(qū)動(dòng)器，可調(diào)速驅(qū)動(dòng)器，變頻器，交流變頻器，微驅(qū)動(dòng)器和逆變器。

頻率（或赫茲）與電機(jī)的轉(zhuǎn)速（RPM）直接相關(guān)。換句話說，頻率越快，RPM越快。如果應(yīng)用不需要電動(dòng)機(jī)全速運(yùn)行，VFD可用于降低頻率和電壓以滿足電動(dòng)機(jī)負(fù)載的要求。隨著應(yīng)用程序電機(jī)轉(zhuǎn)速要求的變化，VFD可以簡單地調(diào)高或降低電機(jī)轉(zhuǎn)速以滿足速度要求。

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(zhuǎn)換器由六個(gè)二極管組成，類似于管道系統(tǒng)中使用的止回閥。它們?cè)试S電流僅在一個(gè)方向上流動(dòng); 二極管符號(hào)中箭頭所示的方向。例如，無論何時(shí)A相電壓（電壓類似于管道系統(tǒng)中的壓力）比B或C相電壓更正，那么該二極管將斷開并允許電流流動(dòng)。當(dāng)B相變得比A相更正時(shí)，B相二極管將斷開并且A相二極管將閉合?？偩€負(fù)極的3個(gè)二極管也是如此。因此，當(dāng)每個(gè)二極管打開和關(guān)閉時(shí)，我們會(huì)得到六個(gè)電流“脈沖”。這被稱為“六脈沖VFD”，這是當(dāng)前變頻器的標(biāo)準(zhǔn)配置。

我們可以通過增加一個(gè)電容來消除直流母線上的交流紋波。電容器以與管道系統(tǒng)中的儲(chǔ)液器或蓄液器類似的方式操作。該電容吸收交流紋波并提供平滑的直流電壓。直流母線上的交流紋波通常小于3伏。因此，直流總線上的電壓變成“大約”650VDC。實(shí)際電壓取決于變頻器饋入交流線路的電壓電平，電源系統(tǒng)上電壓不平衡的水平，電機(jī)負(fù)載，電源系統(tǒng)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(zhuǎn)換為直流電的二極管電橋轉(zhuǎn)換器有時(shí)僅稱為轉(zhuǎn)換器。將直流電轉(zhuǎn)換回交流電的轉(zhuǎn)換器也是一個(gè)轉(zhuǎn)換器，但為了將其與二極管轉(zhuǎn)換器區(qū)分開來，它通常被稱為“逆變器”。在工業(yè)中，將任何直流 - 交流轉(zhuǎn)換器稱為逆變器已經(jīng)很普遍。

當(dāng)我們關(guān)閉逆變器中的一個(gè)頂部開關(guān)時(shí)，電機(jī)的相位連接到正直流母線，并且該相位上的電壓變?yōu)檎?。?dāng)我們關(guān)閉轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)底部開關(guān)時(shí)，該相位連接到負(fù)直流母線并變?yōu)樨?fù)值。因此，我們可以使電機(jī)的任何相位隨意變?yōu)檎蜇?fù)，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(fù)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(duì)于通用配電系統(tǒng)來說不是一個(gè)好的選擇，但是對(duì)于一臺(tái)電動(dòng)機(jī)來說是完全足夠的。

如果我們想要將電機(jī)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(qǐng)參閱VFD電機(jī)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？

這稱為脈寬調(diào)制或PWM。想象一下，我們可以通過高速開關(guān)閥門來控制水管中的壓力。雖然這對(duì)于管道系統(tǒng)來說不太實(shí)際，但它對(duì)VFD來說效果很好。請(qǐng)注意，在前半個(gè)周期中，電壓在一半時(shí)間內(nèi)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。通過脈沖輸出，我們可以在VFD的輸出端獲得任何平均電壓。

我為什么要使用VFD？

1、減少能源消耗和能源成本

如果您的應(yīng)用不需要全速運(yùn)行，那么您可以通過變頻驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)來降低能源成本，這是變頻驅(qū)動(dòng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。VFD允許您將電動(dòng)設(shè)備的速度與負(fù)載要求相匹配。沒有其他交流電動(dòng)機(jī)控制方法可以讓您實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

電動(dòng)馬達(dá)系統(tǒng)占當(dāng)今行業(yè)功耗的65％以上。通過安裝或升級(jí)VFD優(yōu)化電機(jī)控制系統(tǒng)可將設(shè)備能耗降低多達(dá)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(jié)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(bào)可能只有6個(gè)月。

2、通過更嚴(yán)格的過程控制提高生產(chǎn)率

通過以最有效的速度為您的應(yīng)用操作電機(jī)，減少錯(cuò)誤發(fā)生的幾率，從而提高生產(chǎn)水平，從而為貴公司帶來更高的收入。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(xiàn)高速傳送。

3、延長設(shè)備使用壽命并減少維護(hù)

您的設(shè)備將持續(xù)更長時(shí)間，并且由VFD控制時(shí)的維護(hù)時(shí)間更短，從而確保最佳的電機(jī)應(yīng)用速度。由于變頻器對(duì)電機(jī)的頻率和電壓進(jìn)行了最佳控制，變頻器將為您的電機(jī)提供更好的保護(hù)，例如電熱過載，相位保護(hù)，欠壓，過壓等。當(dāng)您使用變頻器啟動(dòng)負(fù)載時(shí)，不會(huì)使電機(jī)或被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載受到啟動(dòng)線上的“瞬間沖擊”，但可以平穩(wěn)啟動(dòng)，從而消除皮帶，齒輪和軸承的磨損。因?yàn)槲覀兛梢杂衅椒€(wěn)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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