低壓變頻器的工作原理基于交-直-交變換技術(shù)，通過(guò)控制電源頻率和電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的精確調(diào)速。其核心過(guò)程包括整流、濾波、逆變和控制四個(gè)階段，具體如下：

 

 一、基本工作原理

1. 整流階段  

   交流電源(通常為220V或380V)輸入后，通過(guò)整流器(如不可控全波整流橋)轉(zhuǎn)換為直流電。整流器由二極管組成，將交流正弦波整流為脈動(dòng)直流電。

 

2. 濾波階段  

   整流后的脈動(dòng)直流電通過(guò)電容或電感濾波，去除諧波成分，形成穩(wěn)定的直流電源。中間電路(如電解電容)儲(chǔ)能并平滑電壓，為逆變器提供可靠輸入。

 

3. 逆變階段  

   逆變器利用功率開(kāi)關(guān)器件(如IGBT)將直流電轉(zhuǎn)換為可調(diào)頻率和電壓的交流電。通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)控制，采用脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)生成近似正弦波的輸出電壓，驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

 

4. 控制階段  

   控制單元(含微處理器和傳感器)根據(jù)設(shè)定參數(shù)和反饋信號(hào)(如電流、轉(zhuǎn)速)，計(jì)算開(kāi)關(guān)模式，動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出頻率和電壓，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的精確控制。

 

 二、主要控制方式

1. 正弦脈寬調(diào)制(SPWM)  

   - 通過(guò)調(diào)整脈沖寬度生成正弦波形，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。  

   - 適用于一般傳動(dòng)場(chǎng)景，但在低頻時(shí)轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降影響，性能下降。

 

2. 電壓空間矢量(SVPWM)  

   - 以三相波形整體生成，逼近理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，提高動(dòng)態(tài)精度。  

   - 引入頻率補(bǔ)償和磁鏈估算，改善低速性能，但控制電路較復(fù)雜。

 

3. 矢量控制  

   - 將定子電流分解為轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量，獨(dú)立控制。  

   - 實(shí)現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩輸出(如1Hz時(shí)轉(zhuǎn)矩達(dá)額定值150%)，響應(yīng)速度快，適用于高精度應(yīng)用。

 

4. 直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)  

   - 直接控制電機(jī)磁鏈和轉(zhuǎn)矩，無(wú)需復(fù)雜坐標(biāo)變換。  

   - 動(dòng)態(tài)性能優(yōu)異，適用于大功率傳動(dòng)(如電力機(jī)車(chē))。

 

 三、典型應(yīng)用場(chǎng)景

- 工業(yè)自動(dòng)化：控制泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和高效運(yùn)行。  

- 暖通空調(diào)(HVAC)：動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，優(yōu)化能耗。  

- 水處理系統(tǒng)：精確控制供水量和壓力，降低運(yùn)行成本。

 

 四、技術(shù)優(yōu)勢(shì)

- 節(jié)能：通過(guò)變頻調(diào)速替代擋板/閥門(mén)調(diào)節(jié)，顯著降低能耗(如轉(zhuǎn)速降至50%時(shí)，耗電量減少約87.5%)。  

- 保護(hù)功能：內(nèi)置過(guò)流、過(guò)壓和溫度保護(hù)，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。  

- 軟啟動(dòng)：減少電網(wǎng)沖擊，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。