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变频器是将工频电源转换成任意频率、任意电压交流电源的一种电气设备,变频器的使用主要是调整电机的功率、实现电机的变速运行。变频器的组成主要包括控制电路和主电路两个部分,其中主电路还包括整流器和逆变器等部件。
变频器的工作原理:是通过控制电路来控制主电路,主电路中的整流器将交流电转变为直流电,直流中间电路将直流电进行平滑滤波,逆变器最后将直流电再转换为所需频率和电压的交流电,部分变频器还会在电路内加入CPU等部件,来进行必要的转矩运算。
变频器的诞生:源于交流电机对无级调速的需求,随着晶闸管、静电感应晶体管、耐高压绝缘栅双极型晶闸管等部件的出现,电气技术有了日新月异的变化,变频器调速技术也随之发展,特别脉宽调制变压变频调速技术更是让变频器登上了新的台阶。
变频器的工频电源一般是50Hz或60Hz,无论是在家用领域或生产领域,工频电源的频率和电压都是恒定不变的。以工频电源工作的电机在调速时可能会造成功率的下降,而通过变频器的调整,电机在调速时就可以减少功率损失。
变频器的种类繁多,按照变频器的用途不同可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等;按照变频器工作原理分类可分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等。
(1)根据变流环节不同分类:
1. 交-直-交变频器先将频率固定的交流电"整流"成直流电,再把直流电"逆变"成频率任意可调的三相交流电。
2. 交-交变频器把频率固定的交流电直接转换成频率任意可调的交流电(转换前后的相数相同)。
(2)根据直流电路的储能环节(滤波方式)分类:
1. 电压型变频器其储能元件为电容器。中、小容量变频器以电压型变频器为主。
2. 电流型变频器其储能元件为电感线圈。
(3)根据电压的调制方式分类:
1. 脉宽调制(SPWM)变频器 电压的大小是通过调节脉冲占空比来实现的。中、小容量的通用变频器几乎全都采用此类变频器。
2. 脉幅调制(PAM)变频器 电压的大小是通过调节直流电压幅值来实现的。
(4)根据输入电源的相数分类:
1. 三进三出变频器 变频器的输入侧和输出侧都是三相交流电。绝大多数变频器都属此类。
2. 单进三出变频器 变频器的输入侧为单相交流电,输出侧是三相交流电。家用电器里的变频器均属此类,通常容量较小。
同相:指两个相同频率的交流电的相位差等于零或180度的偶数倍的相位关系。
反相:指两个相同频率的交流电的相位差等于180度或180度的奇数倍的相位关系。
正交:指相位差为7ta的两个相同频率的交流电间的相位关系。
调谐:指改变振荡回路的电抗参量,使之与外加信号频率起谐振的过程。
失谐:又叫失调。指某个谐振系统的固有频率与作用于该系统的外部频率的偏差。
频偏:濒率偏移的简称。指调频波的瞬时频率对于载波频率的最大偏离量。
基波:又称"一次谐波"。指非简谐周期性振荡所含的与此周期对应的波长或频率分量。
谐波:指频率为基波频率n倍的正弦波,连同基波一起都是非简谐周期性振荡的频谱分量。
信道:指通信系统中传输信息的媒体或通道。
编码:在发送端,为达到预定的目的,将原始信号按一定规则进行处理的过程。
解码:指接收端用与编码相反的程序,将脉码调制信号转变为脉幅调制信号的过程。主要设备由一些逻辑电路与恒流源组成。
分频:把频率较高的信号变为频率较低的信号的方法。
倍频:把频率较低的信号变为频率较高的信号的方法。通常利用非线性电路从基波中产生一系列谐波,再通过带通滤波器选择出所需倍数的谐波,从而实现倍频。