現在，在許多使用電動機的應用中，該技術需要不同的速度。變速驅動器(VSD)在電機工業(yè)應用中的驅動效率方面發(fā)揮著重要作用，無論是在設計階段還是在車間。

整流器、中間電路、逆變器和控制單元是VSD單元的關鍵部件，如下圖所示。整流器將交流電(AC)轉換為直流電(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節(jié)。逆變器將經過整流和調節(jié)的直流電轉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制信號來實現的?？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(設定點)。它們可以與多個傳感器接口，實現聯鎖和其他控制功能，并與提供實時操作數據的當前計算機網絡連接。

VSD的節(jié)能潛力取決于所驅動負載的特性。負載分為三種類型：變轉矩、恒轉矩和恒功率。可變扭矩負載在離心式風扇和泵中很普遍，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。并且流量根據速度的變化而變化(Q1/Q2=(N1/N2))。

那么變速驅動器對電機有害嗎?

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電機?

VSD 用于改變感應電機的速度。感應電機傳統(tǒng)上一直是恒速設備。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。但是我們如何獲得可變頻率呢?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。

使用適當定時和相位排列的 PWM 信號來控制 H 橋的驅動信號。通過改變脈沖寬度/占空比，H 橋輸出將在電機繞組中產生電流，平均而言，該電流主要呈現正弦曲線。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——但它們快速開關的事實意味著它們中有很多高頻成分。這可能會導致電機繞組過熱。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計的，它可能會損壞。

損壞可能發(fā)生在您可能預料到的地方 - 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。這可能會導致看起來像點蝕或腐蝕的損壞——軸承的設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商處獲得應用工程幫助。