1.2　變頻器的基本結(jié)構(gòu)與原理

如前所述，變頻器通過(guò)改變交流電源的頻率來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。變頻器的種類很多，主要可分為兩類：交-直-交型變頻器和交-交型變頻器。

1.2.1　交-直-交型變頻器的結(jié)構(gòu)與原理

交-直-交型變頻器利用電路先將工頻電源轉(zhuǎn)換成直流電源，再將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率可變的交流電源，然后提供給電動(dòng)機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)輸出電源的頻率來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。交-直-交型變頻器的典型結(jié)構(gòu)框圖如圖1-2所示。

下面對(duì)照?qǐng)D1-2所示框圖說(shuō)明交-直-交型變頻器的工作原理。

三相或單相工頻交流電源經(jīng)整流電路轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流電，直流電再經(jīng)中間電路進(jìn)行濾波平滑，然后送到逆變電路，與此同時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后送到逆變電路，在驅(qū)動(dòng)脈沖的控制下，逆變電路將直流電轉(zhuǎn)換成頻率可變的交流電并送給電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。改變逆變電路輸出交流電的頻率，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。

整流電路、中間電路和逆變電路構(gòu)成變頻器的主電路，用來(lái)完成交-直-交的轉(zhuǎn)換。由于主電路工作在高電壓大電流狀態(tài)，為了保護(hù)主電路，變頻器通常設(shè)有主電路電壓檢測(cè)和輸出電流檢測(cè)電路，當(dāng)主電路電壓過(guò)高或過(guò)低時(shí)，電壓檢測(cè)電路則將該情況反映給控制電路，當(dāng)變頻器輸出電流過(guò)大（如電動(dòng)機(jī)負(fù)荷大）時(shí)，電流取樣元件或電路會(huì)產(chǎn)生過(guò)流信號(hào)，經(jīng)電流檢測(cè)電路處理后也送到控制電路。當(dāng)主電路電壓不正常或輸出電流過(guò)大時(shí)，控制電路通過(guò)檢測(cè)電路獲得該情況后，會(huì)根據(jù)設(shè)定的程序做出相應(yīng)的控制，如讓變頻器主電路停止工作，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警指示。

控制電路是變頻器的控制中心，當(dāng)它接收到輸入調(diào)節(jié)裝置或通信接口送來(lái)的指令信號(hào)后，會(huì)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)去控制主電路，使主電路按設(shè)定的要求工作；同時(shí)，控制電路還會(huì)將有關(guān)的設(shè)置和機(jī)器狀態(tài)信息送到顯示裝置，以顯示有關(guān)信息，便于用戶操作或了解變頻器的工作情況。

變頻器的顯示裝置一般采用顯示屏和指示燈；輸入調(diào)節(jié)裝置主要包括按鈕、開關(guān)和旋鈕等；通信接口用來(lái)與其他設(shè)備（如可編程控制器PLC）進(jìn)行通信，接收它們發(fā)送過(guò)來(lái)的信息，同時(shí)還將變頻器的有關(guān)信息反饋給這些設(shè)備。

1.2.2　交-交型變頻器的結(jié)構(gòu)與原理

交-交型變頻器利用電路直接將工頻電源轉(zhuǎn)換成頻率可變的交流電源并提供給電動(dòng)機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)輸出電源的頻率來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。交-交型變頻器的結(jié)構(gòu)框圖如圖1-3所示。從圖中可以看出，交-交型變頻器與交-直-交型變頻器的主電路不同，它采用交-交變頻電路直接將工頻電源轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流電源，以此方式進(jìn)行變頻調(diào)速。

交-交變頻電路一般只能將輸入交流電頻率降低輸出，而工頻電源頻率本來(lái)就低，所以交-交型變頻器的調(diào)速范圍很窄。另外，這種變頻器要采用大量的晶閘管等電力電子器件，導(dǎo)致裝置體積大、成本高，故交-交型變頻器的應(yīng)用遠(yuǎn)沒(méi)有交-直-交型變頻器廣泛。因此，本書主要介紹交-直-交型變頻器。