部署驅(qū)動器以幫助控制扭矩、速度和方向。在大多數(shù)情況下，驅(qū)動器適用于機器人、運輸、風(fēng)扇、機床等電力系統(tǒng)應(yīng)用中的運動或速度控制。

電驅(qū)動可以是可變的，也可以是恒定的，用于控制電動機。當(dāng)電機在變速下運行時，無法部署恒速驅(qū)動器，變速驅(qū)動器負(fù)責(zé)。本文將重點介紹變頻驅(qū)動器 （VFD），也稱為交流或變速驅(qū)動器。

為什么使用電驅(qū)動？

當(dāng)使用不需要全速運行的應(yīng)用程序時，變頻驅(qū)動器可以降低能耗成本。VFD的目的是使電機驅(qū)動的設(shè)備的速度與所需負(fù)載的速度相匹配。這是其他交流電驅(qū)動器無法實現(xiàn)的。

在工業(yè)中，65%的電力消耗來自電動機。通過使用VFD優(yōu)化電機可以降低這種消耗，從而減少70%的消耗。

為了確保電機以最有效的速度和精度運行，以提高生產(chǎn)水平，建議使用變頻驅(qū)動器。

使用VFD控制設(shè)備可使它們在達到適當(dāng)?shù)碾姍C速度時具有更長的使用壽命和更少的維護要求。控制電機頻率和電壓的VFD可提供最佳的過載、欠壓和過壓保護。

變頻器的類型

存在三種類型的變頻器：電壓源逆變器（VSI），電流源逆變器（CSI）和脈寬調(diào)制逆變器（PWM）。

VSI是最常見的VFD類型，其中使用簡單的二極管電路從交流信號中獲取直流信號，并具有存儲能量的電容器。然后，逆變器電路使用電容器存儲的能量將其輸送到輸出端。

CSI取決于電流而不是電壓，并產(chǎn)生取決于可變電壓范圍的平滑輸出。晶閘管橋式逆變器代替二極管橋式整流器以產(chǎn)生電流方波。

變頻器的工作原理

使用VFD，電機的轉(zhuǎn)速在提供給電機之前通過輸入電壓的頻率進行控制。交流變頻器的第一個動作是將 60 Hz 的三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電，然后將直流電反轉(zhuǎn)為直接進入連接的電機的偽三相變頻。

接近電轉(zhuǎn)換器的頻率為 60 Hz，但從轉(zhuǎn)換器進入電機的頻率具有可調(diào)節(jié)的可變頻率，以實現(xiàn)所需的電機速度。

轉(zhuǎn)換器和逆變器構(gòu)成了PWM交流驅(qū)動器的兩個主要部分。

圖1.變頻器工作框圖

交流電源線構(gòu)成為轉(zhuǎn)換器供電的三相電源系統(tǒng)。交流電源線以 60 Hz 的頻率運行。

轉(zhuǎn)換器利用整流器將60 Hz AC輸入轉(zhuǎn)換為DC輸出電壓。

圖2.轉(zhuǎn)換器部分工作圖

電轉(zhuǎn)換器提供的直流輸出粗糙;因此，必須使用平滑方法來確保或多或少恒定的輸出直流電壓。此過濾操作發(fā)生在轉(zhuǎn)換和反轉(zhuǎn)階段之間。平滑后，直流直接送入逆變器級。

圖3.變頻器部分工作示意圖

逆變器部分的目的是產(chǎn)生交流輸出，該輸出被抽頭以驅(qū)動電機。負(fù)開關(guān)和正開關(guān)發(fā)生在逆變器中，導(dǎo)致脈沖集合。

PWM驅(qū)動輸出頻率通過在其中一個半周期上注入正脈沖，在第一個半周期之后的半周期注入負(fù)脈沖來控制。

正弦波輸出由窄正弦波和寬正弦波組成。窄表示較低的輸出電壓值，而較寬的表示較高的電壓值。不同的寬度是脈沖寬度調(diào)制的原因。該圖顯示每半個周期有六個脈沖。

磁通量-伏特/赫茲比

向感應(yīng)電機施加電流會使電機在旋轉(zhuǎn)磁場中產(chǎn)生磁通量，從而產(chǎn)生扭矩。對于滿載扭矩的產(chǎn)生，磁通量必須保持在恒定。以恒定磁通量控制電機需要一種稱為伏特/赫茲比的特殊方法。這種方法使電壓和頻率在相同值下按比例增加，以產(chǎn)生良好的電機扭矩。

圖4.每赫茲的電壓比

例如，如果電壓為 430 V，頻率為 60 Hz，則伏特/赫茲比為 430/60 或 7.2 V/Hz。

VFD的工作原理是將電壓和頻率比保持在恒定。如果它不能保持這個恒定，電機電流就會變得不穩(wěn)定，這可能會降低扭矩。

電機轉(zhuǎn)速

電機速度可以使用公式計算

［Speed（RPM）=Frequency（Hz）timesfrac{120}{n}］

哪里

［n=數(shù)字，of，極點］

例如，具有 60 Hz 頻率的 2 極電機，速度可以由下式確定

［速度（RPM）=60次壓裂{120}{2}=3600RPM］

變頻器的好處

節(jié)約能源

消耗非常低的電機啟動電流

安裝簡單

消耗低 KVA

具有相對較高的功率因數(shù)

減少啟動過程中皮帶和電機上的機械和熱應(yīng)力

變頻器應(yīng)用

物料在傳送帶上傳輸，因為它提供最平穩(wěn)的啟動。

自動系統(tǒng)打開和關(guān)閉門，因為VFD操作具有最小的噪音

由于降低了功耗、減少了維護和延長了設(shè)備壽命，因此對物料進行提升控制和提升。

變頻器的關(guān)鍵要點

電動交流變頻器用于控制移動物體的扭矩、速度和方向。

交流電驅(qū)動器分為可變驅(qū)動器或恒定驅(qū)動器，可變驅(qū)動器用于在變速下運行的電機。

使用電力交流變頻器的原因是能源成本和消耗降低，由于更嚴(yán)格的過程控制而增加產(chǎn)量，延長設(shè)備壽命以及減少維護。

VFD使用頻率來控制電機的速度，其中輸入信號的頻率在注入電機之前被控制。

VFD用于傳送帶中的平穩(wěn)啟動，作為自動系統(tǒng)打開和關(guān)閉閘門，以及作為提升材料的提升控制。
審核編輯：陳陳