變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。

變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元、微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部IGBT的開斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。

變頻器的工作原理

變頻器的工作原理是通過(guò)控制電路來(lái)控制主電路，主電路中的整流器將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，直流中間電路將直流電進(jìn)行平滑濾波，逆變器最后將直流電再轉(zhuǎn)換為所需頻率和電壓的交流電，部分變頻器還會(huì)在電路內(nèi)加入CPU等部件，來(lái)進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)矩運(yùn)算。

變頻器是將工頻電源轉(zhuǎn)換成任意頻率、任意電壓交流電源的一種電氣設(shè)備，變頻器的使用主要是調(diào)整電機(jī)的功率、實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行。變頻器的組成主要包括控制電路和主電路兩個(gè)部分，其中主電路還包括整流器和逆變器等部件。

變頻器的工頻電源一般是50Hz或60Hz，無(wú)論是在家用領(lǐng)域或生產(chǎn)領(lǐng)域，工頻電源的頻率和電壓都是恒定不變的。以工頻電源工作的電機(jī)在調(diào)速時(shí)可能會(huì)造成功率的下降，而通過(guò)變頻器的調(diào)整，電機(jī)在調(diào)速時(shí)就可以減少功率損失。

變頻器的基本構(gòu)成

隨著電子技術(shù)的發(fā)展變頻器已經(jīng)有了很大的變化，但其基本原理并沒(méi)有發(fā)生改變。變頻器的主要部分有四個(gè)：整流器、中間電路、逆變器、控制電路。

1）、整流器

通用變頻器的整流電路是由三相橋式整流橋組成。它的功能是將工頻電源進(jìn)行整流，經(jīng)中間直流環(huán)節(jié)平波后為逆變電路和控制電路提供所需的直流電源。三相交流電源一般需經(jīng)過(guò)吸收電容和壓敏電阻網(wǎng)絡(luò)引入整流橋的輸入端。網(wǎng)絡(luò)的作用，是吸收交流電網(wǎng)的高頻諧波信號(hào)和浪涌過(guò)電壓，從而避免由此而損壞變頻器。當(dāng)電源電壓為三相380V時(shí)，整流器件的最大反向電壓一般為1200—1600V，最大整流電流為變頻器額定電流的兩倍。

2）、中間電路

中間電路有三種類型：將整流電壓變換成直流電流；使脈動(dòng)的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑，供逆變器使用；將整流后固定的直流電壓變換成可變的直流電壓。中間電路可看做是一個(gè)能量的存儲(chǔ)裝置，電動(dòng)機(jī)可以通過(guò)逆變器從中間電路獲得能量。在使用電源逆變器時(shí)，中間電路由一個(gè)大的電感線圈構(gòu)成，它只能與可控整流器配合使用。電感線圈將整流器輸出的可變電流電壓轉(zhuǎn)換成可變的直流電流。電機(jī)電壓的大小取決于負(fù)載的大小。中間電路的濾波器為了減小直流電壓和電流的波動(dòng)，起到對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行濾波的作用。濾波器的電容和電感使輸出電壓在給定頻率下維持一定，從而得到所需的耐壓值和容量。中間電路還能提供如下一些附加功能，根據(jù)電路設(shè)計(jì)決定。

3）、逆變電路

逆變電路的作用是在控制電路的作用下，將直流電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換成頻率和電壓都可以任意調(diào)節(jié)的交流電源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，所以逆變電路是變頻器的核心電路之一，起著非常重要的作用。

最常見(jiàn)的逆變電路結(jié)構(gòu)形式是利用六個(gè)功率開關(guān)器件（GTR、IGBT、GTO等）組成的三相橋式逆變電路，有規(guī)律的控制逆變器中功率開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出。

通常的中小容量的變頻器主回路器件一般采用集成模塊或智能模塊。智能模塊的內(nèi)部高度集成了整流模塊、逆變模塊、各種傳感器、保護(hù)電路及驅(qū)動(dòng)電路。如三菱公司生產(chǎn)的IPMPM50RSA120，富士公司生產(chǎn)的7MBP50RA060，西門子公司生產(chǎn)的BSM50GD120等，內(nèi)部集成了整流模塊、功率因數(shù)校正電路、IGBT逆變模塊及各種檢測(cè)保護(hù)功能。模塊的典型開關(guān)頻率為20KHz，保護(hù)功能為欠電壓、過(guò)電壓和過(guò)熱故障時(shí)輸出故障信號(hào)燈。

逆變電路中都設(shè)置有續(xù)流電路。續(xù)流電路的功能是當(dāng)頻率下降時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速也隨之下降。為異步電動(dòng)機(jī)的再生電能反饋至直流電路提供通道。在逆變過(guò)程中，寄生電感釋放能量提供通道。另外，當(dāng)位于同一橋臂上的兩個(gè)開關(guān)，同時(shí)處于開通狀態(tài)時(shí)將會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象，并燒毀換流器件。所以在實(shí)際的通用變頻器中還設(shè)有緩沖電路等各種相應(yīng)的輔助電路，以保證電路的正常工作和在發(fā)生意外情況時(shí)，對(duì)換流器件進(jìn)行保護(hù) .

4)、控制電路

控制電路將信號(hào)傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時(shí)它也接收來(lái)自這部分的信號(hào)。具體被控制的部分取決于各個(gè)變頻器的設(shè)計(jì)。

變頻器通過(guò)調(diào)整電源的電壓和頻率，以達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，此外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化的要求不斷提高和節(jié)能的倡導(dǎo)，變頻器的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

變頻器主要應(yīng)用在：變頻節(jié)能、自動(dòng)化系統(tǒng)、提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)。