什么是变频器？变频器主电路结构详细解读！

    变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。可分为交—交变频器，可编程晶振交—直—交变频器。交—交变频器可直接把交流电变成频率和电压都可变的交流电；目前使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、led指示灯电压均可控制的交流电源以供给电动机。在当今工业社会，环保和节能显得越来越重要，而变频器在工业节能中发挥着越来越大和不可忽视作用。

    本文主要就变频器的主电路结构进行介绍。一般认为，从主电路的结构和原理上可以认为电路分为电压型结构和电流型控制结构；从工作方式上，变频器的主要功能是实现交流到交流的电能变换，故而，hirose公司这种电路工作方式是交交变换或者是交直交变换的形式。

    这两种变换电路在本质功能上属于不同的电路结构，两者各有不同特点。对于交交变频器，省去了直流的中间环节，但是开关管的数量并没有降低，往往一个桥臂需要的开关管的数量会增加一倍，这种电路结构常见于超大功率的低速调节电路。其最大的缺点是输出的电源频率必须小于电网频率的1/3或者1/2，否者输出的电压波形畸变很大，故适合电机低速的场合。最新的研究中，矩阵式的电流结构得到了越来越多的关注，但是，这种电路结构最大的问题在于控制的复杂性，往往需要复杂的调制策略。

    另外一种通用性较强的电路结构是交直交的主电路结构，从工作方式上又可以分为电压型和电流型结构，前者的使用范围较为广泛。

    其特点是：中间为电解电容储存提供母线电压，前级采用二极管不控整流，简单可靠，逆变采用三相PWM调制（目前调制算法是空间电压矢量）。由于采用了一定容量的电解电容，所以直流母线电压稳定，此时只要控制好逆变IGBT的开关顺序（输出相序、频率）和占空比（输出电压大小），就可以获得非常优越的控制特性。

    采用电压型交直交变频器这种整流变频装置具有结构简单、谐波含量少、定转子功率因数可调等优异特点，可以明显地改善双馈发电机的运行状态和输出电能质量，并且该结构通过直流母线侧电容完全实现了网侧和转子侧的分离。电压型交直交变频器的双馈发电机定子磁场定向矢量控制系统，实现了基于风机最大功率点跟踪的发电机有功和无功的解耦控制，是目前变速恒频风力发电的一个代表方向。

    为了适应不同的电网工作状况，对变频器提出了更多的要求，为了适应不同的电网电压的要求，有些变频器会在电路结构中加入直流占波部分，将电压按照电机的工况要求进行升压，比如加入boost电路。在电网噪声比较大的情况下，为了保证电路的正常使用，会加入前段的滤波电路。    变频器技术的发展趋势经历大约三十年的研发与应用实践，随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高，体积越来越小，而厂家仍然在不断地提高可靠性实现变频器的进一步小型轻量化、高性能化和多功能化以及无公害化而做着新的努力。