提高电流频率的方法

当今增加（或减少）电流频率最流行的方法是使用变频器。变频器可以从具有工业频率（50 或 60 赫兹）的单相或三相交流电中获得具有所需频率（例如 1 至 800 赫兹）的电流，从而为单相或三相电源供电相间电动机。

除了电子变频器之外，为了提高电流频率，还使用了电感应变频器，其中，例如，带有绕线转子的异步电动机部分地以发电机模式工作。还有 umformers——发动机发电机，本文也将讨论。

提高电流频率的方法

电子变频器

由于转换器的输出频率平滑地增加到设定值，电子变频器允许您平滑地控制同步和异步电机的速度。最简单的方法是通过设置恒定的 V/f 特性来提供，更高级的解决方案使用矢量控制。

变频器通常包括将工频交流电转换为直流电的整流器；整流器之后是最简单形式的逆变器，基于 PWM，将恒定电压转换为交变负载电流，频率和幅度已由用户设置，这些参数可以与电网参数不同输入向上或向下。

电子变频器的输出模块通常是晶闸管或晶体管桥，由四个或六个开关组成，形成必要的电流来为负载供电，特别是电动机。 EMC 滤波器被添加到输出以平滑输出电压中的噪声。

如上所述，电子变频器使用晶闸管或晶体管作为其操作的开关。微处理器模块用于控制按键，它充当控制器，同时执行许多诊断和保护功能。

同时，变频器仍然分为两类：直接耦合和直流耦合。在这两个班级之间进行选择时，会权衡这两种类型的优缺点，并确定一种或另一种是否适合解决紧迫的问题。

频率转换器

直接沟通

直接耦合转换器的特点是它们使用可控整流器，其中晶闸管组顺序解锁，将负载（例如电机绕组）直接切换到供电网络。

结果，在输出端获得了电网电压正弦波的位，等效输出频率（对于电机）变得小于电网，在它的 60% 以内，即 60 Hz 从 0 到 36 Hz输入。

这些特性不允许在大范围内改变工业设备的参数，因此对这些解决方案的需求很低。另外，非自锁晶闸管控制难度大，电路成本高，输出噪声大，需要补偿器，体积大，效率低。

直流连接

在这方面更好的是具有明显直流连接的变频器，其中首先对交流电源进行整流、滤波，然后再次通过电子开关电路将其转换为所需频率和幅度的交流电。这里的频率可以高得多。当然，双变频在一定程度上降低了效率，但输出频率参数完全符合用户要求。

为了在电机绕组上获得纯正弦波，使用了逆变器电路，其中由于以下原因获得了所需形状的电压脉冲宽度调制 (PWM)……这里的电子开关是锁定晶闸管或 IGBT 晶体管。

与晶体管相比，晶闸管可承受较大的脉冲电流，这就是为什么它们越来越多地采用晶闸管电路，无论是在直接通信转换器还是在具有中间直流链路的转换器中，效率都高达 98%。

为公平起见，我们注意到电力网络的电子变频器是一种非线性负载，会在其中产生高次谐波，从而恶化电能质量。

电动发电机（umformer）

为了将电能从一种形式转换为另一种形式，特别是为了增加电流的频率，而不需要借助电子解决方案，使用了所谓的 umformers——电动发电机。这些机器起到电导体的作用，但实际上并没有像变压器或电子变频器那样直接转换电能。

此处提供以下选项：

在其规范形式中，电动发电机是一种电动机，其轴直接连接到发电机。发电机输出端装有稳压装置，以改善发电的频率和幅值参数。

电动发电机（umformer）

在某些型号的变压器中，电枢包含线圈以及电动机和发电机，电隔离，其电线分别连接到集电极和输出环。

在其他版本中，两种电流都有共同的绕组，例如，没有带滑环的集电器来转换相数，而是简单地从定子绕组中为每个输出相制作抽头。因此，感应电机将单相电流转换为三相电流（与增加频率基本相同）。

因此，电动发电机允许您转换电流、电压、频率、相数的类型。直到 70 年代，这种类型的转换器才被用于苏联的军事设备，在那里它们为特别是电灯设备供电。单相和三相变流器供电为27伏恒压，输出为单相127伏50赫兹或三相36伏400赫兹的交流电压。

这种变压器的功率达到 4.5 kVA。类似的机器用于电力机车，将 50 伏的直流电压转换为频率高达 425 赫兹的 220 伏交流电压，为荧光灯供电，127 伏 50 赫兹的电压为乘客剃须刀供电。第一台计算机经常被 umformers 使用来为他们提供动力。

时至今日，变压器随处可见：无轨电车、有轨电车、电动火车，它们被安装在这些地方以获得为控制电路供电的低压。但现在它们几乎已经完全被半导体解决方案所取代（晶闸管和晶体管）。

电动发电机转换器具有许多优点。首先，它是输出和输入电源电路的可靠电流隔离。其次，输出的是最纯净的正弦波，没有失真，没有噪音。该设备设计非常简单，因此维护非常灵活。

这是获得三相电压的简单方法。当负载参数突然变化时，转子的惯性会平滑电流尖峰。当然，这里恢复供电非常容易。

并非没有缺陷。 Umformers 有活动部件，因此他们的资源是有限的。质量、重量、材料丰富，因此价格高。嘈杂的工作，振动。需要经常润滑轴承、清洁收集器、更换电刷。效率在70%以内。

尽管存在这些缺点，但机械式电动发电机仍在电力行业中用于转换大功率。未来，电动发电机可能有助于匹配 60 和 50 Hz 的电网，或为电网提供更高的电能质量要求。在这种情况下，可以通过低功率固态变频器为机器的转子绕组供电。