什么是变频器？它怎么运作？

　　自感应电动机问世以来，变频运行就以交流发电机的形式出现了。改变发电机的转速，你就改变了它的输出频率。在高速晶体管出现之前，这是可用于改变电机速度的少数选项之一，但是，频率变化受到限制，因为发电机速度降低会降低输出频率而不是电压。我们稍后会看到为什么这很重要。在我们的行业中，变速泵送应用在过去比现在复杂得多。一种更简单的方法是使用多极电机，该电机的绕线方式允许一个（或多个）开关改变在任何给定时间处于活动状态的定子极数。可以手动或通过连接到开关的传感器更改转速。许多可变流量泵送应用仍然采用这种方法。示例包括冷热水循环器、池泵和冷却塔风扇和泵。一些家用增压泵使用流体驱动或可变皮带驱动系统（一种自动变速器）根据来自压力隔膜阀的反馈来改变泵速。而且，其他几个甚至更复杂。

　　基于我们过去必须跳过的障碍，很明显为什么现代变频器的出现彻底改变了（又一个双关语）变速泵送环境。您今天所要做的就是在应用现场安装一个相对简单的电子箱（通常取代更复杂的启动设备），然后您突然可以手动或自动根据您的意愿改变泵速。

　　因此，让我们看一下变频器的组件，看看它们如何共同发挥作用以改变频率，从而改变电机速度。我想你会对这个过程的简单性感到惊讶。所需要的只是我们称为晶体管的固态器件的成熟。

　　变频器组件

　　整流器

　　由于在交流模式下很难改变交流正弦波的频率，因此变频器的首要任务是将波转换为直流。正如稍后您将看到的，操作 DC 以使其看起来像 AC 是相对容易的。所有变频器的第一个组件是称为整流器或转换器的设备，如下图所示。

　　整流器电路将交流电转换为直流电，其方式与电池充电器或弧焊机的方式大致相同。它使用二极管电桥将交流正弦波的传播限制在一个方向。结果是完全整流的 AC 波形被 DC 电路解释为原生 DC 波形。三相变频器接受三个独立的交流输入相位并将它们转换为单个直流输出。大多数三相变频器也可以接受单相（230V 或 460V）电源，但由于只有两个输入支路，变频器输出 (HP) 必须降额，因为产生的直流电流按比例减少。另一方面，真正的单相变频器（控制单相电机的变频器）利用单相输入并产生与输入成比例的直流输出。

　　在变速操作方面，三相电机比单相计数器更受欢迎的原因有两个。首先，它们提供更广泛的功率范围。但是，同样重要的是他们自己开始轮换的能力。另一方面，单相电机通常需要一些外部干预才能开始旋转。在这种情况下，我们将讨论限制在三相变频器上使用的三相电机。

　　直流总线

　　第二个组件称为直流母线（如图中央所示），在所有变频器中都没有看到，因为它不直接有助于变频运行。但是，它始终存在于高质量的通用变频器（由专用变频器制造商制造的变频器）中。无需详细介绍，直流总线使用电容器和电感器在转换后的直流电进入逆变器部分之前过滤交流“纹波”电压。它还可以包括阻止谐波失真的滤波器，这些滤波器可以反馈到为变频器供电的电源中。较旧的变频器和某些泵专用变频器需要单独的线路滤波器来完成此任务。

　　逆变器

　　插图的右侧是变频器的“内脏”。逆变器使用三组高速开关晶体管来产生模拟交流正弦波的所有三相的直流“脉冲”。这些脉冲不仅决定了波的电压，还决定了它的频率。术语逆变器或反转意味着“反转”，简单地指的是生成的波形的上下运动。现代变频器逆变器使用一种称为“脉冲宽度调制”(PWM) 的技术来调节电压和频率。当我们查看逆变器的输出时，我们将更详细地介绍这一点。