变频器的工作原理(变频器变频调速原理)

变频器，顾名思义，就是可以改变频率的装置。它是一种频率和电压可调的交流电源，主要用于调节异步电动机的速度。在变频器出现之前，异步电机的调速是很麻烦的，因为转速和转矩不在一条直线上。例如通过滑动差速头或简单地降低电压来调节速度等。，效果并不理想。根据三相异步电动机的转速公式，转速n=60*f/p(1-s)，其中p为极对数，s为转差率，f为供电频率。只要能输出一个频率可控的交流电源，就能平滑地改变三相异步电动机的转速，这是变频器工作原理的基础。

变频器的工作原理(变频器变频调速原理)插图

但电厂供给的三相交流电是相差120°的正弦波，其频率为50HZ。在电力电子器件发明之前，改变这个电源的频率几乎是不可能的，所以交流电机发明之后的差不多100年都没有好的调速装置。

后来，上世纪末又发明了晶闸管、GTR管、IGBT管等大功率器件，单片机的嵌入式技术也越来越成熟。人们发现了异步电动机调速的基本方法。即三相交流电压经二极管或晶闸管整流成波动的DC，再经电容滤波稳压成为稳定的DC。用6个IGBT管组成逆变电路，单片机通过PWM斩波方式输出一系列脉宽可变的方波，用来模拟变频交流电的等效效果，达到控制电机转速的目的。

可以想象，任何曲线都可以被许多直线分割。用于模拟的直线越多，描述的曲线就越精确。这其实就是数学中微积分的概念。

正弦波虽然看起来很复杂，但是也可以用很多方波来模拟。如果输出一个幅值不变、宽度可变的方波，其面积等于对应的正弦波的面积，其作用就相当于正弦波的工作效果。通过控制工作周期，可以改变输出电源的频率，这就是所谓的PWM控制，因为IGBT开关可以实现非常高速的开关功能，比如几十K的频率，这样就有足够的方波输出和模拟的正弦波效果。

但是仅仅改变电机灯的频率是不够的，电压也要做相应的调整，否则电机可能无法正常工作，比如严重发热而烧毁。主要是因为电机的铁芯是非线性的，要求当工频变化时，电压也要变化，这样才能控制主磁通恒定。

因为:主磁通≈电机电压÷(4.44*频率*电子绕组匝数)

所以在调频时，电机电压也要随着频率的变化而变化，这样才能使主磁通保持不变，避免磁通饱和或弱磁状态。

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