变频器的作用 变频器的作用及工作原理

变频器概述及应用领域拓展

变频器是一种电气装置，它将工频交流电源转换为频率和电压可调的交流电源，从而实现交流电动机的调速功能。这一技术已广泛应用于业生产的各个领域，成为机电工程技术人员必备的技能之一。

变频器采用先进的高性能U/f控制和矢量控制技术，提供出色的低速高转矩输出，拥有良好的动态特性和超强的过载能力。其内部互联功能具有极高的灵活性，并可在缺省工厂设置下工作，非常适合为简单电动机变速驱动系统供电。用户可轻松设置相关参数，充分利用变频器全面的控制功能，满足复杂电动机控制系统的多种需求。

1. 变频器的概念及作用

变频器核心功能在于将工频交流电源变换为可调频率和电压的三相交流电源，用于驱动交流异步电动机实现变频调速。其工作原理如图1所示，通过改变电源频率来控制电动机的转速。

1.1 电动机变频传动

利用变频器可轻松实现交流电动机的调速。无需对现有恒速运转的电动机和系统进行设备改造，只需在电源和电动机之间接入变频器和相应设备即可。变频有较宽的调速范围和较高的调速精度，采用矢量控制方式的变频器还能控制电动机的输出转矩。

1.2 节能优势

在风机、泵类负载中采用变频调速技术，能够显著节省电能，节电率可达10%至60%。这一技术的应用发展迅速，在我国还有巨大的改造空间。由于变频调速能够节省大量电能，其投资在较短的时间内即可收回，因此在这些领域的应用非常广泛。

1.3 精度控制与工艺提升

随着控制技术的发展，变频器除了基本的调速控制功能外，还具备多种算术运算和智能控制功能，输出精度高。它在自动化系统中得到广泛应用，如在印刷、电梯、纺织、机床、生产流水线等行业进行速度控制。变频器还广泛应用于传送、起重、挤压和机床等各种机械设备的控制领域，能够提高工艺水平和产品质量，延长设备使用寿命。

1.4 新能源领域的应用

在风力发电领域，变频器通过控制发电机转子电流的频率来应对快速变化的风速。通过瞬时改变发电机转子电流频率，可以保证发电机组能跟上风速的频繁变化，使机组功率稳定输出，降低对电网冲击的不良影响。

2. 变频器的功能与特性

除了实现电动机变频调速的基本功能外，变频器还具备多种附加功能。

2.1 频率控制与自动加减速

变频器的运行频率可通过操作面板、外部模拟量端子或机通讯数据控制。它可实现最优加减速控制，根据负载状态自动设定加减速时间，或在设定的时间内将加减速电流控制在允许值之内。加减速方式包括线性、S形和半S形等多种。

2.2 多段速度运行与多种停车方式

变频器可根据预设的速度值和运行时间执行多段速度运行，并可实现多种停车方式如减速停车、自由停车和减速停车+直流制动等。这可以减少对机械部件和电动机的冲击，使调速系统更加可靠。

2.3 控制功能与保护机制

变频有转矩提升、转差补偿、转矩限定等功能以及矢量控制、PID控制等高级控制功能。它还具备完善的保护功能如过载保护、过电流保护等，确保了设备和电动机的安全运行。

2.4 通讯功能

现代变频器带有RS232/485通讯接口可与工控机进行通讯连接。这可以实现系统的灵活组态和组成现场总线系统。