變頻器的種類
稱為變頻器的設備用於將工業頻率為 50/60 Hz 的市電交流電壓轉換為不同頻率的交流電壓。變頻器的輸出頻率變化很大，通常在 0.5 到 400 Hz 之間。由於製造定子和轉子鐵芯的材料的性質，現代電機不能接受更高的頻率。
任何一種 頻率轉換器 包括兩個主要部分：控制和電源。控制部分是一個數字微電路電路，它提供對功率單元開關的控制，也用於控制、診斷和保護被驅動的驅動器和轉換器本身。
電源部分直接包括開關——強大的晶體管或晶閘管。在這種情況下，變頻器有兩種類型：突出顯示的直流電部分或直接通信。直接耦合轉換器的效率高達 98%，並且可以在顯著的電壓和電流下運行。總的來說，上述兩種類型的變頻器各有優缺點，針對不同的應用採用其中一種可能是合理的。
直接溝通
直接流電連接的變頻器最先出現在市場上，其功率部分是可控晶閘管整流器，其中某些組的鎖定晶閘管依次打開，定子繞組依次接入網絡。這意味著最終提供給定子的電壓被整形為電源正弦波的片段，這些正弦波被串聯饋送到繞組。
正弦電壓在輸出端轉換為鋸齒波電壓。頻率低於電源——從 0.5 到大約 40 赫茲。顯然，這種轉換器的範圍是有限的。非鎖定晶閘管需要更複雜的控制方案，這會增加這些設備的成本。
部分輸出正弦波產生高次諧波，這些是附加損耗和電機過熱，軸轉矩降低，此外，微弱干擾進入網絡。如果使用補償裝置，那麼成本又會增加，尺寸和重量會增加，並且轉換器效率會降低。
具有直接電流耦合的變頻器的優點包括：
- 在顯著電壓和電流下連續運行的可能性；
- 抗衝擊過載能力；
- 效率高達98%；
- 適用於 3 至 10 kV 甚至更高的高壓電路。
在這種情況下，高壓變頻器當然比低壓變頻器貴。以前，它們被用在需要的地方——即直接耦合晶閘管轉換器。
突出顯示直流連接
對於現代驅動器，具有突出顯示的直流塊的變頻器更廣泛地用於頻率調節目的。在這裡，轉換分兩步完成。首先，輸入的市電電壓經過整流濾波、平滑後饋入逆變器，轉換成所需頻率和幅值的交流電。
這種雙轉換的效率降低，並且設備的尺寸變得比具有直接電連接的轉換器的尺寸略大。正弦波在這裡由一個自主的電流和電壓逆變器產生。
在直流鏈路變頻器中，閉鎖晶閘管或 IGBT晶體管… 鎖定晶閘管主要用於最早製造的這種類型的變頻器，然後，隨著 IGBT 晶體管在市場上的出現，基於這些晶體管的轉換器開始在低壓設備中佔據主導地位。
要導通晶閘管，向控制電極施加一個短脈衝就足夠了，要關斷晶閘管，則需要對晶閘管施加反向電壓或將開關電流復位為零。需要一種特殊的控制方案——複雜且多維。雙極IGBT晶體管具有更靈活的控制、更低的功耗和相當高的速度。
為此，基於 IGBT 晶體管的變頻器使擴展驅動控制速度範圍成為可能：基於 IGBT 晶體管的異步矢量控制電機無需反饋傳感器即可在低速下安全運行。
與晶閘管轉換器相比，與高速晶體管耦合的微處理器在輸出端產生的高次諧波更少。結果，損耗變得更小，繞組和磁路過熱更少，低頻下的轉子脈動減少。減少電容器組、變壓器中的損耗 - 這些元件的使用壽命增加。工作中的錯誤更少。
如果我們將具有相同輸出功率的晶閘管變流器與晶體管變流器進行比較，那麼第二種變流器重量更輕，尺寸更小，並且其運行更加可靠和均勻。 IGBT開關的模塊化設計允許更有效的散熱，並且需要更少的安裝功率元件的空間，此外，模塊化開關更好地防止開關浪湧，即損壞的可能性更低。
基於 IGBT 的變頻器更昂貴，因為電源模塊是製造起來複雜的電子元件。然而，價格是合理的質量。同時，統計顯示IGBT晶體管的價格有逐年下降的趨勢。
IGBT變頻器的工作原理
該圖顯示了變頻器的圖表以及每個元件的電流和電壓圖。恆定幅度和頻率的電源電壓被饋送到整流器，該整流器可以是受控的或不受控的。在整流器之後有一個電容器 - 一個電容濾波器。這兩個元件——整流器和電容器——構成了直流單元。
現在，來自濾波器的恆定電壓被提供給 IGBT 晶體管在其中工作的自主脈衝逆變器。該圖顯示了現代變頻器的典型解決方案。將直流電壓轉換成頻率和幅值可調的三相脈衝。
控制系統及時向每個按鍵發出信號，相應的線圈依次切換到常接狀態。在這種情況下，將線圈連接到連接的持續時間調製為正弦。因此，在半週期的中心部分，脈衝寬度最大，而在邊緣 - 最小。它發生在這裡 脈寬調製電壓 在電機定子繞組上。 PWM 的頻率通常達到 15 kHz，線圈本身作為電感濾波器工作，因此通過它們的電流幾乎是正弦波。
如果在輸入端控制整流器，那麼幅值的變化是通過控制整流器來完成的，而逆變器只負責變頻。有時會在逆變器的輸出端安裝一個額外的濾波器來抑制電流波（這種情況很少用於低功率轉換器）。無論哪種方式，輸出都是具有用戶定義的基本參數的三相電壓和交流電流。