直流變頻器的工作原理

變頻器是電子產(chǎn)品中常用的一種元件，那您知道變頻器工作原理是怎樣的么？

變頻器原理（英文Variable-frequency Drive，簡稱VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)的原理，通過改變電機(jī)工作電源頻率的方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。使用的電源分為交流電源和直流電源，一般的直流電源大多是由交流電源通過變壓器變壓，整流濾波后得到的。交流電源在人們使用電源中占總使用電源的95%左右。

變頻器由主電路（包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器）和控制回路組成。各部分的功能如下：

1. 整流器 它的作用是把三相（或單相）交流電源整流成直流電。在SPWM變頻器中，大多采用全波整流電路。大多數(shù)中、小容量的變頻器中，整流器件采用不能控的整流二極管或者二極管模塊。

2. 逆變器 它的作用與整流器相反，是將直流電逆變?yōu)殡妷汉皖l率可變的交流電，以實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)變頻調(diào)速。逆變電路由開關(guān)器件構(gòu)成，大多采用橋式電路，常稱逆變橋。在SPWM變頻器中，開關(guān)器件接受控制電路中SPWM調(diào)制信號的控制，將直流電逆變成三相交流電。

3. 控制電路 這部分電路由運(yùn)算電路、檢測電路、驅(qū)動電路、保護(hù)電路等組成，一般均采用大規(guī)模集成電路。

所謂的直流變頻器只能夠驅(qū)動的直流無刷電機(jī)（它不同于交流電壓型、交流電流型變頻器的結(jié)構(gòu)，所駁接交流感應(yīng)電機(jī)或交流變頻電機(jī)）。它是利用半導(dǎo)體技術(shù)，首先將交流電進(jìn)行整流，轉(zhuǎn)換成直流電，再送至由IGBT場效應(yīng)管或電子模塊，由微處理芯片指令控制進(jìn)行開關(guān)作用的，它受控于直流電機(jī)內(nèi)部安裝的霍爾元件，兩者互補(bǔ)，缺一不可。

直流無刷電機(jī)如下圖所示。

無刷電機(jī)分為；無刷直流電機(jī)（BLDC），永磁同步電機(jī)（PMSM）。

常見的控制方式有；1、三相六步控制，俗稱方波控制；2、正弦波控制，也叫脈沖調(diào)制（PWM）；

直流無刷電動機(jī)是采用晶體管換向技術(shù)，來代替了傳統(tǒng)的整流子換向器一種新型直流電動機(jī)。它的結(jié)構(gòu)圖如上圖所示。

上述無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)死區(qū)，即當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到N、S極之間的位置中心點(diǎn)，此時(shí)位置上的霍爾感受不到磁場，必須靠慣性轉(zhuǎn)動。為了克服上述問題必須利用調(diào)制寬度來克服它。無刷電機(jī)它的工作原理如下；

電動機(jī)的定子繞組必須根據(jù)轉(zhuǎn)子的磁極方位切換其中的電流方向，才能使轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此在無刷直流電動機(jī)內(nèi)必須設(shè)備一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極位置的傳感器，這種傳感器通常采用霍爾元件。

霍爾元件是一種磁感應(yīng)傳感器，可以檢測磁場的極性，將磁場的極性變成電信號，送給對應(yīng)的晶體管的控制極。定子繞組中的勵(lì)磁電流是根據(jù)霍爾元件的信號進(jìn)行切換，這樣就可以形成旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

霍爾元件上下經(jīng)限流電阻接到直流電源上，有偏流流過使晶體管按照對應(yīng)方向截止或?qū)ā＃ㄈ缟蠄D所示），這樣在定子W1線圈與定子W2、W3定子線圈中，它受霍爾元件變化檢測的信號而改變，形成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。一般霍爾元件安裝在無刷直流電機(jī)靠近轉(zhuǎn)子磁極的位置。

上述無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)死區(qū)，即當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到N、S極之間的位置為中性點(diǎn)，在此位置霍爾元件感受不到磁場，因而無輸出，則定子繞組也會無電流，電機(jī)只能靠慣性轉(zhuǎn)動，如果恰好電動機(jī)停在此位置，則會無法啟動。為了克服上述問題，人們在實(shí)線中也開發(fā)出多種方式。

無刷直流電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。它在泡機(jī)中設(shè)有三霍爾元件按120o分布，轉(zhuǎn)子為單極（N、S）永久磁鋼，定子繞組為3組，它由6個(gè)晶體三極管Ⅴ1~V6驅(qū)動各自的繞組，轉(zhuǎn)子位置的檢測由兩個(gè)霍爾元件擔(dān)任。圖中標(biāo)注（紅1）的指向。在轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)N極靠近霍爾元件HG1時(shí)，它會感應(yīng)磁場信號，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)極性的電信號，如此輪回。繞組L1中有電流，L2中無電流，L1產(chǎn)生的磁場S極會吸引N極，并排斥S極，使轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。