每個(gè)電子愛好者都遇到過 VFD 一詞。VFD是Variable Frequency Drive的縮寫，也稱為Variable Speed Drives and Inverters。它的主要用途是管理交流電機(jī)的速度。簡(jiǎn)而言之，它們是電機(jī)控制器，可根據(jù)電機(jī)的特定要求調(diào)節(jié)提供給電機(jī)的頻率和電壓。通常，VFD 原理圖的三個(gè)主要組件是整流器、直流鏈路和逆變器。 

在這里，我們探討了 VFD 橋接電路的概念、VFD的不同部分、類型及其優(yōu)缺點(diǎn)。 

小型變頻器 

來源：-維基共享資源。

1.什么是VFD電路，它是如何工作的？

如上所述，變頻驅(qū)動(dòng)器使交流電機(jī)規(guī)格以可變速度工作。您應(yīng)該注意到交流電機(jī)通過改變用于運(yùn)行它的電壓頻率來改變其速度。這意味著當(dāng)您向交流電機(jī)施加 50Hz 的電壓時(shí)，電機(jī)以額定速度運(yùn)行。但是，如果您使用的輸入電壓超過 50 Hz，則發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度會(huì)超過額定轉(zhuǎn)速。但如果您提供的電壓頻率低于 50 Hz，則電機(jī)運(yùn)行緩慢。

根據(jù) VFD 工作原理，電子控制器改變發(fā)送到感應(yīng)電機(jī)的電壓頻率。隨著先進(jìn)微處理器的發(fā)明，VFD 作為一種可變?cè)O(shè)備運(yùn)行，控制電機(jī)的速度并在工作和工作期間防止過電流。 

變頻驅(qū)動(dòng)電路可確保電機(jī)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生過量電流，從而有助于降低公用事業(yè)成本。目前，您會(huì)注意到VFD 原理圖是用于控制系統(tǒng)的一種流行的輸出晶體管類型。這種轉(zhuǎn)換交流電源頻率的電氣設(shè)備，即 VFD 電路，由三部分組成。這些部件是全波橋式整流器、直流鏈路和逆變器。

（變頻電路的工作原理）

來源：-維基共享 

三相變頻器的基本電路框圖

三個(gè)重要部分構(gòu)成了 VFD 的框圖。這些部分包括

• 電源轉(zhuǎn)換區(qū)。

• 微處理器的控制部分負(fù)責(zé) VFD 操作的控制。

• 功耗部分將交流電壓更改為直流電壓。此外，將直流電變回三相電壓。

（三相變頻器）

來源：維基共享資源 

VFD電路由三部分組成

整流器 

它調(diào)節(jié)輸入的三相交流電并將其轉(zhuǎn)換為直流電。單相低功率 VFD 具有使用二極管的單相整流電路。盡管如此，三相 VFD 具有使用 SCR 的三相整流器電路，因?yàn)?/span>SCR有利于高正電壓和高功率應(yīng)用。

直流中間電路/直流濾波器

直流電路提供平滑、改進(jìn)的直流電壓。此外，它被標(biāo)記為包含一些電容器和電感器的 DC-Link 或 DC 總線。在 VFD 非穩(wěn)態(tài)電路的這一部分中，消除了直流電源中輸出引腳的紋波段。

逆變器

逆變器協(xié)助打開和關(guān)閉直流電，使電機(jī)獲得類似于交流電的脈動(dòng)電壓。控制交替率以改變施加到發(fā)動(dòng)機(jī)的模擬交流電的頻率。這是至關(guān)重要的，因?yàn)?VFD 電路的主要功能取決于此部分，而 VFD 使用全控逆變器電路。總之，通過受控逆變電路，輸出交流電源的波形允許電機(jī)運(yùn)行。

2. 不同類型的 VFD

VFD 的三種主要類型是VSI、CSI和PWM。

VSI

在這三者中，VSI（電壓源逆變器）是最常見的類型。VSI 的操作需要通過簡(jiǎn)單的二極管電橋和電容器將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)來儲(chǔ)存能量。然后逆變器利用保留的電源來切換控制以提供所需的輸出。毫無(wú)疑問，使用 VSI 有利有弊。

（三相電壓源逆變器電路（VSI）

來源：維基共享資源   

好處

• VSI 的生產(chǎn)和安裝具有成本效益。

• 此外，它還利用了多個(gè)電機(jī)控制設(shè)施，可與單個(gè) VSI 型 VFD 連接。

• 它具有良好的速度范圍。

• 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而不復(fù)雜。

缺點(diǎn)

• 輸出頻率會(huì)產(chǎn)生不同類型的噪聲。

• 由于齒槽效應(yīng)，負(fù)載電機(jī)在啟動(dòng)和停止情況下會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。

• 由于控制或降低電機(jī)速度，導(dǎo)致功率因數(shù)不佳。

電流源逆變器 (CSI)

CSI（電流源反相器）與 VSI 不同，在引腳 3 上提供平滑的電壓輸出。CSI 類型的形成取決于電流而不是電壓。在此之前，在 CSI 中，您可以使用 SCR 橋代替二極管橋式整流器。作為電容器的替代品，我們使用電感器來分析輸出能量以獲得平滑的電流輸出。此外，CSI 能夠提供方波電流。

（電流源逆變器）

來源：-維基共享 

好處

• 首先，它支持更高馬力的感應(yīng)電機(jī)，其中 VSI 不夠用。

• 與 VSI 相比，它具有更高的可靠性。 

• 最重要的是，它具有出色的再生能力。

缺點(diǎn)

• 大多數(shù)情況下，它會(huì)產(chǎn)生較差的功率因數(shù)。

• 此外，它會(huì)產(chǎn)生齒槽效應(yīng)，運(yùn)行時(shí)可能會(huì)晃動(dòng)電機(jī)軸。

• 最后，它不適合多電機(jī)運(yùn)行。

脈寬調(diào)制 (PWM)

PWM 型（脈寬調(diào)制）也是改進(jìn)型。通過PWM壓控電路，VFD可以提供穩(wěn)定的電壓輸出，保持頻率比。PWM 電壓控制器電路使用一個(gè)額外的穩(wěn)壓器來為負(fù)載提供穩(wěn)定和適當(dāng)?shù)幕倦娫措妷汉碗娏鳌?/span>

好處

• 沒有堵塞或抖動(dòng)效果，并提供廣泛的速度和控制旋鈕范圍。

• 此外，還有具有非常高能效的恒定功率。 

• 它包括不同類型的電路保護(hù)。

缺點(diǎn)

• 在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方面存在一些復(fù)雜性。 

• 它會(huì)在相位驅(qū)動(dòng)器電路中產(chǎn)生干擾噪聲。

• 最后，它需要額外的硬件并且是一種昂貴的解決方案。

三相VFD電路的制作方法

（一個(gè)電動(dòng)機(jī)）

典型的變頻系統(tǒng)圖。

來源：-維基共享資源。

我們需要以下內(nèi)容來制作三相 VFD 電路：

• PWM 電壓控制器電路： PWM 發(fā)生器級(jí)響應(yīng)施加到同一 IC 的引腳 5 的電壓，在IC 2 的引腳 3 上產(chǎn)生變化的 PWM 輸出。 

• 三相 H 橋電路：三相信號(hào)生成級(jí)在 IC 的 HIN1/2/3 和 LIN1/2/3 輸入端應(yīng)用經(jīng)過精心計(jì)算的三相信號(hào)。

• 三相信號(hào)發(fā)生器電路：三相信號(hào)的輸入頻率決定了送入系統(tǒng)的時(shí)鐘。這通常應(yīng)該是預(yù)期三相信號(hào)的六倍。換言之，如果所需的三相頻率為 100 Hz，則輸入時(shí)鐘應(yīng)為 100 x 6 = 600 Hz。

• 用于產(chǎn)生 V/Hz 參數(shù)的電壓到頻率轉(zhuǎn)換器電路。

https://youtu.be/TAFDX301Qrk   （構(gòu)建變頻驅(qū)動(dòng)器）

結(jié)論

總之，對(duì)于交流變頻器電路的附加控制和交流電機(jī)的變速工作，我們需要變頻驅(qū)動(dòng)器（VFD）。VFD 的效率完全取決于其類型、范圍和質(zhì)量。因此，工程師應(yīng)該尋找并利用最好的來獲得最佳結(jié)果。還有更多關(guān)于 VFD 電路配置的問題嗎？在下面發(fā)表評(píng)論或聯(lián)系我們。