如何将变频器进行分类？了解变频器的分类，是学会应用变频器的一个重要的基本过程

变频器是一种应用现代电力电子技术、计算机控制技术和通信技术，将电动机工作电源固定的频率变换为连续可调的频率，从而控制交流电动机运转的电力传动控制装置。变频器具有优良、快速、连续地调速和启制动性能和节能效果显著、应用范围广泛及其它许多优点，是当今节能减排、改善工艺流程、提高产品性能、推动技术进步的一种重要手段，在冶金、市政、机械、矿山、纺织等等各行各业得到了广泛的应用。 

了解变频器的分类，是学会应用变频器的一个重要的基本过程。变频器的种类很多，通常分成如下几种形式进行分类：

一、按照频率变换方式分类

变频器按照工作时频率的变换方式主要分为两类，即交一交变频器和交一直一交变频器。 

1、交一交变频器

交一-交变频器又称直接式变频器，交一交变频器将工频交流电直接转换成频率和电压均可调的交流电，然后将其供给电动机。由于没有中间环节，交一-交变频器的变换效率高、过载能力强。由于此种变频器连续可调的频率范围窄，其频率一般在额定频率的1/2以下，故它主要用于低速、大容量的拖动系统中。

交一交变频器的结构 

2、交一直一交变频器

交一直一交变频器又称间接式变频器，变频器先通过整流电路将工频交流电通过整流电路转换成脉动的直流电，再通过逆变电路把直流电逆变成频率任意、连续可调的三相交流电，然后将其供给电动机。由于把直流电逆变成交流电的环节比较容易控制，因此交一直一交变频器在频率调节范围较宽，在改善频率后电动机的特性等方面都有明显的优势。目前,此种变频器的结构是普及应用最广泛的一种变频器，广泛用于通用型变频器中。

交一直一交变频器的结构

3、主要特点比较

交一交变频器与交一直一交变频器的特点比较，见下表：

二、按主回路直流环节储能方式分类

在交一直一交变频器中，根据主回路直流环节储能方式的不同，可以将其分为两大类，即电压型变频器和电流型变频器。

1、电压型变频器

在电压型变频器中，其主回路直流环节所采用的储能元件，是大电解电容器。由于采用电解电容进行滤波，缓冲负载的无功功率，直流环节输出直流电压波形比较平坦、电源内阻较小，在理想情况下，可以看成是一个内阻为零的电压源。电压型变频器输出电压波形为矩形波或阶梯波，输出电流波形近似正弦波。常用在负载电压变化较大的场合。

电压型变频器的结构

2、电流型变频器

在电流型变频器中，其主回路直流环节所采用的储能元件为串联电感器。由于采用电感器进行滤波，输出直流电流波形比较平直。电源内阻抗很大，可以缓冲负载的无功功率，即扼制电流的变化，使电压接近正弦波，对负载来说基本上是个电流源，所以称为电流型变频器。电流型变频器输出电流波形为矩形波，输出电压波形近似正弦波。在电流型变频器中，电动机定子电压的控制是通过检测电压后，对电流进行控制的方式来实现的。电流型变频器的一大优势是可以进行四象限运行，将能量回馈给电网；可扼制负载电流频繁而急剧的变化,特别是对负载电流较大时仍能适应。这种方式适用于负载电流变化较大的场合,并适用于需要回馈制动和频繁可逆运转的生产机械中。

电流型变频器的结构

3、主要特点比较

电压型变频器与电流型变频器的特点比较，见下表：

三、按照输出电压的调制方式分类

在交一直一交变频器中，根据输出电压的调制方式的不同，可以将变频器分为正弦波脉宽调制( PWM )变频器和脉幅调制(PAM )变频器。

1、正弦波脉宽调制( PWM )变频器

正弦波脉宽调制( PWM )变频器在逆变电路部分同时对输出电压的幅值和频率进行控制。在这种方式中, PWM变频器以较高的频率对逆变电路的半导体开关器件进行开闭控制，并通过改变输出脉冲的占空比来控制输出电压的大小。PWM变频器的特点:功率因数高，调节速度快输出电压和电流波形接近正弦波，改善了由矩形波弓|起的电动机发热、转矩降低等电动机运行性能。变频器目前普遍应用的是占空比按正弦波规律变化的正弦波脉宽调制方式。正弦波脉宽调制( PWM )变频器适用于单台或多台电动机并联运行、动态性能要求高的调速系统。 

2、脉幅调制( PAM )变频器

脉幅调制( PAM)变频器将"变压”和“变频”分开完成，即在整流电路部分对输出电压的幅值进行控制，而在逆变电路部分对输出频率进行控制。因为在脉幅调制( PAM)变频器中逆变电路换流器件的开关频率即为该变频器的输出频率，所以这是一种同步调速方式。在这种方式下,当系统低速运行时,谐波和噪声都比较大。这两种变频器的区别在于；PAM变频器调速要采用可控整流器，并要对可控整流器进行导通角控制;而PWM变频器调速则采用不可控整流器，工作时无须对整流器进行控制。 

四、按控制方式分类

1、U/f控制变频器

U/f控制变频器是一种比较简单的控制方式，它的基本特点是对变频器输出的电压和频率按一定比例同时控制，得到所需要的转矩。采用U/f控制方式的变频器，控制电路成本较低，多用于对精度要求不高的场合。

2、电压空间矢量控制（磁通轨迹法）变频器

电压空间矢量控制（磁通轨迹法）又称SVPWM控制方式。该控制方式一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制。由于引入频率补偿，能消除速度控制的误差；另外，将输出电压、电流闭环，能提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，因此系统性能没有得到根本改善。

3、矢量控制（磁场定向法）变频器

矢量控制（磁场定向法）又称VC控制方式。该控制方式实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度、磁场两个分量进行独立控制。该控制方式的优点是转矩可以连续平滑调节，调速范围宽。但控制参数的选择比较困难，需要在线调整。

4、直接转矩控制变频器

直接转矩控制又称DTC控制方式。该控制方式直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁场和转矩，从而在很大程度上解决了矢量控制的不足。

5、主要特点比较

上述四种不同控制方式变频器的特点比较，见下表：

五、按照用途分类

目前，在工业中使用的变频器可以分为通用变频器和专用变频器两大类。衡量通用变频器性能的主要指标有控制方式、启动转矩、转矩控制精度、速度控制精度、控制信号种类、速度控制方式、多段速度设定、载波频率、频率跳跃功能、通信接口等。新型的通用变领器基本都具备这些功能，其功能、操作、维护及应用方面均基本相似。

1、通用变频器

通用变频器又可以分为低成本的简易型通用变频器和高性能多功能的通用变频器。

a.简易型通用变频器

简易型通用变频器是以节能为目的的变频器，主要应用于风机、水泵、鼓风机等负载。这种变频器在转矩控制性能方面是按降转矩负载特性设计的。零速时的启动转矩比其他类型的变频器要小一些，具有较高的节能性能。它同时具有体积小、价格低的优点。

b.高性能多功能通用变频器

高性能多功能通用变频器采用矢量控制方式或直接转矩控制方式，并充分考虑了通用变频器应用过程中，可能出现的各种需要。特殊功能还可以选件的形式供选择。为满足应用需要，在系统的软件和硬件方面都做了相应的功能设置。高性能通用变频器广泛地应用于调速性能要求较高的各个领域之中。

2、专用变频器

专业变频器是指专门针对某一面或某一领域而设计研发的变频器。该类型变频器针对性较强，具有适用于所针对领域独有的功能和优势，从而能够更好地发挥变频调速的作用。

a.高性能专用变频器

专用变频器是为了满足某些特定应用场合的需要而设计生产的，主要应用于对异步电动机控制性能要求较高的专用机械系统。随着控制理论、交流调速理论和电力电子技术的发展，异步电动机的矢量控制得到了发展，专用变频器基本上都采用了矢量控制方式。矢量控制变频器及其专用电动机构成的交流伺服系统已经达到并超过了直流伺服系统。此外，由于异步电动机具有环境适应性强、维护简单等许多直流伺服电动机所不具备的优点，在要求高速、高精度的控制中，这种高性能交流伺服变频器正在逐步代替直流伺服系统。

b.高频变频器

在超精密机械加工中常要用高速电动机。一般通用变频器最高输出频率为400Hz，超过此值就称为高频变频器。为了满足驱动高速电动机的需要，出现了采用PAM控制的高频变频器，其输出频率可达3kHz，在驱动两极异步电动机时，电动机的最高转速为18000r/min。

c.高压变频器

高压变频器是用来对高压电动机进行调速控制的。这种变频器通常采用耐高压的GTO作为逆变电路的开关器。输出频率可达120Hz，主要应用于矿山机械、电力设备等领域中。高压变频器电压等级为3kV、6kV、10kV，有高压中、小容量变频器和高压大容量变频器。

d.单相变频器

单相变频器主要用于输入单相交流电源，对三相交流电动机进行调速控制的场合。

六、分类总结

最后，以思维导图，对变频器的分类做个总结，便于记忆和掌握。

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审核编辑 黄宇