變頻器（Variable-frequencyDrive，VFD），全稱變頻調(diào)速器，是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。
變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器是三相電動機(jī)的驅(qū)動控制設(shè)備之一，在工業(yè)自動化領(lǐng)域，其作用和地位舉足輕重，不可或缺。
變頻器主要具有以下功能：
一、軟起動節(jié)能
電機(jī)硬啟動對電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。
變頻器在誕生之初，是針對最普遍使用的三相異步鼠籠式電動機(jī)來做的，三相異步電動機(jī)的速度公式是n=60f(1-s)/p，通過改變電動機(jī)的輸入頻率，進(jìn)而改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是最徹底最方便可靠的方式。電動機(jī)直接起動的瞬間電流是正常穩(wěn)定運(yùn)行的6~8倍，降壓起動是4~5倍，而變頻調(diào)速，不會超過1.5倍變頻器額定電流，無論是對電網(wǎng)沖擊，還是設(shè)備適應(yīng)性，其好處是顯而易見的。
二、無級調(diào)速軟
無級調(diào)速，就是無等級無臺階的調(diào)速，從零速起動到最高速度，以及從最高速度降到零速，一氣呵成，速度曲線連續(xù)、平滑、穩(wěn)定，如圖1所示，極大的適應(yīng)了負(fù)載慣性，提高了多個機(jī)械設(shè)備相互間的適應(yīng)能力，提高了生產(chǎn)效率，大大降低了機(jī)械摩擦、振動和噪音，延長了設(shè)備壽命，降低了維護(hù)成本。普通變頻器輸出頻率都在0.00Hz~400.00Hz左右，頻率分辨率都在0.01Hz，有些到達(dá)650.00Hz，高頻的變頻器可以輸出達(dá)到5000Hz，已經(jīng)完全覆蓋工業(yè)調(diào)速的所有范圍。
在變頻器誕生之前，我們已經(jīng)有很多機(jī)械調(diào)速方式，在我們的日常生活中隨處可見，如大小齒輪，皮帶，減速機(jī)等等，而這些調(diào)速方式，每次只能輸出一個固定比例的速度，要想頻繁改變速度就不是那么容易，當(dāng)然還有滑差電機(jī)的方式，但畢竟使用范圍有限，而且維護(hù)和成本較高。隨著晶體管、微處理芯片等核心元器件的出現(xiàn)，促使無級調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破。變頻器的誕生是順應(yīng)工業(yè)自動化水平需要和多個相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的結(jié)果(公眾號:泵管家)。
三、變頻節(jié)能
為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計配用動力驅(qū)動時，都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時，除達(dá)到動力驅(qū)動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費(fèi)。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當(dāng)使用變頻調(diào)速時，如果流量要求減小，通過降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。以風(fēng)機(jī)水泵型負(fù)載的節(jié)能的例子來說：一臺離心泵電機(jī)功率為55千瓦，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時，其耗電量為28.16千瓦，省電48.8％，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的l／2時，其耗電量為6.875千瓦，省電87.5％。
變頻器的節(jié)能功能，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用與各種工業(yè)和民用生產(chǎn)生活中，尤其將變頻器用于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載時更為突出，例如風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)、泵、螺旋槳負(fù)載，這是由此類負(fù)載轉(zhuǎn)矩曲線決定的。在低速時由于流體的流速低，所以負(fù)載轉(zhuǎn)矩很小，隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，流速增快，負(fù)載轉(zhuǎn)矩和功率也越來越大。
四、設(shè)備及自我保護(hù)功能
大家知道，在實(shí)際設(shè)備運(yùn)行過程中，常常會有多種因素導(dǎo)致各種故障和設(shè)備損壞，如果能夠進(jìn)行智能檢測，和自動報警及保護(hù)，將是非常有必要的，例如欠電壓、過電壓、雷擊、過載、負(fù)載堵轉(zhuǎn)、溫度過高、通信故障、電磁干擾、電源缺相、電機(jī)缺相、負(fù)載短路、接地短路等等，有些故障是致命的，一旦出現(xiàn)，后果不堪設(shè)想。
變頻器在研發(fā)過程中，首先出于對變頻器自身內(nèi)部器件安全性考慮，就加入了多重檢測和保護(hù)，例如變頻器逆變模塊的允許最大電流一般不會超過額定的2倍，電解電容允許的最高溫度為85℃，電磁兼容設(shè)計等等，再加上會負(fù)載側(cè)的檢測和反饋（如電機(jī)溫度檢測及保護(hù)、瞬時掉電不停機(jī)等），使得今天的變頻器高度智能化，不僅能保護(hù)自身的安全正常使用，也大大保護(hù)了前后級設(shè)備的安全運(yùn)行。
五、功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能
無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)重。
使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。
六、自動化控制功能
今天的變頻器的控制功能已經(jīng)非常齊全，可以很好的配合其他控制設(shè)備和儀器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化組網(wǎng)的集中實(shí)時監(jiān)視和控制，如配合DCS，PLC，傳感器，HMI，CNC，上位機(jī)，伺服驅(qū)動器等等，大大提高了生產(chǎn)線的自動化程度，節(jié)省了人力物力，提高了效率，降低了成本。例如變頻器可以有多種頻率給定方式，如數(shù)字設(shè)定，電位器，外部模擬量（0~10V，4~20mA），多段速，PID等方式，可以外搭各種控制器、反饋信號的頻率指令，遠(yuǎn)程/本地控制切換，方便了用戶的多種控制需要，還有一些公司，陸續(xù)推出多款行業(yè)專機(jī)，針對一些細(xì)分行業(yè)用戶進(jìn)行個性化定制開發(fā)，一體化開發(fā)，為用戶節(jié)省了選型的麻煩系統(tǒng)兼容性的問題，節(jié)約了成本。
變頻器，是工業(yè)自動化領(lǐng)域重要的一員。隨著中國自動化產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，中國優(yōu)秀變頻器品牌的產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性，在一些方面已經(jīng)超越了很多國外品牌，而且國產(chǎn)品牌市場份額逐步提升。
