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不同類型變頻器的調(diào)速原理
市場(chǎng)上有兩種主要類型的變頻驅(qū)動(dòng)器：機(jī)械和電氣,。
機(jī)械VFD包括以下子類型：
可變螺距驅(qū)動(dòng) - 皮帶和皮帶輪驅(qū)動(dòng),，其中一個(gè)或兩個(gè)皮帶輪的節(jié)圓直徑可調(diào),，提供多比率,，因此輸出速度可變。
牽引驅(qū)動(dòng) - 兩個(gè)配合金屬滾輪的接觸路徑直徑可調(diào),，提供多比率,，因此輸出速度可變。
液壓靜液壓傳動(dòng) - 正排量液壓泵和馬達(dá),，其中泵的容積流體輸出通過閥門或通過改變排量來改變,。
液壓流體動(dòng)力驅(qū)動(dòng)或液力偶合器 - 兩個(gè)與液壓油連接在一起的葉輪。通過改變流體的體積,，可以改變從初級(jí)到輸出的耦合程度,，從而獲得可變的速度。
液壓水力粘性驅(qū)動(dòng)器 - 輸入軸上的多個(gè)圓盤壓在輸出軸上相應(yīng)數(shù)量的圓盤上,。圓盤之間有一層油膜,。通過改變將盤擠壓在一起的壓力，可以改變扭矩傳遞,，從而實(shí)現(xiàn)變速操作,。
工業(yè)中使用的常見的機(jī)械VFD是流體耦合。
電子VFD包括以下子類型：
渦流耦合 - 位于定速電機(jī)和從動(dòng)機(jī)器之間,。它由一個(gè)固定速度的轉(zhuǎn)子和一個(gè)由小氣隙隔開的變速轉(zhuǎn)子組成,。勵(lì)磁繞組設(shè)置在其中一個(gè)轉(zhuǎn)子上，以產(chǎn)生將轉(zhuǎn)子連接在一起并確定傳遞的轉(zhuǎn)矩的磁場(chǎng),。類似地,，通過流體耦合和液體粘性驅(qū)動(dòng)，這些VFD的效率與（1-S）成比例,。因此,，隨著轉(zhuǎn)子之間的速度差增加,，效率降低。
直流驅(qū)動(dòng)器和相應(yīng)的直流電機(jī)：直流轉(zhuǎn)換器將電源交流電轉(zhuǎn)換為可變幅度直流電壓,，該電壓提供給直流電機(jī)的電樞繞組,。類似的轉(zhuǎn)換過程用于向并聯(lián)勵(lì)磁繞組提供可變幅度的直流電壓。通常,，電動(dòng)機(jī)速度低于電動(dòng)機(jī)基本速度時(shí),，勵(lì)磁電流保持恒定，同時(shí)改變電樞電流以控制直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出,。如果VFD具有兩個(gè)反并聯(lián)整流橋,，則可以使其*再生。
Dc驅(qū)動(dòng)器通常使用晶閘管技術(shù),，可用于上面列出的所有非危險(xiǎn)區(qū)域的應(yīng)用,。從電力網(wǎng)絡(luò)的角度來看，直流驅(qū)動(dòng)器以功率因數(shù)運(yùn)行如果使用全波橋,，那么隨著電機(jī)速度的降低而降低,，并且注入大約與1 / n大小成比例的諧波電流，其中n = 6k±1且k = 1,，2,，3 。,。,。。,。,。 通過使用12，18,，24或36個(gè)脈沖系統(tǒng),，通過并聯(lián)或串聯(lián)使用多個(gè)六脈沖電橋，并且其中每個(gè)電橋由相移的轉(zhuǎn)換器變壓器上的合適的單獨(dú)的次級(jí)電源供電,，可以實(shí)現(xiàn)諧波抑制,。
交流變頻器有三種主要類型：
直接轉(zhuǎn)換：此類型包括循環(huán)轉(zhuǎn)換器和其他矩陣拓?fù)洌渲休斎虢涣麟娫丛谝粋€(gè)階段轉(zhuǎn)換為可變交流電源,。這些VFD中常見的是循環(huán)變流器,，用于控制具有拉絲或無刷勵(lì)磁的同步電動(dòng)機(jī)。這些VFD用于電機(jī)速度低且扭矩要求高的應(yīng)用中,。這些應(yīng)用的例子是用于主螺桿,，金屬軋機(jī)VFD，礦石研磨機(jī)和礦用卷繞機(jī)的船舶推進(jìn)VFD,。這些VFD的大負(fù)面特征是在電機(jī)電路中流動(dòng)的大諧波電流,，尤其是流入網(wǎng)絡(luò)的大諧波電流,。目前，循環(huán)變流器基于晶閘管技術(shù),，
電流源：這種類型的VFD是兩級(jí)轉(zhuǎn)換,。首先，輸入交流電源在直流鏈路電抗器中轉(zhuǎn)換為中間直流電流,。調(diào)節(jié)該電流的大小以匹配所需的電動(dòng)機(jī)電流,，以確保所需的扭矩輸出。第二級(jí)是輸出逆變器,，它根據(jù)需要將中間直流電流切換到電動(dòng)機(jī)的每個(gè)相位,。轉(zhuǎn)換器和逆變器都是*再生的?？刂仆诫妱?dòng)機(jī)的電流源VFD也稱為負(fù)載換向變換器（LCI）VFD,，并且通常使用晶閘管技術(shù)。因此,，從電力網(wǎng)絡(luò)的角度來看,，LCI VFD的行為類似于具有固有功率因數(shù)和諧波電流注入特性的直流驅(qū)動(dòng)器。與其他交流或直流驅(qū)動(dòng)器相比,，VFD性能不是很動(dòng)態(tài),，因?yàn)殡娏鞅粡?qiáng)制插入中間鏈路中的大電感,，因此僅適用于風(fēng)扇和泵類型負(fù)載,。由于方波電流形狀和在低于8Hz的頻率下工作時(shí)使用的控制原理，該VFD還受到扭矩脈動(dòng)的影響,。
電壓源：此類型也是兩級(jí)轉(zhuǎn)換,，首先將輸入交流電源轉(zhuǎn)換為直流鏈路電容上的中間直流電壓。第二級(jí)是輸出逆變器,，它根據(jù)所用控制算法的要求將中間直流電壓切換到電動(dòng)機(jī)的每個(gè)相位,。VFD中采用的控制算法可以是：開環(huán)或頻率控制：在該算法中，控制變量是電機(jī)電壓和逆變器輸出頻率,。在大多數(shù)速度范圍內(nèi),，電動(dòng)機(jī)電壓被控制為輸出頻率的線性函數(shù)，以試圖保持電動(dòng)機(jī)磁通量恒定,。這兩個(gè)參考參數(shù)都被饋入脈沖寬度調(diào)制器,，以產(chǎn)生提供給電動(dòng)機(jī)定子繞組的脈沖序列。值得注意的是,，該控制方法沒有利用來自電動(dòng)機(jī)軸的任何反饋,，例如控制回路內(nèi)的速度或位置，因此不能以任何精度控制扭矩,。這種類型的VFD適用于任何非動(dòng)態(tài)應(yīng)用,，不需要高精度或高精度,。它適用于交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。磁通矢量控制：在該算法中,，需要知道轉(zhuǎn)子磁通相對(duì)于定子的空間角位置和速度,。因此，諸如脈沖編碼器的反饋裝置連接到電動(dòng)機(jī)軸,。通過VFD中的控制軟件內(nèi)的數(shù)學(xué)模型,，測(cè)量的相電流和轉(zhuǎn)子速度用于計(jì)算脈沖寬度調(diào)制器的電壓和頻率的控制變量。調(diào)制器產(chǎn)生提供給電動(dòng)機(jī)定子繞組的脈沖序列,。該控制算法是開環(huán)控制的主要改進(jìn),，因?yàn)樗哂辛己玫呐ぞ仨憫?yīng)，精確的速度控制,，零速時(shí)的全扭矩以及接近直流驅(qū)動(dòng)的性能,。的磁通矢量VFD適用于不需要高性能的任何應(yīng)用。適用于交流異步感應(yīng)電機(jī),。直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）：在該算法中,，測(cè)量的相電流和相電壓用于VFD控制軟件中的數(shù)學(xué)自適應(yīng)電機(jī)模型，以計(jì)算電機(jī)中的電機(jī)速度,，轉(zhuǎn)矩和磁通,。該電機(jī)模型對(duì)于算法的成功和低電機(jī)速度性能至關(guān)重要。每25微秒將扭矩和磁通量分別與轉(zhuǎn)矩參考值和磁通參考值進(jìn)行比較,，以生成狀態(tài)信號(hào),。這些狀態(tài)信號(hào)使用兩級(jí)磁滯控制方法計(jì)算，并成為佳脈沖選擇器的輸入,，該脈沖選擇器產(chǎn)生提供給電機(jī)定子繞組的脈沖,。這種高速切換是直接轉(zhuǎn)矩控制成功和性能的基礎(chǔ)。因此,，不需要測(cè)量速度信號(hào)或脈沖寬度調(diào)制器,。這種類型的VFD與交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一起使用，并且使用備用軟件,，也能夠控制異步電動(dòng)機(jī),。