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不同類型變頻器的調(diào)速原理
市場上有兩種主要類型的變頻驅(qū)動器：機械和電氣。
機械VFD包括以下子類型：
可變螺距驅(qū)動 - 皮帶和皮帶輪驅(qū)動，其中一個或兩個皮帶輪的節(jié)圓直徑可調(diào)，提供多比率，因此輸出速度可變。
牽引驅(qū)動 - 兩個配合金屬滾輪的接觸路徑直徑可調(diào)，提供多比率，因此輸出速度可變。
液壓靜液壓傳動 - 正排量液壓泵和馬達(dá)，其中泵的容積流體輸出通過閥門或通過改變排量來改變。
液壓流體動力驅(qū)動或液力偶合器 - 兩個與液壓油連接在一起的葉輪。通過改變流體的體積，可以改變從初級到輸出的耦合程度，從而獲得可變的速度。
液壓水力粘性驅(qū)動器 - 輸入軸上的多個圓盤壓在輸出軸上相應(yīng)數(shù)量的圓盤上。圓盤之間有一層油膜。通過改變將盤擠壓在一起的壓力，可以改變扭矩傳遞，從而實現(xiàn)變速操作。
工業(yè)中使用的常見的機械VFD是流體耦合。
電子VFD包括以下子類型：
渦流耦合 - 位于定速電機和從動機器之間。它由一個固定速度的轉(zhuǎn)子和一個由小氣隙隔開的變速轉(zhuǎn)子組成。勵磁繞組設(shè)置在其中一個轉(zhuǎn)子上，以產(chǎn)生將轉(zhuǎn)子連接在一起并確定傳遞的轉(zhuǎn)矩的磁場。類似地，通過流體耦合和液體粘性驅(qū)動，這些VFD的效率與（1-S）成比例。因此，隨著轉(zhuǎn)子之間的速度差增加，效率降低。
直流驅(qū)動器和相應(yīng)的直流電機：直流轉(zhuǎn)換器將電源交流電轉(zhuǎn)換為可變幅度直流電壓，該電壓提供給直流電機的電樞繞組。類似的轉(zhuǎn)換過程用于向并聯(lián)勵磁繞組提供可變幅度的直流電壓。通常，電動機速度低于電動機基本速度時，勵磁電流保持恒定，同時改變電樞電流以控制直流電動機的轉(zhuǎn)矩輸出。如果VFD具有兩個反并聯(lián)整流橋，則可以使其*再生。
Dc驅(qū)動器通常使用晶閘管技術(shù)，可用于上面列出的所有非危險區(qū)域的應(yīng)用。從電力網(wǎng)絡(luò)的角度來看，直流驅(qū)動器以功率因數(shù)運行如果使用全波橋，那么隨著電機速度的降低而降低，并且注入大約與1 / n大小成比例的諧波電流，其中n = 6k±1且k = 1，2，3 。。。。。。 通過使用12，18，24或36個脈沖系統(tǒng)，通過并聯(lián)或串聯(lián)使用多個六脈沖電橋，并且其中每個電橋由相移的轉(zhuǎn)換器變壓器上的合適的單獨的次級電源供電，可以實現(xiàn)諧波抑制。
交流變頻器有三種主要類型：
直接轉(zhuǎn)換：此類型包括循環(huán)轉(zhuǎn)換器和其他矩陣拓?fù)洌渲休斎虢涣麟娫丛谝粋€階段轉(zhuǎn)換為可變交流電源。這些VFD中常見的是循環(huán)變流器，用于控制具有拉絲或無刷勵磁的同步電動機。這些VFD用于電機速度低且扭矩要求高的應(yīng)用中。這些應(yīng)用的例子是用于主螺桿，金屬軋機VFD，礦石研磨機和礦用卷繞機的船舶推進(jìn)VFD。這些VFD的大負(fù)面特征是在電機電路中流動的大諧波電流，尤其是流入網(wǎng)絡(luò)的大諧波電流。目前，循環(huán)變流器基于晶閘管技術(shù)，
電流源：這種類型的VFD是兩級轉(zhuǎn)換。首先，輸入交流電源在直流鏈路電抗器中轉(zhuǎn)換為中間直流電流。調(diào)節(jié)該電流的大小以匹配所需的電動機電流，以確保所需的扭矩輸出。第二級是輸出逆變器，它根據(jù)需要將中間直流電流切換到電動機的每個相位。轉(zhuǎn)換器和逆變器都是*再生的。控制同步電動機的電流源VFD也稱為負(fù)載換向變換器（LCI）VFD，并且通常使用晶閘管技術(shù)。因此，從電力網(wǎng)絡(luò)的角度來看，LCI VFD的行為類似于具有固有功率因數(shù)和諧波電流注入特性的直流驅(qū)動器。與其他交流或直流驅(qū)動器相比，VFD性能不是很動態(tài)，因為電流被強制插入中間鏈路中的大電感，因此僅適用于風(fēng)扇和泵類型負(fù)載。由于方波電流形狀和在低于8Hz的頻率下工作時使用的控制原理，該VFD還受到扭矩脈動的影響。
電壓源：此類型也是兩級轉(zhuǎn)換，首先將輸入交流電源轉(zhuǎn)換為直流鏈路電容上的中間直流電壓。第二級是輸出逆變器，它根據(jù)所用控制算法的要求將中間直流電壓切換到電動機的每個相位。VFD中采用的控制算法可以是：開環(huán)或頻率控制：在該算法中，控制變量是電機電壓和逆變器輸出頻率。在大多數(shù)速度范圍內(nèi)，電動機電壓被控制為輸出頻率的線性函數(shù)，以試圖保持電動機磁通量恒定。這兩個參考參數(shù)都被饋入脈沖寬度調(diào)制器，以產(chǎn)生提供給電動機定子繞組的脈沖序列。值得注意的是，該控制方法沒有利用來自電動機軸的任何反饋，例如控制回路內(nèi)的速度或位置，因此不能以任何精度控制扭矩。這種類型的VFD適用于任何非動態(tài)應(yīng)用，不需要高精度或高精度。它適用于交流異步感應(yīng)電動機。磁通矢量控制：在該算法中，需要知道轉(zhuǎn)子磁通相對于定子的空間角位置和速度。因此，諸如脈沖編碼器的反饋裝置連接到電動機軸。通過VFD中的控制軟件內(nèi)的數(shù)學(xué)模型，測量的相電流和轉(zhuǎn)子速度用于計算脈沖寬度調(diào)制器的電壓和頻率的控制變量。調(diào)制器產(chǎn)生提供給電動機定子繞組的脈沖序列。該控制算法是開環(huán)控制的主要改進(jìn)，因為它具有良好的扭矩響應(yīng)，精確的速度控制，零速時的全扭矩以及接近直流驅(qū)動的性能。的磁通矢量VFD適用于不需要高性能的任何應(yīng)用。適用于交流異步感應(yīng)電機。直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）：在該算法中，測量的相電流和相電壓用于VFD控制軟件中的數(shù)學(xué)自適應(yīng)電機模型，以計算電機中的電機速度，轉(zhuǎn)矩和磁通。該電機模型對于算法的成功和低電機速度性能至關(guān)重要。每25微秒將扭矩和磁通量分別與轉(zhuǎn)矩參考值和磁通參考值進(jìn)行比較，以生成狀態(tài)信號。這些狀態(tài)信號使用兩級磁滯控制方法計算，并成為佳脈沖選擇器的輸入，該脈沖選擇器產(chǎn)生提供給電機定子繞組的脈沖。這種高速切換是直接轉(zhuǎn)矩控制成功和性能的基礎(chǔ)。因此，不需要測量速度信號或脈沖寬度調(diào)制器。這種類型的VFD與交流異步感應(yīng)電動機一起使用，并且使用備用軟件，也能夠控制異步電動機。