技術(shù)貼：變頻器六大基本功能

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變頻器（Variable-frequencyDrive，VFD），全稱變頻調(diào)速器，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。變頻器是三相電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備之一，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，其作用和地位舉足輕重，不可或缺。

變頻器主要具有以下功能：

一、軟起動(dòng)節(jié)能

電機(jī)硬啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過(guò)高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)時(shí)對(duì)擋板和閥門(mén)的損害極大，對(duì)設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開(kāi)始，最大值也不超過(guò)額定電流，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求，延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門(mén)的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。

變頻器在誕生之初，是針對(duì)最普遍使用的三相異步鼠籠式電動(dòng)機(jī)來(lái)做的，三相異步電動(dòng)機(jī)的速度公式是n=60f(1-s)/p，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的輸入頻率，進(jìn)而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是最徹底最方便可靠的方式。電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)的瞬間電流是正常穩(wěn)定運(yùn)行的6~8倍，降壓起動(dòng)是4~5倍，而變頻調(diào)速，不會(huì)超過(guò)1.5倍變頻器額定電流，無(wú)論是對(duì)電網(wǎng)沖擊，還是設(shè)備適應(yīng)性，其好處是顯而易見(jiàn)的。

二、無(wú)級(jí)調(diào)速軟

無(wú)級(jí)調(diào)速，就是無(wú)等級(jí)無(wú)臺(tái)階的調(diào)速，從零速起動(dòng)到最高速度，以及從最高速度降到零速，一氣呵成，速度曲線連續(xù)、平滑、穩(wěn)定，極大的適應(yīng)了負(fù)載慣性，提高了多個(gè)機(jī)械設(shè)備相互間的適應(yīng)能力，提高了生產(chǎn)效率，大大降低了機(jī)械摩擦、振動(dòng)和噪音，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命，降低了維護(hù)成本。普通變頻器輸出頻率都在0.00Hz~400.00Hz左右，頻率分辨率都在0.01Hz，有些到達(dá)650.00Hz，高頻的變頻器可以輸出達(dá)到5000Hz，已經(jīng)完全覆蓋工業(yè)調(diào)速的所有范圍。

在變頻器誕生之前，我們已經(jīng)有很多機(jī)械調(diào)速方式，在我們的日常生活中隨處可見(jiàn)，如大小齒輪，皮帶，減速機(jī)等等，而這些調(diào)速方式，每次只能輸出一個(gè)固定比例的速度，要想頻繁改變速度就不是那么容易，當(dāng)然還有滑差電機(jī)的方式，但畢竟使用范圍有限，而且維護(hù)和成本較高。隨著晶體管、微處理芯片等核心元器件的出現(xiàn)，促使無(wú)級(jí)調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破。變頻器的誕生是順應(yīng)工業(yè)自動(dòng)化水平需要和多個(gè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的結(jié)果。

三、變頻節(jié)能

為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)，都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，除達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費(fèi)。風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過(guò)調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門(mén)開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門(mén)的截流過(guò)程中。當(dāng)使用變頻調(diào)速時(shí)，如果流量要求減小，通過(guò)降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。以風(fēng)機(jī)水泵型負(fù)載的節(jié)能的例子來(lái)說(shuō)：一臺(tái)離心泵電機(jī)功率為55千瓦，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時(shí)，其耗電量為28.16千瓦，省電48.8％，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的l／2時(shí)，其耗電量為6.875千瓦，省電87.5％。

變頻器的節(jié)能功能，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用與各種工業(yè)和民用生產(chǎn)生活中，尤其將變頻器用于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)更為突出，例如風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)、泵、螺旋槳負(fù)載，這是由此類(lèi)負(fù)載轉(zhuǎn)矩曲線決定的。在低速時(shí)由于流體的流速低，所以負(fù)載轉(zhuǎn)矩很小，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，流速增快，負(fù)載轉(zhuǎn)矩和功率也越來(lái)越大。

四、設(shè)備及自我保護(hù)功能

大家知道，在實(shí)際設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，常常會(huì)有多種因素導(dǎo)致各種故障和設(shè)備損壞，如果能夠進(jìn)行智能檢測(cè)，和自動(dòng)報(bào)警及保護(hù)，將是非常有必要的，例如欠電壓、過(guò)電壓、雷擊、過(guò)載、負(fù)載堵轉(zhuǎn)、溫度過(guò)高、通信故障、電磁干擾、電源缺相、電機(jī)缺相、負(fù)載短路、接地短路等等，有些故障是致命的，一旦出現(xiàn)，后果不堪設(shè)想。

變頻器在研發(fā)過(guò)程中，首先出于對(duì)變頻器自身內(nèi)部器件安全性考慮，就加入了多重檢測(cè)和保護(hù)，例如變頻器逆變模塊的允許最大電流一般不會(huì)超過(guò)額定的2倍，電解電容允許的最高溫度為85℃，電磁兼容設(shè)計(jì)等等，再加上會(huì)負(fù)載側(cè)的檢測(cè)和反饋（如電機(jī)溫度檢測(cè)及保護(hù)、瞬時(shí)掉電不停機(jī)等），使得今天的變頻器高度智能化，不僅能保護(hù)自身的安全正常使用，也大大保護(hù)了前后級(jí)設(shè)備的安全運(yùn)行。

五、功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能

無(wú)功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無(wú)功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)重。

使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，從而減少了無(wú)功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。

六、自動(dòng)化控制功能

今天的變頻器的控制功能已經(jīng)非常齊全，可以很好的配合其他控制設(shè)備和儀器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化組網(wǎng)的集中實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，如配合DCS，PLC，傳感器，HMI，CNC，上位機(jī)，伺服驅(qū)動(dòng)器等等，大大提高了生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度，節(jié)省了人力物力，提高了效率，降低了成本。例如變頻器可以有多種頻率給定方式，如數(shù)字設(shè)定，電位器，外部模擬量（0~10V，4~20mA），多段速，PID等方式，可以外搭各種控制器、反饋信號(hào)的頻率指令，遠(yuǎn)程/本地控制切換，方便了用戶的多種控制需要，還有一些公司，陸續(xù)推出多款行業(yè)專(zhuān)機(jī)，針對(duì)一些細(xì)分行業(yè)用戶進(jìn)行個(gè)性化定制開(kāi)發(fā)，一體化開(kāi)發(fā)，為用戶節(jié)省了選型的麻煩系統(tǒng)兼容性的問(wèn)題，節(jié)約了成本。

變頻器，是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域重要的一員。隨著中國(guó)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，中國(guó)優(yōu)秀變頻器品牌的產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性，在一些方面已經(jīng)超越了很多國(guó)外品牌，而且國(guó)產(chǎn)品牌市場(chǎng)份額逐步提升。

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