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不同類型變頻器的調速原理
市場上有兩種主要類型的變頻驅動器：機械和電氣。
機械VFD包括以下子類型：
可變螺距驅動 - 皮帶和皮帶輪驅動，其中一個或兩個皮帶輪的節圓直徑可調，提供多比率，因此輸出速度可變。
牽引驅動 - 兩個配合金屬滾輪的接觸路徑直徑可調，提供多比率，因此輸出速度可變。
液壓靜液壓傳動 - 正排量液壓泵和馬達，其中泵的容積流體輸出通過閥門或通過改變排量來改變。
液壓流體動力驅動或液力偶合器 - 兩個與液壓油連接在一起的葉輪。通過改變流體的體積，可以改變從初級到輸出的耦合程度，從而獲得可變的速度。
液壓水力粘性驅動器 - 輸入軸上的多個圓盤壓在輸出軸上相應數量的圓盤上。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，從而實現變速操作。
工業中使用的常見的機械VFD是流體耦合。
電子VFD包括以下子類型：
渦流耦合 - 位于定速電機和從動機器之間。它由一個固定速度的轉子和一個由小氣隙隔開的變速轉子組成。勵磁繞組設置在其中一個轉子上，以產生將轉子連接在一起并確定傳遞的轉矩的磁場。類似地，通過流體耦合和液體粘性驅動，這些VFD的效率與（1-S）成比例。因此，隨著轉子之間的速度差增加，效率降低。
直流驅動器和相應的直流電機：直流轉換器將電源交流電轉換為可變幅度直流電壓，該電壓提供給直流電機的電樞繞組。類似的轉換過程用于向并聯勵磁繞組提供可變幅度的直流電壓。通常，電動機速度低于電動機基本速度時，勵磁電流保持恒定，同時改變電樞電流以控制直流電動機的轉矩輸出。如果VFD具有兩個反并聯整流橋，則可以使其*再生。
Dc驅動器通常使用晶閘管技術，可用于上面列出的所有非危險區域的應用。從電力網絡的角度來看，直流驅動器以功率因數運行如果使用全波橋，那么隨著電機速度的降低而降低，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個脈沖系統，通過并聯或串聯使用多個六脈沖電橋，并且其中每個電橋由相移的轉換器變壓器上的合適的單獨的次級電源供電，可以實現諧波抑制。
交流變頻器有三種主要類型：
直接轉換：此類型包括循環轉換器和其他矩陣拓撲，其中輸入交流電源在一個階段轉換為可變交流電源。這些VFD中常見的是循環變流器，用于控制具有拉絲或無刷勵磁的同步電動機。這些VFD用于電機速度低且扭矩要求高的應用中。這些應用的例子是用于主螺桿，金屬軋機VFD，礦石研磨機和礦用卷繞機的船舶推進VFD。這些VFD的大負面特征是在電機電路中流動的大諧波電流，尤其是流入網絡的大諧波電流。目前，循環變流器基于晶閘管技術，
電流源：這種類型的VFD是兩級轉換。首先，輸入交流電源在直流鏈路電抗器中轉換為中間直流電流。調節該電流的大小以匹配所需的電動機電流，以確保所需的扭矩輸出。第二級是輸出逆變器，它根據需要將中間直流電流切換到電動機的每個相位。轉換器和逆變器都是*再生的。控制同步電動機的電流源VFD也稱為負載換向變換器（LCI）VFD，并且通常使用晶閘管技術。因此，從電力網絡的角度來看，LCI VFD的行為類似于具有固有功率因數和諧波電流注入特性的直流驅動器。與其他交流或直流驅動器相比，VFD性能不是很動態，因為電流被強制插入中間鏈路中的大電感，因此僅適用于風扇和泵類型負載。由于方波電流形狀和在低于8Hz的頻率下工作時使用的控制原理，該VFD還受到扭矩脈動的影響。
電壓源：此類型也是兩級轉換，首先將輸入交流電源轉換為直流鏈路電容上的中間直流電壓。第二級是輸出逆變器，它根據所用控制算法的要求將中間直流電壓切換到電動機的每個相位。VFD中采用的控制算法可以是：開環或頻率控制：在該算法中，控制變量是電機電壓和逆變器輸出頻率。在大多數速度范圍內，電動機電壓被控制為輸出頻率的線性函數，以試圖保持電動機磁通量恒定。這兩個參考參數都被饋入脈沖寬度調制器，以產生提供給電動機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機軸的任何反饋，例如控制回路內的速度或位置，因此不能以任何精度控制扭矩。這種類型的VFD適用于任何非動態應用，不需要高精度或高精度。它適用于交流異步感應電動機。磁通矢量控制：在該算法中，需要知道轉子磁通相對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機軸。通過VFD中的控制軟件內的數學模型，測量的相電流和轉子速度用于計算脈沖寬度調制器的電壓和頻率的控制變量。調制器產生提供給電動機定子繞組的脈沖序列。該控制算法是開環控制的主要改進，因為它具有良好的扭矩響應，精確的速度控制，零速時的全扭矩以及接近直流驅動的性能。的磁通矢量VFD適用于不需要高性能的任何應用。適用于交流異步感應電機。直接轉矩控制（DTC）：在該算法中，測量的相電流和相電壓用于VFD控制軟件中的數學自適應電機模型，以計算電機中的電機速度，轉矩和磁通。該電機模型對于算法的成功和低電機速度性能至關重要。每25微秒將扭矩和磁通量分別與轉矩參考值和磁通參考值進行比較，以生成狀態信號。這些狀態信號使用兩級磁滯控制方法計算，并成為佳脈沖選擇器的輸入，該脈沖選擇器產生提供給電機定子繞組的脈沖。這種高速切換是直接轉矩控制成功和性能的基礎。因此，不需要測量速度信號或脈沖寬度調制器。這種類型的VFD與交流異步感應電動機一起使用，并且使用備用軟件，也能夠控制異步電動機。