变频调速交流感应电机

变频通常包括一个整流阶段的交流/直流转换, 其次是逆变器阶段的 DC/AC 反演。逆变器和整流器可单相供电单相电机或三相供电三相电机。整流器也可能有功率因数校正阶段, 所以变频和马达被看到在一个高功率因数从电网侧提供整流器, 以减少电流从电网进入变频和马达。逆变器通常用脉宽调制 (PWM) 开关, 这是一个非常接近正弦波的开关模式。由逆变器馈电 PWM 电压到马达使马达看见电压接近足够窦, 因为多数马达被设计是线路哺养 (即, 直接地哺养由网格)。在 PWM 开关中, 变频调速可以根据用户输入或自动控制正弦信号的频率而调整到电机和电压的大小。大多数商用变频使用开环控制, 当在额定电压下操作马达时, V/f比率保持为常量;这保持马达通量在额定值。其他更先进的变频使用 "矢量控制", 这是一个闭环控制方案, 提供严格的速度或扭矩调节。

变频通常提供一个恒定的电压-频率比, 以保持定子磁链在一个接近恒定的感应电机。如果一台机器的额定值为60赫兹和 208 v (线到线, RMS), 那么v/f比率为 208/60 = 3.467 伏/赫兹。因此, 当机器以较低的频率运行以降低其速度时, 电压会被削弱以保持一个常数的V/f比率。例如, 如果机器运行在30赫兹, 电压应该减少到 104 v。或者, 如果机器是以15赫兹的频率运行, 那么电压应该降低到 52 v。在没有负载情况下, 电流通常下降, 因为电压下降, 因为机器的电抗下降与较低的频率。

在高于额定频率时, 变频通常被编程以保持额定电压;因此, 不应用常量V/f 。这主要是由于机器的电压额定值, 比额定的更高的电压保持远离, 以避免打破机器绝缘或造成更多的电流流入机器。例如, 如果60赫兹机器的频率设置为70赫兹, 使用变频器, 电压保持在208伏而不是 242.67 v

变频在商业、工业和自动化系统中有广泛的应用, 它们可以节省大量的能量, 因为它们调整马达的操作点, 在变速运行时尽可能多地吸取能量。变频中使用的逆变器在许多电机控制应用中也很常见, 其中包括更多电动汽车的运输系统, 在供暖、通风和空调应用等许多方面。