變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）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。變頻器靠?jī)?nèi)部IGBT的開(kāi)斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。

測(cè)量方式

主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類(lèi)：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。

整流器

變頻器應(yīng)用行業(yè)及領(lǐng)域

1、節(jié)能，主要是風(fēng)機(jī)水泵類(lèi)負(fù)載，采用變頻器后比直接電網(wǎng)運(yùn)行省電，所以節(jié)能，省電比率可以達(dá)到50%以上，具體節(jié)能效果與電機(jī)運(yùn)行的工藝有關(guān)。電機(jī)經(jīng)常運(yùn)行在低速度時(shí)能大量節(jié)能，如果電機(jī)始終是滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，那么也沒(méi)有必要采用變頻器。

2、工藝要求，在冶金、石油、化工、紡織、電力、建材、煤炭等行業(yè)，有的工藝不允許電機(jī)直接啟動(dòng)，需要由變頻器調(diào)速和協(xié)調(diào)工作才能滿(mǎn)足工藝要求。這是必須采用變頻器的。比如冶金行業(yè)需要采用變頻器的電機(jī)大概達(dá)到70%。

正常運(yùn)行的電力設(shè)備，由于電流、電壓的作用將產(chǎn)生發(fā)熱．主要包括電流效應(yīng)引起的發(fā) 熱和電壓效應(yīng)引起的發(fā)熱。當(dāng)電力設(shè)備存在缺陷或故障時(shí)，缺陷或故障部位的溫度就會(huì)產(chǎn)生異常變化。從而引起設(shè)備的局部發(fā)熱，假設(shè)未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并及時(shí)制止這些 隱患的發(fā)展，最終會(huì)促成設(shè)備故障或事故的發(fā)生，嚴(yán)重的會(huì)擴(kuò)大成電網(wǎng)事故。

電力設(shè)備發(fā)熱故障基本上可分為兩大類(lèi)，即外部故障和內(nèi)部故障，其基本特征如下：

1)外部發(fā)熱故障：它以局部過(guò)熱的形態(tài)向其周?chē)椛浼t外線(xiàn)，各種裸露接頭、連接體的熱故障，其紅外熱圖顯現(xiàn)出以故障點(diǎn)為中心的熱場(chǎng)分布。所以，從設(shè)備的熱圖中可直觀(guān)地判斷是否存在熱故障，根據(jù)溫度分布可以準(zhǔn)確地確定故障的部位及故障嚴(yán)重程度。

2)內(nèi)部發(fā)熱故障：它的發(fā)熱過(guò)程一般較長(zhǎng)，且為穩(wěn)定發(fā)熱，與故障點(diǎn)接觸的固體、液體和氣體，形成熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射，并以這樣的方式將內(nèi)部故障所產(chǎn)生的熱量不斷地傳遞至設(shè)備外殼，從而改變?cè)O(shè)備外表面的熱場(chǎng)分布情況。

電力生產(chǎn)包括發(fā)電廠(chǎng)內(nèi)的電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及輸配電環(huán)節(jié)。這兩個(gè)環(huán)節(jié)的低效導(dǎo)致電力產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能難以提高，事故時(shí)有發(fā)生。生產(chǎn)環(huán)節(jié)的問(wèn)題主要集中在糟糕的基礎(chǔ)設(shè)施上。設(shè)備陳舊，所以能源轉(zhuǎn)化效率低，事故也常常發(fā)生。今年5月，美國(guó)紐約州一座核電站發(fā)生起火爆炸事故，原因就是電廠(chǎng)變壓器設(shè)備障礙，而這類(lèi)事故近年來(lái)在美國(guó)屢有發(fā)生。

變頻器的選用

選用變頻器的類(lèi)型，按照生產(chǎn)機(jī)械的類(lèi)型、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，決定選用那種控制方式的變頻器最合適。所謂合適是既要好用，又要經(jīng)濟(jì)，以滿(mǎn)足工藝和生產(chǎn)的基本條件和要求 。
1.需要控制的電機(jī)及變頻器自身
1）電機(jī)的極數(shù)。一般電機(jī)極數(shù)以不多于(極為宜，否則變頻器容量就要適當(dāng)加大。

2）轉(zhuǎn)矩特性、臨界轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩。在同等電機(jī)功率情況下，相對(duì)于高過(guò)載轉(zhuǎn)矩模式，變頻器規(guī)格可以降額選取。

3）電磁兼容性。為減少主電源干擾，使用時(shí)可在中間電路或變頻器輸入電路中增加電抗器，或安裝前置隔離變壓器。一般當(dāng)電機(jī)與變頻器距離超過(guò)50m時(shí)，應(yīng)在它們中間串入電抗器、濾波器或采用屏蔽防護(hù)電纜 。

變頻器功率的選用
系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動(dòng)機(jī)效率的乘積，只有兩者都處在較高的效率下工作時(shí)，則系統(tǒng)效率才較高[1]  。從效率角度出發(fā)，在選用變頻器功率時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：
1）變頻器功率值與電動(dòng)機(jī)功率值相當(dāng)時(shí)最合適，以利變頻器在高的效率值下運(yùn)轉(zhuǎn)。

2）在變頻器的功率分級(jí)與電動(dòng)機(jī)功率分級(jí)不相同時(shí)，則變頻器的功率要盡可能接近電動(dòng)機(jī)的功率，但應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)的功率。

3）當(dāng)電動(dòng)機(jī)屬頻繁起動(dòng)、制動(dòng)工作或處于重載起動(dòng)且較頻繁工作時(shí)，可選取大一級(jí)的變頻器，以利用變頻器長(zhǎng)期、安全地運(yùn)行。

4）經(jīng)測(cè)試，電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率確實(shí)有富余，可以考慮選用功率小于電動(dòng)機(jī)功率的變頻器，但要注意瞬時(shí)峰值電流是否會(huì)造成過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作。

5）當(dāng)變頻器與電動(dòng)機(jī)功率不相同時(shí)，則必須相應(yīng)調(diào)整節(jié)能程序的設(shè)置，以利達(dá)到較高的節(jié)能效果 。

變頻器箱體結(jié)構(gòu)的選用
變頻器的箱體結(jié)構(gòu)要與環(huán)境條件相適應(yīng)，即必須考慮溫度、濕度、粉塵、酸堿度、腐蝕性氣體等因素。常見(jiàn)有下列幾種結(jié)構(gòu)類(lèi)型可供用戶(hù)選用：

1）敞開(kāi)型IPOO型本身無(wú)機(jī)箱，適用裝在電控箱內(nèi)或電氣室內(nèi)的屏、盤(pán)、架上，尤其是多臺(tái)變頻器集中使用時(shí)，選用這種型式較好，但環(huán)境條件要求較高；

2）封閉型IP20型適用一般用途，可有少量粉塵或少許溫度、濕度的場(chǎng)合；

3）密封型IP45型適用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)條件較差的環(huán)境；

4）密閉型IP65型適用環(huán)境條件差，有水、塵及一定腐蝕性氣體的場(chǎng)合 。

變頻器容量的確定
合理的容量選擇本身就是一種節(jié)能降耗措施。根據(jù)現(xiàn)有資料和經(jīng)驗(yàn)，比較簡(jiǎn)便的方法有三種：

1）電機(jī)實(shí)際功率確定發(fā)。首先測(cè)定電機(jī)的實(shí)際功率，以此來(lái)選用變頻器的容量。

2）公式法。當(dāng)一臺(tái)變頻器用于多臺(tái)電機(jī)時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足：至少要考慮一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的影響，以避免變頻器過(guò)流跳閘。

3）電機(jī)額定電流法變頻器。變頻器容量選定過(guò)程，實(shí)際上是一個(gè)變頻器與電機(jī)的最佳匹配過(guò)程，最常見(jiàn)、也較安全的是使變頻器的容量大于或等于電機(jī)的額定功率，但實(shí)際匹配中要考慮電機(jī)的實(shí)際功率與額定功率相差多少，通常都是設(shè)備所選能力偏大，而實(shí)際需要的能力小，因此按電機(jī)的實(shí)際功率選擇變頻器是合理的，避免選用的變頻器過(guò)大，使投資增大。對(duì)于輕負(fù)載類(lèi)，變頻器電流一般應(yīng)按1.1N（N為電動(dòng)機(jī)額定電流）來(lái)選擇，或按廠(chǎng)家在產(chǎn)品中標(biāo)明的與變頻器的輸出功率額定值相配套的最大電機(jī)功率來(lái)選擇 。

主電源
1）電源電壓及波動(dòng)。應(yīng)特別注意與變頻器低電壓保護(hù)整定值相適應(yīng)，因?yàn)樵趯?shí)際使用中，電網(wǎng)電壓偏低的可能性較大。

2）主電源頻率波動(dòng)和諧波干擾。這方面的干擾會(huì)增加變頻器系統(tǒng)的熱損耗，導(dǎo)致噪聲增加，輸出降低。

3）變頻器和電機(jī)在工作時(shí)，自身的功率消耗。在進(jìn)行系統(tǒng)主電源供電設(shè)計(jì)時(shí)，兩者的功率消耗因素都應(yīng)考慮進(jìn)去