【正文】 活性高的特點(diǎn)，完成許多模擬控制方式難以實(shí)現(xiàn)的功能。 1)運(yùn)算電路 運(yùn)算電路的主要作用是將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令信號同檢測電路的電流、電壓信號進(jìn)行比較運(yùn)算，決定變頻器的輸出頻率和電壓 ? 2)信號檢測電路將變頻器和電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)反饋至微處理器，并由微處理器按事先確定的算法進(jìn)行處理后為各部分電路提供所需的控制或保護(hù)信號。當(dāng)逆變電路的換流器件為晶體管時(shí)，稱為基極驅(qū)動(dòng)電路；當(dāng)逆變電路的換流器件為 SCR、 IGBT或 GTO時(shí)，稱為門極驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)檢測到出現(xiàn)異常時(shí)，進(jìn)行各種必要的處理，如使變頻器停止工作或抑制電壓、電流值等。 (3)變頻器中的電力半導(dǎo)休器件 目前，變頻器中用作逆變的電力半導(dǎo)體器什主要有晶閘管 (SCR)、門極可關(guān)斷晶閘管 (GTO)、電力晶體管 (GTR)、功率場效應(yīng)管 (功率 MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)、智能功率模塊(IPM)等。因此在逆變電路中使用時(shí)需要另設(shè)換流電路，造成電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了變頻器的成本，但由于元件容量大，在 l 000 kVA以上的大容量變頻器中得到廣泛應(yīng)用。由它構(gòu)成的變頻器具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，損耗少等優(yōu)點(diǎn)，在變頻器中正在逐步代替普通晶閘管。 4)功率場效應(yīng)管 (功率 MOSFET)功率場效應(yīng)管是根據(jù)門極電壓的電場效應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)通、關(guān)斷的單極晶體管，與電力晶體管相比，具有速度快、損耗小、驅(qū)動(dòng)功率小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于小容量變頻器中。目前變頻器主要生產(chǎn)廠家推出的中小容量新產(chǎn)品中大都采用IGBT作為換流器件。目前 IPM一般采用 IGBT作為功率開關(guān)器件，對接收到的控制信號經(jīng)光電耦合隔離后對 IGBT進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并同時(shí)具有過電流保護(hù)、過熱保護(hù)以及驅(qū)動(dòng)電源電壓不足時(shí)的保護(hù)等功能。電壓型逆變器的動(dòng)作原理可用如下圖所示機(jī)械開關(guān)的動(dòng)作來說明。用功能與機(jī)械開關(guān)類似的逆變器開關(guān)元件取代機(jī)械開關(guān)，即得到單相逆變電路。 (2)v／ f 控制 v／ f 控制是在改變變頻器輸出電壓頻率的同時(shí)改變輸出電壓的幅值，以維持電動(dòng)機(jī)磁通基本恒定，從而在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)，使電動(dòng)機(jī)的效率、功率因數(shù)不下降 。 三相交流異步電動(dòng)機(jī)在工作過程中鐵心磁通處于接近飽和狀態(tài)從而使鐵心材料得到充分利用。在勵(lì)磁不足時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將降低，而勵(lì)磁過強(qiáng)時(shí)又會使鐵心中的磁通處于飽和狀態(tài)，使電動(dòng)機(jī)中流過很大的勵(lì)磁電流，增加電動(dòng)機(jī)的功率損耗，降低電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)。 異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢 E的有效值為 則 式中 kr定子繞組的繞組系數(shù)； Nt每相定子繞組的匝數(shù)； f定子電源的頻率 (HZ)； Φm鐵心中每極磁通的最大值 (Wb) 顯然，要使電動(dòng)機(jī)的磁通在整個(gè)調(diào)速過程中保持不變，只要在改變電源頻率的同時(shí)改變電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢 E，使其滿足 E/ｆ為常數(shù)即可。 由于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電路中存在定子阻抗上的壓降，尤其是當(dāng)電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢較低，定子阻抗上的壓降不能忽略。 為了政善在低頻時(shí)的轉(zhuǎn)矩特性，可采用補(bǔ)償電源電壓的方法。 變頻器的轉(zhuǎn)矩增強(qiáng)功能可分為起始轉(zhuǎn)矩增強(qiáng)功能和全范圍轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能。而具有全范圍轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能的變頻器中，電壓補(bǔ)償是在電動(dòng)機(jī)的整個(gè)運(yùn)行范圍中進(jìn)行的：采用這種控制方式的變頻器的性能接近于 U/f控制的變頻器，新系列 v/f控制的變頻器大多具有這種功能。 (3)脈沖寬度調(diào)制 (PWM)技術(shù) 實(shí)現(xiàn)變頻變壓的方法有種 ,目前應(yīng)用較多的是脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，簡稱 PWM技術(shù)。 PWM的輸出電壓基本波形如下圖所示。在半周中保持脈沖寬度不變而改變脈沖個(gè)數(shù)，或保持脈沖個(gè)數(shù)不變而改變脈沖寬度，均可改變半周內(nèi)輸出電壓的平均值，從而達(dá)到改變輸出電壓有效值的目的。如果使整個(gè)半周內(nèi)脈沖寬度按正弦規(guī)律變化，即使脈沖寬度先逐步增大，然后再逐漸減小，則輸出電壓也會按正弦規(guī)律變化。 在每半個(gè)周期內(nèi)輸出若干個(gè)寬度不同的矩形脈沖波，每一矩形波的面積近似對應(yīng)正弦波各相應(yīng)局部波形下的面積，則輸出電壓可近似認(rèn)為與正弦波等效。 SPWM的原理 3變頻器的功能 下面以通用變頻器為例，按用途將變頻器的主要功能進(jìn)行分類并加以簡要介紹。為提高系統(tǒng)的性能，具有全范圍轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能的變頻器在電動(dòng)機(jī)的加速、減速和正常運(yùn)行的所有區(qū)域中可以根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)調(diào)節(jié) v/ f值，對電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行補(bǔ)償。 加速過程和恒速運(yùn)行過程中的防失速功能的基本作用是：當(dāng)電動(dòng)機(jī)由于加速過快或負(fù)載過大等原因出現(xiàn)過電流現(xiàn)象時(shí)，變頻器將自動(dòng)降低輸出頻率，以避免出現(xiàn)變頻器因過電流保護(hù)電路動(dòng)作而停止工作。 減速過程的防失速功能的基本作用是：在過電壓保護(hù)電路動(dòng)作之前暫停降低變頻器的輸出頻率或減小輸出頻率的降低速率，達(dá)到防止失速的目的。利用該功能可以對電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩極限值進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到該設(shè)定值時(shí)，變頻器停止工作并發(fā)出報(bào)警信號。 5)自動(dòng)電壓調(diào)整功能當(dāng)電源電壓下降時(shí)，使用自動(dòng)電壓調(diào)整功能可以維持電動(dòng)機(jī)的高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 7)運(yùn)行狀態(tài)檢測顯示功能 運(yùn)行狀態(tài)檢測顯示功能主要用于檢測變頻器的工作狀態(tài)，使操作者及時(shí)了解變頻器的工作狀態(tài)這些功能的名稱和內(nèi)容見下表： (2)頻率設(shè)定功能 1)給定頻率的設(shè)定方法 與給定信號對應(yīng)的變頻器的工作頻率稱為給定頻率，通用變頻器給定頻率的設(shè)定通常采用以下三種方法： ①面板給定 利用操作面板上的數(shù)字增加鍵和數(shù)字減少鍵進(jìn)行頻率的數(shù)字量給定或調(diào)整。 ②預(yù)置給定 通過程序預(yù)置的方法預(yù)置給定頻率。 ③外接給定 從控制接線端上，引入外部的電壓或電流信號進(jìn)行頻率給定，這種方法常用于遠(yuǎn)程控制的情況。下面“ VT210S系列變頻器為例，說明其接線情況。而當(dāng)外接給定信號為電流信號時(shí)，將外接信號線接到 FSICOM端子上。 ②最高頻率 fmax 當(dāng)頻率給定信號為最大時(shí)，變頻器的給定頻率稱為最高頻率。設(shè)與 fH fL對應(yīng)的給定信號分別是 XH， XL ，則上限頻率的定義是：當(dāng) X XH時(shí)， fx= fH,下限頻率的定義是； X XL時(shí) fx = XL如下圖所示； 上限頻率與下限頻率 4)載波頻率 采用 PWM技術(shù)的變頻器的輸出電壓是一系列脈沖，輸出脈沖的頻率稱為變頻器的載波頻率。為降低噪聲或干擾，用戶可在一定范圍內(nèi)調(diào)整載波頻率，但改變載波頻率往往會影響變頻器的特性。變頻器可根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的特點(diǎn)和要求，預(yù)先一次性的設(shè)定一個(gè)甑動(dòng)頻率，每次點(diǎn)動(dòng)時(shí)都在該頻率下運(yùn)行，而不必變動(dòng)已經(jīng)設(shè)定好的給定頻率。 不同的變頻器對升速時(shí)間的定義不太一致，一般分兩種情況：一種是工作頻率從 0 Hz上升到基本頻率所需的時(shí)問；另一種是工作頻率從 0 Hz上升到最高頻率所需的時(shí)間。 從減小電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的角度來說，