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變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù),通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(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)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(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,如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。
變頻器(Variable-frequency Drive,縮寫:VFD),也稱為變頻驅(qū)動器或驅(qū)動控制器,可譯作Inverter(和逆變器的英文相同)。變頻器是可調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)的一種,是應(yīng)用變頻驅(qū)動技術(shù)改變交流電動機(jī)工作電壓的頻率和幅度,來平滑控制交流電動機(jī)速度及轉(zhuǎn)矩,常見的是輸入及輸出都是交流電的交流/交流轉(zhuǎn)換器。
在變頻器出現(xiàn)之前,要調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速的應(yīng)用需透過直流電動機(jī)才能完成,不然就是要透過利用內(nèi)建耦合機(jī)的VS電動機(jī),在運(yùn)轉(zhuǎn)中用耦合機(jī)使電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速下降,變頻器簡化了上述的工作,縮小了設(shè)備體積,大幅度降低了維修率。不過變頻器的電源線及電動機(jī)線上面有高頻切換的訊號,會造成電磁干擾,而變頻器輸入側(cè)的功率因素一般不佳,會產(chǎn)生電源端的諧波。
變頻器的應(yīng)用范圍很廣,從小型家電到大型的礦場研磨機(jī)及壓縮機(jī)。約1/3的能量是消耗在驅(qū)動定速離心泵、風(fēng)扇及壓縮機(jī)的電動機(jī)上,而變頻器的市場滲透率仍不算高。能源效率的顯著提升是使用變頻器的主要原因之一。
變頻器技術(shù)和電力電子有密切關(guān)系,包括半導(dǎo)體切換元件、變頻器拓?fù)?、控制及模擬技術(shù)、以及控制硬件及固件的進(jìn)步等。
變頻技術(shù)誕生背景是交流電機(jī)無級調(diào)速的廣泛需求。傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)因體積大故障率高而應(yīng)用受限。
20世紀(jì)60年代以后,電力電子器件普遍應(yīng)用了晶閘管及其升級產(chǎn)品。但其調(diào)速性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足需要。
20世紀(jì)70年代始,脈寬調(diào)制變壓變頻(PWM-VVVF)調(diào)速的研究得到突破,20世紀(jì)80年代以后微處理器技術(shù)的完善使得各種優(yōu)化算法得以容易的實(shí)現(xiàn)。
20世紀(jì)80年代中后期,美、日、德、英等發(fā)達(dá)國家的 VVVF變頻器技術(shù)實(shí)用化,商品投入市場,得到了廣泛應(yīng)用。 早的變頻器可能是日本人買了英國專研制的。不過美國和德國憑借電子元件生產(chǎn)和電子技術(shù)的優(yōu)勢,產(chǎn)品迅速搶占市場。
步入21世紀(jì)后,國產(chǎn)變頻器逐步崛起,現(xiàn)已逐漸搶占市場。上海和深圳成為國產(chǎn)變頻器發(fā)展的前沿陣地,涌現(xiàn)出了像匯川變頻器、英威騰變頻器、安邦信變頻器、歐瑞變頻器等一批國產(chǎn)變頻器。其中安邦信變頻器成立于1998年,是我國早生產(chǎn)變頻器的廠家之一。十幾年來,安邦信人以渾厚的文化底蘊(yùn)作基石,支撐著成長,企業(yè)較早通過TUV機(jī)構(gòu)ISO9000質(zhì)量體系認(rèn)證,被授予“國企業(yè)”, 多年被評為 “中國變頻器用戶滿意國內(nèi)品牌”。
變頻器通常分為4部分:整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。
整流單元:將工作頻率固定的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。
高容量電容:存儲轉(zhuǎn)換后的電能。
逆變器:由大功率開關(guān)晶體管陣列組成電子開關(guān),將直流電轉(zhuǎn)化成不同頻率、寬度、幅度的方波。
控制器:按設(shè)定的程序工作,控制輸出方波的幅度與脈寬,使疊加為近似正弦波的交流電,驅(qū)動交流電動機(jī)。
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KEB CAN OPEROTOR變頻器通訊面板
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