內(nèi)容：

1. 什么是VFD，為什么使用它？
2. 變頻器如何控制電機(jī)速度？
3. 變頻器的應(yīng)用
4. 變頻器的優(yōu)點(diǎn)
5. 變頻器工作原理

變頻器是一種改變?nèi)嗑W(wǎng)絡(luò)的頻率和電壓（輸出頻率和電壓控制）以控制電機(jī)速度的電子設(shè)備。

什么是VFD，為什么使用它？

什么是VFD：變頻器通過調(diào)節(jié)電機(jī)的速度來顯著降低功耗，因?yàn)殡姍C(jī)不是以額定速度運(yùn)行，也不是全功率運(yùn)行。在沒有變頻器的情況下，無論當(dāng)時(shí)系統(tǒng)的負(fù)載如何，都可以只使用一種速度和額定功率。這在風(fēng)扇中的水頭或氣流的情況下尤其明顯。在這種情況下，輸出通過帶阻尼器的節(jié)流來控制，頭部由進(jìn)氣葉片控制。

商業(yè)和工業(yè)建筑中的許多HVAC系統(tǒng)使用單速交流電機(jī)來操作風(fēng)扇。如前所述，風(fēng)扇的進(jìn)氣氣流由葉片或阻尼器控制。另一種控制方法是使用變頻器，它將提供電機(jī)速度控制，從而消除阻尼器，從而簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

這三種方法在 100% 氣流負(fù)載下提供相同的功耗，但當(dāng)負(fù)載降低時(shí)，變頻器允許消耗的能量要少得多。在HVAC系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)載降低50%時(shí)，測試表明IF使用額定功耗的21%，葉片控制時(shí)功耗為65%，使用阻尼器時(shí)，功耗為87%。

變頻器如何控制電機(jī)速度？

使用VFD可以在最大扭矩下改變從零到最大（rpm）范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度，也可以在降低扭矩的同時(shí)超過最大允許的旋轉(zhuǎn)速度。VFD通過將輸入交流電流轉(zhuǎn)換為直流電來控制輸出電流頻率，然后對電壓進(jìn)行脈寬調(diào)制，以獲得具有所需特性的交流電流。

電源電壓首先饋送到整流器，在那里它被轉(zhuǎn)換為直流電。然后由電容器平滑并饋送到晶體管轉(zhuǎn)換器。其開路狀態(tài)下的晶體管具有極低的電阻。它們在特定時(shí)間通過電子控制打開和關(guān)閉。當(dāng)相位相對于彼此移動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生類似于三相電壓的電壓。脈沖呈矩形，但這根本不影響電機(jī)的VFD操作。

變頻器的應(yīng)用

市政供水系統(tǒng)中的泵站很好地說明了VFD應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效果。VFD驅(qū)動(dòng)器工作的特點(diǎn)是需要在水管中保持一定的壓力，這在功能上與時(shí)變的耗水量有關(guān)。在使用變頻驅(qū)動(dòng)器的控制系統(tǒng)出現(xiàn)之前，壓力控制是通過包括變頻、驅(qū)動(dòng)泵單元同時(shí)運(yùn)行的數(shù)量以及閘閥的位置，即通過節(jié)流來進(jìn)行的。

在某些情況下，對機(jī)構(gòu)軸的角速度進(jìn)行平滑控制的需求是由技術(shù)本身決定的。例如，火力發(fā)電廠的鍋爐和動(dòng)力裝置的容量是通過燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)容量的平穩(wěn)變化來調(diào)節(jié)的。在SDPP和TPP中，使用煤炭運(yùn)行，后者在供應(yīng)到鍋爐爐之前，在工廠中被粉碎到粉碎狀態(tài)。煤粉由DFD（槳式除塵器）送入爐內(nèi)。傳統(tǒng)上，該機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)由速度可調(diào)的直流電機(jī)執(zhí)行。使用晶閘管控制單元進(jìn)行調(diào)節(jié)。直流電機(jī)有幾個(gè)操作缺點(diǎn)。它們價(jià)格昂貴，這些電機(jī)的刷子機(jī)構(gòu)會(huì)快速磨損，對污垢非常敏感，需要定期調(diào)整和清潔。

除了使用直流電機(jī)外，無級控制功能還通過機(jī)械變化來實(shí)現(xiàn)，例如在大型機(jī)器驅(qū)動(dòng)器中。機(jī)械齒輪箱的使用總是伴隨著相當(dāng)大的損失，并且這種系統(tǒng)的控制范圍有限。

使用帶有短閉轉(zhuǎn)子的異步電機(jī)提供的頻率驅(qū)動(dòng)器可以消除直流發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)械調(diào)節(jié)系統(tǒng)的所列缺點(diǎn)。這些機(jī)器是最便宜的，結(jié)構(gòu)簡單，沒有刷子設(shè)備，并且可以適應(yīng)在最惡劣的條件下工作。引入使用變頻驅(qū)動(dòng)器的控制系統(tǒng)是一種創(chuàng)新措施，通常很快就會(huì)收回成本。
變頻驅(qū)動(dòng)器制造商為涉及電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用提供廣泛的驅(qū)動(dòng)器。適用于各種負(fù)載、泵和風(fēng)扇的理想解決方案。中檔系統(tǒng)用于燃煤發(fā)電廠、采礦、磨坊、公用事業(yè)等。額定值范圍如下：3 kV、3.3 kV、4.16 kV、6 kV、6.6 kV、10 kV 和 11 kV+。

隨著變速驅(qū)動(dòng)器的出現(xiàn)，控制最終用戶的水壓沒有問題。具有巧妙腳本結(jié)構(gòu)的界面非常適合控制泵送設(shè)備。由于設(shè)計(jì)緊湊，驅(qū)動(dòng)器可以安裝在不同的機(jī)柜設(shè)計(jì)中。新一代產(chǎn)品具有先進(jìn)技術(shù)的特性：

• 矢量模式下的高速和精確控制;
• 顯著節(jié)能;
• 快速動(dòng)態(tài)特性;
• 低頻扭矩大;
• 雙制動(dòng)等

變頻器的優(yōu)點(diǎn)

在優(yōu)化和潛在利益方面，提供了以下機(jī)會(huì)：

• 高精度調(diào)節(jié)過程;
• 遠(yuǎn)程診斷驅(qū)動(dòng)器;
• 監(jiān)控營業(yè)時(shí)間;
• 監(jiān)控機(jī)器故障和老化;
• 延長機(jī)器的使用壽命;
• 顯著降低電動(dòng)機(jī)的噪音。

變頻器工作原理

變頻器工作原理基于其頻率驅(qū)動(dòng)功能，利用旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基本特性，通過定子電磁場參數(shù)對電壓頻率的依賴性來表示。因此，感應(yīng)電機(jī)定子電磁場的角速度由下式表示：

●    0 = 2f1/p

f1-電源電壓頻率，p-定子繞組的極對數(shù)。

因此，通過改變電源電壓的頻率，我們可以平穩(wěn)地調(diào)節(jié)定子旋轉(zhuǎn)場的角速度，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度。

整流電壓除了恒定分量外，還包含一個(gè)變量，該變量具有具有一定幅度的單向脈動(dòng)形式。由脈動(dòng)引起的高頻分量的存在會(huì)損害電子設(shè)備的運(yùn)行，因此頻率控制驅(qū)動(dòng)器通常配備此類濾波器。

與負(fù)載串聯(lián)的電感允許電流的直流分量暢通無阻地通過，使其僅具有線圈導(dǎo)線的一個(gè)小有源電阻。然而，交流電分量會(huì)受到扼流圈的感性電阻的影響。在這種情況下，在電流上升的半周期內(nèi)，扼流圈會(huì)感應(yīng)出相反方向的電動(dòng)勢。此時(shí)磁芯被磁化，即能量被儲(chǔ)存。在同一半周期內(nèi)，濾波電容器充電。在電流衰減的半周期中，存儲(chǔ)在扼流圈中的能量被釋放，防止其下降，電容器被放電到負(fù)載中，也保持電流值。這導(dǎo)致交流分量顯著平滑。

逆變器在輸出端形成具有可變頻率和幅度的交流電壓。逆變器電路的基礎(chǔ)由電力電子開關(guān)組成，其功能由IGBT技術(shù)制成的晶體管執(zhí)行。脈寬調(diào)制的VFD原理用于控制按鍵?？刂菩盘栍擅}沖相位控制系統(tǒng)產(chǎn)生。執(zhí)行器調(diào)節(jié)過程可以通過操作員設(shè)置任務(wù)手動(dòng)執(zhí)行，也可以在自動(dòng)模式下執(zhí)行。

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