电气工程师必须了解的15个变频驱动器（VFD）基本知识
1. 什么是变频器？
变频器是一种利用功率半导体器件的开关动作将工频电能转换为其他频率电能的控制装置。它可以实现交流异步电机软启动、变频调速、提高运行精度、功率因数调节以及过电流/过电压/过载保护等功能。
2. PWM 和 PAM 的区别
PWM 代表脉冲宽度调制，是一种通过按照一定规则改变脉冲序列的脉冲宽度来调节输出量和波形的调制方法。PAM 代表脉冲幅度调制，是一种通过按照一定规则改变脉冲序列的脉冲幅度来调节输出值和波形的调制方法。
3. 为什么变频器的电压会与频率成正比变化？
任何电机的电磁转矩都是电流和磁通量相互作用的结果。电流不得超过额定值，否则电机将过热。因此，如果磁通量减小，电磁转矩也会减小，从而导致负载能力下降。
由公式 E=4.44*K*F*N*Φ 可知，在变频调速过程中，电机磁路随工作频率 fX 的变化范围相当大。这容易导致电机磁路严重饱和，进而造成励磁电流波形严重畸变，并产生极高的电流尖峰。
因此，频率和电压必须成比例地变化。也就是说，在改变频率的同时，控制变频器的输出电压，以保持电机磁通量恒定，避免出现磁场过弱和磁饱和现象。这种控制方法主要应用于风机和水泵的节能型变频器中。
4. 当电压 V 和频率 f 成比例变化时，电机扭矩如何变化？
当频率降低时，电压也会成比例降低。由于交流阻抗降低而直流电阻保持不变，低速运行时产生的转矩往往会减小。因此，在给定的V/f比值下，低频时需要略微提高输出电压才能获得一定的启动转矩。这种补偿称为增强启动。增强启动可以通过多种方式实现，包括自动方式、选择V/f模式或调节电位器。
5. 说明书上写着速度范围是 60–6Hz (10:1)。这是否意味着低于 6Hz 时没有输出功率？
即使在 6Hz 以下的频率下也能输出功率，但考虑到电机温升和启动转矩等因素，最低工作频率约为 6Hz。在此频率下，电机可以输出额定转矩而不会出现严重的过热问题。变频器的实际输出频率（启动频率）根据型号不同，范围在 0.5Hz 至 3Hz 之间。
6. "open loop" 是什么意思？
闭环控制系统使用速度检测器 (PG) 将实际速度反馈给控制单元。没有速度检测器的系统称为开环系统。大多数通用变频器都是开环的，尽管有些型号提供速度检测器反馈作为可选功能。无传感器闭环控制基于数学模型和磁通量计算电机的实际速度，本质上是使用虚拟速度传感器来实现闭环控制。
7. 如果实际速度与给定速度存在偏差怎么办？
在开环运行模式下，即使逆变器输出给定频率，电机在负载运行时，转速也会在额定滑差范围（1%–5%）内波动。对于需要高精度速度控制的应用，例如即使负载变化也必须保持接近给定转速的运行，可以使用带有PG反馈功能（可选）的逆变器。
8. 如果使用带PG的电机，反馈后速度精度会提高吗？
具有PG反馈功能的逆变器确实能提高精度。然而，速度精度取决于PG本身的精度以及逆变器输出频率的分辨率。
9. 什么是防熄火功能？
如果加速时间过短，逆变器输出频率的变化将远远超过转速（电角频率）的变化，导致逆变器因过电流而跳闸并停止运行。这种情况称为失速。为了防止失速并使电机继续运行，必须检测电流幅值以进行频率控制。当加速电流过大时，应适当降低加速度。减速时也应如此。这两种方法的结合构成了失速控制功能。
10. 分别设置加速时间和减速时间的模型与同时设置加速时间和减速时间的模型有何区别？
能够分别设置加速和减速时间的型号适用于需要短时加速和缓慢减速的应用，或者对生产周期时间要求严格的小型机床。然而，对于像风扇驱动这样加速和减速时间较长的应用，则需要同时设置加速和减速时间。
11. 变频器有哪些保护功能？
保护功能可分为以下两类：
（1）自动纠正异常情况，如过电流堵转预防和再生过电压堵转预防。
（2）检测到异常情况后，阻断功率半导体器件的PWM控制信号，使电机自动停止。例如过流切断、再生过压切断、半导体冷却风扇过热、瞬时断电保护等。
12. 为什么使用离合器连接负载时，变频器的保护功能会启动？
当使用离合器连接负载时，在连接瞬间，电机从空载状态急剧变化到高滑差状态。流过电机的大电流会导致逆变器因过电流而跳闸，从而无法运行。
13. 为什么同一工厂里的大型电机同时启动时，变频器会停止运行？
电机启动时，会产生与其额定功率相对应的启动电流。这会导致电机定子侧变压器出现电压降。电机功率越大，这种电压降的影响就越大。连接到同一变压器的逆变器会判断电压过低或瞬时关断，从而有时会触发保护功能（IPE），导致电机停止运行。
14. 是否可以在不使用软启动的情况下，将电机直接连接到固定频率的逆变器？
在极低频率下，这种情况是可能发生的。然而，如果频率较高，则情况类似于直接从市电频率电源启动。此时会流过很大的启动电流（额定电流的 6-7 倍），由于逆变器会切断过电流，电机无法启动。
15. 变频器可以用来驱动单相电机吗？它可以使用单相电源吗？
一般来说，不行。对于采用调速开关启动的单相电机，在低于工作点运行时，辅助绕组会烧毁；对于电容启动或电容运行电机，则会导致电容器爆炸。变频器通常是三相的，但一些小容量型号也可以使用单相电源。
