变频器的种类
称为变频器的设备用于将工业频率为 50/60 Hz 的市电交流电压转换为不同频率的交流电压。变频器的输出频率变化很大，通常在 0.5 到 400 Hz 之间。由于制造定子和转子铁芯的材料的性质，现代电机不能接受更高的频率。
任何一种 频率转换器 包括两个主要部分：控制和电源。控制部分是一个数字微电路电路，它提供对功率单元开关的控制，也用于控制、诊断和保护被驱动的驱动器和转换器本身。
电源部分直接包括开关——强大的晶体管或晶闸管。在这种情况下，变频器有两种类型：突出显示的直流电部分或直接通信。直接耦合转换器的效率高达 98%，并且可以在显着的电压和电流下运行。总的来说，上述两种类型的变频器各有优缺点，针对不同的应用采用其中一种可能是合理的。
直接沟通
直接流电连接的变频器最先出现在市场上，其功率部分是可控晶闸管整流器，其中某些组的锁定晶闸管依次打开，定子绕组依次接入网络。这意味着最终提供给定子的电压被整形为电源正弦波的片段，这些正弦波被串联馈送到绕组。
正弦电压在输出端转换为锯齿波电压。频率低于电源——从 0.5 到大约 40 赫兹。显然，这种转换器的范围是有限的。非锁定晶闸管需要更复杂的控制方案，这会增加这些设备的成本。
部分输出正弦波产生高次谐波，这些是附加损耗和电机过热，轴转矩降低，此外，微弱干扰进入网络。如果使用补偿装置，那么成本又会增加，尺寸和重量会增加，并且转换器效率会降低。
具有直接电流耦合的变频器的优点包括：
- 在显着电压和电流下连续运行的可能性；
- 抗冲击过载能力；
- 效率高达98%；
- 适用于 3 至 10 kV 甚至更高的高压电路。
在这种情况下，高压变频器当然比低压变频器贵。以前，它们被用在需要的地方——即直接耦合晶闸管转换器。
突出显示直流连接
对于现代驱动器，具有突出显示的直流块的变频器更广泛地用于频率调节目的。在这里，转换分两步完成。首先，输入的市电电压经过整流滤波、平滑后馈入逆变器，转换成具有所需频率和幅值的交流电。
这种双转换的效率降低，并且设备的尺寸变得比具有直接电连接的转换器的尺寸略大。正弦波在这里由一个自主的电流和电压逆变器产生。
在直流链路变频器中，闭锁晶闸管或 IGBT晶体管… 锁定晶闸管主要用于此类第一批制造的变频器，然后，随着 IGBT 晶体管在市场上的出现，基于这些晶体管的转换器开始在低压设备中占据主导地位。
要导通晶闸管，向控制电极施加一个短脉冲就足够了，要关断晶闸管，则需要对晶闸管施加反向电压或将开关电流复位为零。需要一种特殊的控制方案——复杂且多维。双极IGBT晶体管具有更灵活的控制、更低的功耗和相当高的速度。
为此，基于 IGBT 晶体管的变频器使扩展驱动控制速度范围成为可能：基于 IGBT 晶体管的异步矢量控制电机无需反馈传感器即可在低速下安全运行。
与晶闸管转换器相比，与高速晶体管耦合的微处理器在输出端产生的高次谐波更少。结果，损耗变得更小，绕组和磁路过热更少，低频下的转子脉动减少。减少电容器组、变压器中的损耗 - 这些元件的使用寿命增加。工作中的错误更少。
如果我们将晶闸管变流器与具有相同输出功率的晶体管变流器进行比较，那么第二种变流器重量更轻，体积更小，运行更可靠、更均匀。 IGBT 开关的模块化设计允许更有效的散热，并且需要更少的空间来安装功率元件，此外，模块化开关更好地防止开关浪涌，即损坏的可能性更低。
基于 IGBT 的变频器更昂贵，因为电源模块是制造起来复杂的电子元件。然而，价格是合理的质量。同时，统计显示IGBT晶体管的价格有逐年下降的趋势。
IGBT变频器的工作原理
该图显示了变频器的图表以及每个元件的电流和电压图。恒定幅度和频率的电源电压被馈送到整流器，该整流器可以是受控的或不受控的。在整流器之后有一个电容器 - 一个电容滤波器。这两个元件——整流器和电容器——构成了直流单元。
现在，来自滤波器的恒定电压被提供给 IGBT 晶体管在其中工作的自主脉冲逆变器。该图显示了现代变频器的典型解决方案。将直流电压转换成频率和幅值可调的三相脉冲。
控制系统及时向每个按键发出信号，相应的线圈依次切换到常接状态。在这种情况下，将线圈连接到连接的持续时间调制为正弦。因此，在半周期的中心部分，脉冲宽度最大，而在边缘 - 最小。它发生在这里 脉宽调制电压 在电机定子绕组上。 PWM 的频率通常达到 15 kHz，线圈本身作为电感滤波器工作，因此通过它们的电流几乎是正弦波。
如果在输入端控制整流器，那么幅值的变化是通过控制整流器来完成的，而逆变器只负责变频。有时会在逆变器的输出端安装一个额外的滤波器来抑制电流波（这种情况很少用于低功率转换器）。无论哪种方式，输出都是具有用户定义的基本参数的三相电压和交流电流。