每個電子(zi)愛好(hao)者(zhe)都遇到過 VFD 壹(yi)詞。VFD是Variable Frequency Drive的(de)縮寫(xie)，也(ye)稱(cheng)為Variable Speed Drives and Inverters。它(ta)的(de)主(zhu)要用(yong)途是管理(li)交(jiao)流(liu)電機(ji)的(de)速(su)度。簡而(er)言之(zhi)，它(ta)們(men)是(shi)電機(ji)控(kong)制器，可(ke)根(gen)據(ju)電機(ji)的(de)特定(ding)要求(qiu)調節提(ti)供(gong)給(gei)電機(ji)的(de)頻率和電壓(ya)。通常(chang)，VFD 原理(li)圖的(de)三個(ge)主(zhu)要組件(jian)是(shi)整流(liu)器、直流(liu)鏈路和逆(ni)變器(qi)。 

在這裏(li)，我(wo)們(men)探討了 VFD 橋接電路的(de)概念(nian)、VFD的(de)不同部分(fen)、類型及其優(you)缺(que)點(dian)。 

小型變頻器 

來(lai)源：-維(wei)基(ji)共享資(zi)源。

1.什(shen)麽(me)是VFD電路，它是(shi)如何(he)工(gong)作的(de)？

如上所(suo)述，變頻驅動(dong)器使(shi)交流(liu)電機(ji)規(gui)格(ge)以(yi)可(ke)變速(su)度工(gong)作。您應(ying)該註意(yi)到交流(liu)電機(ji)通(tong)過改變用(yong)於運行(xing)它的(de)電壓(ya)頻率來(lai)改變其(qi)速(su)度。這意(yi)味(wei)著(zhe)當(dang)您向(xiang)交流(liu)電機(ji)施(shi)加 50Hz 的(de)電壓(ya)時，電機(ji)以(yi)額(e)定(ding)速(su)度運行(xing)。但是(shi)，如果您使(shi)用的(de)輸(shu)入(ru)電壓(ya)超過 50 Hz，則(ze)發動(dong)機(ji)的(de)運行(xing)速(su)度會(hui)超過(guo)額(e)定(ding)轉速(su)。但如果您提供(gong)的(de)電壓(ya)頻率低(di)於 50 Hz，則(ze)電機(ji)運行(xing)緩(huan)慢(man)。

根(gen)據(ju) VFD 工(gong)作原(yuan)理(li)，電子(zi)控制(zhi)器(qi)改變發送到感(gan)應(ying)電機(ji)的(de)電壓(ya)頻率。隨(sui)著(zhe)先(xian)進微(wei)處(chu)理器(qi)的(de)發明(ming)，VFD 作為壹(yi)種(zhong)可(ke)變設(she)備運行(xing)，控制(zhi)電機(ji)的(de)速(su)度並在(zai)工(gong)作和(he)工(gong)作期(qi)間(jian)防(fang)止過電流(liu)。 

變頻驅動(dong)電路可(ke)確保電機(ji)在(zai)運行(xing)時產生過(guo)量(liang)電流(liu)，從而(er)有助於降低(di)公(gong)用事業(ye)成(cheng)本。目前，您會註意(yi)到VFD 原理(li)圖(tu)是(shi)用於控制(zhi)系(xi)統的(de)壹(yi)種(zhong)流(liu)行(xing)的(de)輸(shu)出晶體管類(lei)型。這種(zhong)轉換(huan)交流(liu)電源頻率的(de)電氣(qi)設(she)備，即(ji) VFD 電路，由(you)三部(bu)分(fen)組成(cheng)。這些(xie)部件(jian)是全(quan)波橋式整(zheng)流(liu)器、直流(liu)鏈路和逆(ni)變器(qi)。

（變頻電路的(de)工(gong)作原(yuan)理(li)）

來(lai)源：-維(wei)基(ji)共享 

三(san)相(xiang)變頻器的(de)基(ji)本電路框圖

三(san)個重要部(bu)分(fen)構成(cheng)了 VFD 的(de)框圖。這些(xie)部分(fen)包括

• 電源轉(zhuan)換(huan)區。

• 微(wei)處(chu)理器(qi)的(de)控制(zhi)部(bu)分(fen)負責 VFD 操(cao)作的(de)控制(zhi)。

• 功(gong)耗(hao)部分(fen)將交(jiao)流(liu)電壓(ya)更(geng)改為直(zhi)流(liu)電壓(ya)。此外(wai)，將直(zhi)流(liu)電變回(hui)三相(xiang)電壓(ya)。

（三相(xiang)變頻器）

來(lai)源：維(wei)基(ji)共享資(zi)源 

VFD電路由(you)三部(bu)分(fen)組成(cheng)

整流(liu)器 

它調(tiao)節(jie)輸(shu)入(ru)的(de)三相(xiang)交流(liu)電並將其(qi)轉(zhuan)換為直(zhi)流(liu)電。單(dan)相(xiang)低(di)功(gong)率 VFD 具有使(shi)用二(er)極管的(de)單相(xiang)整流(liu)電路。盡管如此(ci)，三(san)相(xiang) VFD 具有使(shi)用 SCR 的(de)三相(xiang)整流(liu)器電路，因為SCR有利於高正電壓(ya)和高功率應(ying)用。

直流(liu)中(zhong)間電路/直流(liu)濾波器

直(zhi)流(liu)電路提供(gong)平滑(hua)、改進的(de)直流(liu)電壓(ya)。此外(wai)，它(ta)被標(biao)記為包含(han)壹(yi)些(xie)電容(rong)器和(he)電感(gan)器的(de) DC-Link 或 DC 總(zong)線。在(zai) VFD 非穩(wen)態(tai)電路的(de)這壹(yi)部(bu)分(fen)中(zhong)，消(xiao)除了直流(liu)電源中(zhong)輸(shu)出引(yin)腳的(de)紋波段(duan)。

逆變器(qi)

逆變器(qi)協(xie)助打開和關閉(bi)直(zhi)流(liu)電，使(shi)電機(ji)獲(huo)得(de)類似(si)於交流(liu)電的(de)脈動(dong)電壓(ya)。控制交替率以改變施(shi)加到發動(dong)機(ji)的(de)模擬交流(liu)電的(de)頻率。這是(shi)至(zhi)關重(zhong)要的(de)，因為 VFD 電路的(de)主(zhu)要功(gong)能(neng)取(qu)決(jue)於此部(bu)分(fen)，而(er) VFD 使(shi)用全(quan)控逆變器(qi)電路。總(zong)之(zhi)，通(tong)過(guo)受(shou)控(kong)逆(ni)變電路，輸(shu)出交流(liu)電源的(de)波形允(yun)許電機(ji)運行(xing)。

2. 不同類型的(de) VFD

VFD 的(de)三種(zhong)主(zhu)要類(lei)型是VSI、CSI和PWM。

VSI

在這三(san)者中(zhong)，VSI（電壓(ya)源逆(ni)變器(qi)）是最(zui)常(chang)見(jian)的(de)類型。VSI 的(de)操作需(xu)要通(tong)過簡單(dan)的(de)二極管電橋和電容(rong)器將交(jiao)流(liu)信(xin)號轉換(huan)為直(zhi)流(liu)信(xin)號來(lai)儲存(cun)能(neng)量(liang)。然(ran)後逆變器(qi)利用保(bao)留(liu)的(de)電源來(lai)切換控(kong)制(zhi)以提供(gong)所(suo)需(xu)的(de)輸(shu)出。毫(hao)無(wu)疑(yi)問(wen)，使(shi)用 VSI 有利有弊。

（三(san)相(xiang)電壓(ya)源逆(ni)變器(qi)電路（VSI）

來(lai)源：維(wei)基(ji)共享資(zi)源   

好(hao)處(chu)

• VSI 的(de)生產和安(an)裝(zhuang)具(ju)有成(cheng)本效益(yi)。

• 此(ci)外(wai)，它(ta)還利用(yong)了多(duo)個(ge)電機(ji)控(kong)制設(she)施(shi)，可(ke)與(yu)單個 VSI 型 VFD 連(lian)接。

• 它具(ju)有良(liang)好(hao)的(de)速(su)度範(fan)圍。

• 設(she)計簡單(dan)而(er)不復(fu)雜(za)。

缺(que)點(dian)

• 輸(shu)出頻率會產生不(bu)同類型的(de)噪(zao)聲。

• 由(you)於齒槽(cao)效應(ying)，負載(zai)電機(ji)在(zai)啟動(dong)和停(ting)止情(qing)況下會(hui)出現抖(dou)動(dong)。

• 由(you)於控制(zhi)或降(jiang)低(di)電機(ji)速(su)度，導(dao)致(zhi)功率因數(shu)不佳(jia)。

電流(liu)源逆(ni)變器(qi) (CSI)

CSI（電流(liu)源反(fan)相(xiang)器）與(yu) VSI 不同，在引(yin)腳 3 上提供(gong)平滑(hua)的(de)電壓(ya)輸(shu)出。CSI 類型的(de)形成(cheng)取決(jue)於電流(liu)而(er)不是(shi)電壓(ya)。在此之(zhi)前(qian)，在(zai) CSI 中(zhong)，您可(ke)以使(shi)用 SCR 橋代替(ti)二極管橋式整(zheng)流(liu)器。作為電容(rong)器的(de)替代(dai)品(pin)，我(wo)們(men)使(shi)用電感(gan)器來(lai)分(fen)析輸(shu)出能(neng)量(liang)以獲(huo)得(de)平滑(hua)的(de)電流(liu)輸(shu)出。此外(wai)，CSI 能(neng)夠提供(gong)方(fang)波電流(liu)。

（電流(liu)源逆(ni)變器(qi)）

來(lai)源：-維(wei)基(ji)共享 

好(hao)處(chu)

• 首先，它支持(chi)更(geng)高馬力的(de)感(gan)應(ying)電機(ji)，其(qi)中(zhong) VSI 不夠用。

• 與(yu) VSI 相(xiang)比(bi)，它具有更(geng)高的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。 

• 最(zui)重要的(de)是，它(ta)具(ju)有出色的(de)再生能(neng)力(li)。

缺(que)點(dian)

• 大多(duo)數(shu)情(qing)況下，它(ta)會產生較(jiao)差的(de)功率因數(shu)。

• 此外(wai)，它(ta)會(hui)產生齒(chi)槽(cao)效應(ying)，運行(xing)時可(ke)能(neng)會(hui)晃動(dong)電機(ji)軸(zhou)。

• 最(zui)後，它(ta)不適合(he)多(duo)電機(ji)運行(xing)。

脈寬調制(zhi) (PWM)

PWM 型（脈寬調制(zhi)）也(ye)是(shi)改進型。通過PWM壓控(kong)電路，VFD可(ke)以提供(gong)穩定(ding)的(de)電壓(ya)輸(shu)出，保持(chi)頻率比(bi)。PWM 電壓(ya)控制器電路使(shi)用壹(yi)個(ge)額(e)外(wai)的(de)穩壓(ya)器(qi)來(lai)為負載(zai)提(ti)供(gong)穩定(ding)和適(shi)當的(de)基(ji)本電源電壓(ya)和電流(liu)。

好(hao)處(chu)

• 沒有堵塞(sai)或(huo)抖動(dong)效果，並提(ti)供(gong)廣泛的(de)速(su)度和(he)控制(zhi)旋(xuan)鈕範(fan)圍(wei)。

• 此(ci)外(wai)，還有具有非常(chang)高能(neng)效(xiao)的(de)恒定(ding)功(gong)率。 

• 它包括不(bu)同類型的(de)電路保護(hu)。

缺(que)點(dian)

• 在設(she)計和實現方(fang)面存(cun)在(zai)壹(yi)些(xie)復雜(za)性(xing)。 

• 它(ta)會在相(xiang)位驅動(dong)器電路中(zhong)產生幹(gan)擾(rao)噪(zao)聲。

• 最(zui)後，它(ta)需(xu)要額(e)外(wai)的(de)硬件(jian)並且(qie)是壹(yi)種(zhong)昂(ang)貴的(de)解決(jue)方(fang)案。

三(san)相(xiang)VFD電路的(de)制作方(fang)法(fa)

（壹(yi)個(ge)電動(dong)機(ji)）

典(dian)型的(de)變頻系(xi)統圖。

來(lai)源：-維(wei)基(ji)共享資(zi)源。

我(wo)們(men)需(xu)要以(yi)下內(nei)容(rong)來(lai)制作三(san)相(xiang) VFD 電路：

• PWM 電壓(ya)控制器電路： PWM 發生器(qi)級響(xiang)應(ying)施加到同壹(yi) IC 的(de)引(yin)腳 5 的(de)電壓(ya)，在IC 2 的(de)引(yin)腳 3 上產生變化(hua)的(de) PWM 輸(shu)出。 

• 三相(xiang) H 橋電路：三相(xiang)信(xin)號生成(cheng)級在 IC 的(de) HIN1/2/3 和 LIN1/2/3 輸(shu)入(ru)端應(ying)用經過(guo)精(jing)心(xin)計算的(de)三相(xiang)信(xin)號。

• 三相(xiang)信(xin)號發生器(qi)電路：三相(xiang)信(xin)號的(de)輸(shu)入(ru)頻率決(jue)定(ding)了送入(ru)系(xi)統的(de)時鐘(zhong)。這通(tong)常(chang)應(ying)該是(shi)預(yu)期(qi)三(san)相(xiang)信(xin)號的(de)六倍(bei)。換(huan)言(yan)之(zhi)，如果所(suo)需(xu)的(de)三相(xiang)頻率為 100 Hz，則(ze)輸(shu)入(ru)時(shi)鐘(zhong)應(ying)為 100 x 6 = 600 Hz。

• 用(yong)於產生 V/Hz 參(can)數(shu)的(de)電壓(ya)到頻率轉換(huan)器電路。

https://youtu.be/TAFDX301Qrk   （構建(jian)變頻驅動(dong)器）

結(jie)論

總(zong)之(zhi)，對(dui)於交流(liu)變頻器電路的(de)附加控(kong)制(zhi)和交流(liu)電機(ji)的(de)變速(su)工(gong)作，我(wo)們(men)需(xu)要變頻驅動(dong)器（VFD）。VFD 的(de)效率完(wan)全取(qu)決(jue)於其類(lei)型、範圍和質(zhi)量(liang)。因此(ci)，工(gong)程師(shi)應(ying)該尋找並利(li)用最(zui)好(hao)的(de)來(lai)獲(huo)得(de)最(zui)佳(jia)結果。還有更(geng)多(duo)關於 VFD 電路配(pei)置(zhi)的(de)問(wen)題(ti)嗎？在(zai)下面發表評論或聯(lian)系(xi)我(wo)們(men)。