整流器、中間電路、逆變器和控制單元是VSD單元的關(guān)鍵部件，如下圖所示。整流器將交流電(AC)轉(zhuǎn)換為直流電(DC)。在中間電路中，整流后的直流電源通常由電感和電容組合調(diào)節(jié)。逆變器將經(jīng)過整流和調(diào)節(jié)的直流電轉(zhuǎn)換回可變頻率和電壓的交流電源。通常，這是通過生成具有不同頻率和有效電壓的高頻脈寬調(diào)制信號來實現(xiàn)的?？刂茊卧O(jiān)督VSD的整個操作;它監(jiān)視和控制整流器、中間電路。

　　VSD將與壓力傳感器或流量傳感器等傳感器連接，并進行編程以保持某個值(設(shè)定點)。它們可以與多個傳感器接口，實現(xiàn)聯(lián)鎖和其他控制功能，并與提供實時操作數(shù)據(jù)的當(dāng)前計算機網(wǎng)絡(luò)連接。

　　VSD的節(jié)能潛力取決于所驅(qū)動負載的特性。負載分為三種類型：變轉(zhuǎn)矩、恒轉(zhuǎn)矩和恒功率。可變扭矩負載在離心式風(fēng)扇和泵中很普遍，并提供最大的節(jié)能潛力。這是因為扭矩隨速度的平方(H1/H2=(N1/N2)2)而變化，而功率隨速度的平方(P1/P2=(N1/N2)3)而變化。并且流量根據(jù)速度的變化而變化(Q1/Q2=(N1/N2))。

　　那么變速驅(qū)動器對電機有害嗎?

　　來自典型的基于逆變器的 VSD 的基于 PWM 的可變電壓/可變頻率激勵將如何影響典型的感應(yīng)電機?

　　VSD 用于改變感應(yīng)電機的速度。感應(yīng)電機傳統(tǒng)上一直是恒速設(shè)備。它們以與施加電流的頻率(大部分)同步的速度運行，盡管相位關(guān)系滯后。要改變速度，您需要一個頻率(也可能是電壓)可以改變的電源(可能是高功率)。這樣做，你就有了一個 VSD。對于 VSD 控制器，施加的電壓電平通常隨著頻率的降低而向下調(diào)整：由于反電動勢在較低的速度下降低，因此需要較低的施加電壓(否則電機電流會過度上升)。

　　到目前為止，這非常簡單。但是我們?nèi)绾潍@得可變頻率呢?我們只有 50Hz 或 60Hz 可用。非常簡單?；蛘呖赡芟?π 弧度一樣簡單。獲取交流線路電壓，對其進行全波整流、濾波，然后將該總線電壓施加到由功率 FET 或 IGBT 器件制成的 H 橋(或三相 H 橋)上。如前所述，這是逆變器的核心。到目前為止，一切都很好。

　　使用適當(dāng)定時和相位排列的 PWM 信號來控制 H 橋的驅(qū)動信號。通過改變脈沖寬度/占空比，H 橋輸出將在電機繞組中產(chǎn)生電流，平均而言，該電流主要呈現(xiàn)正弦曲線。電機的繞組電感及其慣性往往會使事情變得平滑。但這就是事情可能會變得有點麻煩的地方。

　　那些討厭的 PWM 波形平均來說是可以的——但它們快速開關(guān)的事實意味著它們中有很多高頻成分。這可能會導(dǎo)致電機繞組過熱。高 di/dt 還意味著電機繞組上會有高電壓瞬變。如果電機不是為逆變器工作而設(shè)計的，它可能會損壞。

　　損壞可能發(fā)生在您可能預(yù)料到的地方 - 電機繞組上的絕緣可能會惡化或完全損壞。煙霧和電弧是明顯的跡象。

　　損壞也可能發(fā)生在您可能沒 想到的地方——軸承。同樣，PWM 電流的高頻成分是罪魁禍首。它可以通過電容將電流通過軸承耦合到電機外殼。這可能會導(dǎo)致看起來像點蝕或腐蝕的損壞——軸承的設(shè)計目的不是承載電流，而是承載機械載荷。

　　另一個問題——從逆變器和電機之間的連接處輻射出的 EMI;或通過輸入的交流電源線傳導(dǎo)回來。在逆變器和電機之間添加 LC 濾波器有助于解決上述加熱和絕緣問題。有時這只是由于從電機到過濾器元件的循環(huán)電流而移動了熱量，所以也要注意這一點。在處理此問題時，必須從逆變器和電機供應(yīng)商處獲得應(yīng)用工程幫助。