異步電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和供電電源的頻率存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，工頻電網(wǎng)輸出的交流電頻率固定，電機(jī)直接接入電網(wǎng)只能維持固定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。在實(shí)際設(shè)備運(yùn)行當(dāng)中，很多工況需要電機(jī)可以改變轉(zhuǎn)速，以此匹配生產(chǎn)流程的變化，變頻器就是完成這類(lèi)調(diào)速任務(wù)的電力變換裝置。該款變頻器采用單相電源接入、三相電源輸出的架構(gòu)，依靠交直交的能量變換路徑，把固定規(guī)格的電網(wǎng)電能，轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷骸㈩l率均可調(diào)整的交流電，驅(qū)動(dòng)三相異步電機(jī)完成轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，廣泛用于各類(lèi)小型傳動(dòng)設(shè)備當(dāng)中。
 

　　整機(jī)電路可以劃分為主功率回路、控制回路、信號(hào)輸入輸出單元以及狀態(tài)監(jiān)測(cè)保護(hù)單元幾個(gè)部分，各個(gè)單元協(xié)同完成電能轉(zhuǎn)換、指令接收、邏輯運(yùn)算與故障防護(hù)。主功率回路承擔(dān)電能形態(tài)的轉(zhuǎn)換，是功率傳輸?shù)妮d體；控制回路負(fù)責(zé)處理外部操作指令，生成功率器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；信號(hào)輸入輸出單元承接外部開(kāi)關(guān)、電位器等外設(shè)信號(hào)；監(jiān)測(cè)保護(hù)單元持續(xù)采集電路運(yùn)行狀態(tài)，規(guī)避異常工況帶來(lái)的損傷。
 

　　電能變換的第一步為整流環(huán)節(jié)。來(lái)自電網(wǎng)的單相交流電送入變頻器內(nèi)部整流單元，整流單元依靠二極管單向?qū)ㄌ匦裕颜?fù)交替變化的交流電轉(zhuǎn)換成為脈動(dòng)形態(tài)的直流電。經(jīng)過(guò)整流之后得到的直流電壓并不平穩(wěn)，電壓波形存在明顯起伏波動(dòng)，無(wú)法直接供給后級(jí)電路使用。緊隨整流電路之后的直流母線濾波單元，依靠?jī)?chǔ)能電容完成電壓平滑處理，電容通過(guò)充放電動(dòng)作，吸收電壓波動(dòng)帶來(lái)的尖峰，濾除電壓紋波，輸出相對(duì)平穩(wěn)的直流電壓，為逆變環(huán)節(jié)提供穩(wěn)定的能量供給，同時(shí)也可以緩沖電機(jī)運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)的瞬時(shí)功率波動(dòng)。
 

　　逆變環(huán)節(jié)是實(shí)現(xiàn)變頻變壓的關(guān)鍵部分。平穩(wěn)的直流電壓輸送至逆變單元，逆變單元由多組功率開(kāi)關(guān)器件組成。控制回路輸出脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制功率開(kāi)關(guān)器件高速交替通斷，將直流電壓切割成大量寬度不等的脈沖序列。依靠調(diào)整脈沖的導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)與開(kāi)關(guān)時(shí)序，把直流電能重新合成模擬正弦形態(tài)的三相交流電，輸出至電機(jī)接線端。改變脈沖序列的重復(fù)周期，就可以改變輸出交流電的頻率；調(diào)整脈沖占空比，便可以改變輸出電壓的幅值，以此實(shí)現(xiàn)電壓與頻率同步調(diào)節(jié)，完成電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變。

  

　　這款變頻器支持兩類(lèi)電機(jī)控制模式，一類(lèi)為 V/F 控制模式，另一類(lèi)為無(wú)傳感器磁通矢量控制模式。V/F 控制模式保持輸出電壓與輸出頻率維持固定比例關(guān)系，隨著輸出頻率下降同步降低輸出電壓，避免電機(jī)磁路出現(xiàn)飽和，適配風(fēng)機(jī)、輸送機(jī)構(gòu)等普通負(fù)載場(chǎng)景。磁通矢量控制模式會(huì)對(duì)電機(jī)內(nèi)部勵(lì)磁電流與轉(zhuǎn)矩電流做分解運(yùn)算，在不額外加裝轉(zhuǎn)速檢測(cè)器件的前提下，優(yōu)化低速狀態(tài)下電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出表現(xiàn)，適合需要啟動(dòng)階段具備足夠轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)場(chǎng)景。變頻器還內(nèi)置電機(jī)自辨識(shí)流程，運(yùn)行過(guò)程中可以采集電機(jī)自身電氣特性，修正內(nèi)部運(yùn)算邏輯，適配不同的電機(jī)本體。
 

　　外部調(diào)速指令可以通過(guò)多種途徑送入控制回路。既可以通過(guò)本機(jī)面板按鍵旋鈕完成頻率給定，也可以接收外部電位器輸出的模擬電壓信號(hào)，或是接收開(kāi)關(guān)端子的通斷信號(hào)實(shí)現(xiàn)多段速切換。控制回路接收到轉(zhuǎn)速指令之后，結(jié)合加減速設(shè)定，生成平滑的頻率變化曲線，不會(huì)直接跳變到目標(biāo)轉(zhuǎn)速，讓電機(jī)實(shí)現(xiàn)平緩啟動(dòng)與停止，降低機(jī)械沖擊。同時(shí)內(nèi)置簡(jiǎn)易 PID 運(yùn)算邏輯，能夠接收外部傳感信號(hào)，根據(jù)反饋信號(hào)自動(dòng)調(diào)整輸出頻率，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的閉環(huán)調(diào)節(jié)，適配壓力、流量類(lèi)的調(diào)節(jié)場(chǎng)景。
 

　　電機(jī)減速運(yùn)行的時(shí)候，負(fù)載慣性會(huì)帶動(dòng)電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生的電能會(huì)反向回饋至變頻器直流母線，造成母線電壓抬升。該機(jī)型會(huì)通過(guò)內(nèi)部邏輯識(shí)別再生能量，必要時(shí)可以外接制動(dòng)電阻，把多余電能以熱量形式消耗，抑制母線電壓過(guò)度抬升，保障減速過(guò)程平穩(wěn)進(jìn)行。
 

　　整機(jī)內(nèi)部分布多處狀態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，實(shí)時(shí)采集輸入電源、直流母線、輸出回路以及器件溫度等狀態(tài)信息。當(dāng)出現(xiàn)電流異常、電壓偏移、器件溫度升高等情況時(shí)，監(jiān)測(cè)單元會(huì)快速反饋信號(hào)給到控制回路，隨即切斷逆變單元輸出，同時(shí)觸發(fā)狀態(tài)告警，以此限制故障范圍，減少電機(jī)與變頻器本體遭受損壞的概率。散熱結(jié)構(gòu)配合溫度監(jiān)測(cè)協(xié)同工作，器件溫度升高時(shí)啟動(dòng)散熱風(fēng)扇，維持內(nèi)部功率器件處于合適的工作區(qū)間。
 

　　整體來(lái)看，該變頻器依靠交直交的電力變換路徑，配合不同的電機(jī)控制算法，把固定工頻電能轉(zhuǎn)化為可調(diào)的三相交流電能。外部指令信號(hào)經(jīng)過(guò)控制單元處理之后，轉(zhuǎn)化為功率器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以此改變電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，同時(shí)依托完整的狀態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)制，適配現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)常規(guī)傳動(dòng)工況，完成調(diào)速啟停的基礎(chǔ)控制需求。