变频器的基础知识

    变频器是把交流工频电源(50Hz或60Hz)变换成电压、频率均可变的适合交流电机调速的电力电子变换装置，英文简称VVVF (Variable Voltage Variable Frequency)。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，将交流电变换成直流电。逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，将直流电再逆变成交流电，输出为PWM波形。中间直流环节对整流电路的输出进行滤波、直流储能和缓冲无功功率，控制电路完成对主电路的控制。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。    变频技术是应交流电机无级调速的需要而产生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR（晶闸管）、GTO（门极可关断晶闸管）、BJT（双极型功率晶体管）、MOSFET（金属氧化物场效应管）、SIT（静电感应晶体管）、SITH（静电感应晶闸管）、MGT (MOS控制晶体管)、MCT（MOS控制晶闸管）、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、HVIGBT（耐高压绝缘栅双极型晶闸管）的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频( PWM-VVVF)调速研究引起了技术人员广泛的重视，20世纪80年代，针对PWM模式优化的研究得出了诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等国家的VVVF变频器已投入市场并获得广泛应用。VVVF变频器的控制相对简单，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较小，受定子电阻压降的影响比较显著，有输出最大转矩减小的缺点。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，因此，人们又研究出矢量控制变频调速。    变频调速的优势（与其他交流电机调速方式对比）如下。    ①平滑软启动，降低启动冲击电流，减少变压器占有量，确保电机安全。    ②在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速率。    ③无级调速，调速精度大大提高。    ④电机正反向无需通过接触器切换。    ⑤方便接入通信网络控制，实现生产自动化控制。