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      德國SIEMENS西門子變頻器主要由整流、濾波、逆變等處理單元等組成

SIEMENS變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。 [1] 

SIEMENS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、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。SIEMENS變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調速的目的，另外，SIEMENS變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，SIEMENS變頻器也得到了非常廣泛的應用。

主電路

主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分，SIEMENS變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的SIEMENS變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的SIEMENS變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器"，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路"，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器“。

整流器

大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉。 [4] 

平波回路

在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。 [4] 

逆變器

同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關時間和電壓波形。 [4] 

控制電路是給異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路"，主電路的“電壓、電流檢測電路"，電動機的“速度檢測電路"，將運算電路的控制信號進行放大的“驅動電路"，以及逆變器和電動機的“保護電路"組成。 [4] 

（1）運算電路：將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。 [4] 

（2）電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。 [4] 

（3）驅動電路：驅動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。 [4] 

（4）速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號，送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉。 [4] 

（5）保護電路：檢測主電路的電壓、電流等，當發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞。

變頻節(jié)能

SIEMENS變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風機、水泵的應用上。風機、泵類負載采用變頻調速后，節(jié)電率為20%～60%，這是因為風機、泵類負載的實際消耗功率基本與轉速的三次方成比例。當用戶需要的平均流量較小時，風機、泵類采用變頻調速使其轉速降低，節(jié)能效果非常明顯。而傳統(tǒng)的風機、泵類采用擋板和閥門進行流量調節(jié)，電動機轉速基本不變，耗電功率變化不大。據(jù)統(tǒng)計，風機、泵類電動機用電量占全國用電量的31%，占工業(yè)用電量的50%。在此類負載上使用變頻調速裝置具有非常重要的意義。目前，應用較成功的有恒壓供水、各類風機、中央空調和液壓泵的變頻調速。 [5] 

在自動化系統(tǒng)中應用

由于SIEMENS變頻器內置有32位或16位的微處理器，具有多種算術邏輯運算和智能控制功能，輸出頻率精度為0.1%~0.01%，且設置有完善的檢測、保護環(huán)節(jié)，因此，在自動化系統(tǒng)中獲得廣泛應用。例如：化纖工業(yè)中的卷繞、拉伸、計量、導絲；玻璃工業(yè)中的平板玻璃退火爐、玻璃窯攪拌、拉邊機、制瓶機；電弧爐自動加料、配料系統(tǒng)以及電梯的智能控制等。變提高工藝水平和產(chǎn)品質量方面的應用頻器在數(shù)控機床控制、汽車生產(chǎn)線、造紙和電梯上的應用。 [5] 

在提高工藝水平和產(chǎn)品質量方面的應用

SIEMENS變頻器還可以廣泛應用于傳送、起重、擠壓和機床等各種機械設備控制領域，它可以提高工藝水平和產(chǎn)品質量，減少設備的沖擊和噪聲，延長設備的使用壽命。采用變頻調速控制后，使機械系統(tǒng)簡化，操作和控制更加方便，有的甚至可以改變原有的工藝規(guī)范，從而提高了整個設備的功能。例如，紡織和許多行業(yè)用的定型機，機內溫度是靠改變送入熱風的多少來調節(jié)的。輸送熱風通常用的是循環(huán)風機，由于風機速度不變，送入熱風的多少只有用風門來調節(jié)。如果風門調節(jié)失靈或調節(jié)不當就會造成定型機失控，從而影響成品質量。循環(huán)風機高速啟動，傳動帶與軸承之間磨損非常厲害，使傳動帶變成了一種易耗品。在采用變頻調速后，溫度調節(jié)可以通過SIEMENS變頻器自動調節(jié)風機的速度來實現(xiàn)，解決了產(chǎn)品質量問題。此外，SIEMENS變頻器能夠很方便地實現(xiàn)風機在低頻低速下啟動并減少了傳動帶與軸承之間的磨損，還可以延長設備的使用壽命，同時可以節(jié)能40%。 [5] 

實現(xiàn)電機軟啟動

電機硬啟動不僅會對電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用SIEMENS變頻器后，SIEMENS變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始變化，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，延長了設備和閥門的使用壽命，同時也節(jié)省設備的維護費用。

1．按輸入電壓等級分類

SIEMENS變頻器按輸入電壓等級可分低壓SIEMENS變頻器和高壓SIEMENS變頻器，低壓SIEMENS變頻器國內常見的有單相220 VSIEMENS變頻器、三相220 VSIEMENS變頻器、i相380 VSIEMENS變頻器。高壓SIEMENS變頻器常見有6 kV、10 kV變壓器，控制方式一般是按高低一高SIEMENS變頻器或高一高SIEMENS變頻器方式進行變換的。 [7] 

2．按變換頻率的方法分類

SIEMENS變頻器按頻率變換的方法分為交-交型SIEMENS變頻器和交-直交型SIEMENS變頻器。交-交型SIEMENS變頻器可將工頻交流電直接轉換成頻率、電壓均可以控制的交流，故稱直接式SIEMENS變頻器。交直-交型SIEMENS變頻器則是先把工頻交流電通過整流裝置轉變成直流電，然后再把直流電變換成頻率、電壓均可以調節(jié)的交流電，故又稱為間接型SIEMENS變頻器。 [7] 

3．按直流電源的性質分類

在交-直-交型SIEMENS變頻器中，按主電路電源變換成直流電源的過程中，直流電源的性質分為電壓型SIEMENS變頻器和電流型SIEMENS變頻器。