變頻器的作用是改變頻率。一種更直觀的方法是通過改變頻率來調整電機的速度。我國電網頻率為50赫茲,交流電動機的工作頻率相同,交流電動機的轉速在固定極數的前提下,取決于頻率。在允許范圍內,頻率越高,速度越高,反之亦然。在許多需要改變速度的情況下很難適應。變頻器不僅僅是改變電動機的轉速,因為轉速的降低必然會帶來轉矩的變化,所以借助現代電子技術,變頻器的功能可以更加完善。
變頻器的作用
1.可調的轉矩極限。通過變頻調速后,能夠設置相應的轉矩極限來保護機械不致損壞,從而保證工藝過程的連續性和產品的可靠性。目前的變頻技術使得不僅轉矩極限可調,甚至轉矩的控制精度都能達到3%~5%左右。在工頻狀態下,電機只能通過檢測電流值或熱保護來進行控制,而無法像在變頻控制一樣設置精確的轉矩值來動作。
2.受控的停止方式。如同可控的加速一樣, 在變頻調速中, 停止方式可以受控,并且有不同的停止方式可以選擇(減速停車、自由停車、減速停車+直流制動),同樣它能減少對機械部件和電機的沖擊,從而使整個系統更加可靠,壽命也會相應增加。
3.節能離心風機或水泵采用變頻器后都能大幅度地降低能耗,這在十幾年的工程經驗中已經得到體現。由于最終的能耗是與電機的轉速成立方比,所以采用變頻后投資回報就更快。
變頻器的組成
變頻器通常分為4部分:整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。整流單元將工作頻率固定的交流電轉換為直流電。高容量電容存儲轉換后的電能。逆變器由大功率開關晶體管陣列組成電子開關,將直流電轉化成不同頻率、寬度、幅度的方形波。
變頻器控制方式
低壓通用變頻器輸出電壓為380~650V,輸出功率為0.75~400kw,工作頻率為0~400Hz,它的主電路都采用交一直一交電路。其控制方式經歷了以下四代。
(1)U/f-C的正弦脈寬調制(SPWM)控制方式
其特點是控制電路結構簡單、成本較低,機械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳動的平滑調速要求,已在各個領域得到廣泛應用。但是,這種控制方式在低頻時,由于輸出電壓較低,轉矩受定子電阻壓降的影響,使輸出的最大轉矩減小。
另外,動態轉矩能力和靜態調速性能都不盡人意、系統性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化,轉矩響應慢、電機轉矩利用率不高,低速時因定子電阻和逆變器死區效應的存在而性能下降,穩定性差等缺陷。因此人們又研究出矢量控制變頻調速