因此，我們來看一下變頻器的組件，看看它們是如何實際一起工作的，以改變頻率和電機轉速。

變頻器元件

整流器

由于在溝通模式下很難改變溝通正弦波的頻率，變頻器的第一個工作是將波形轉換為直流。為了讓它看起來像AC，操作直流相對容易。所有變頻器的第一個組成部分是被稱為整流器或轉換器的設備，如下圖所示。

變頻整流器

整流器回路將交流電轉換為直流電，其工作方式與電池充電器或電弧焊機的方式大致相同。使用二極管橋，限制交流正弦波只向一個方向移動。其結果是完全整流的交流波形被直流電路解釋為本地直流波形。三相變頻器接受三個獨立的交流輸入相并將其轉換為單個直流輸出。

大多數(shù)三相變頻器也可以接受單相（230V或460V）電源，但由于只有兩個輸入支路，所以變頻器輸出（HP）必須降額，因為所產(chǎn)生的直流電流成比例地降低。另一方面，真正的單相變頻器(控制單相電機的單相變頻器)利用單相輸入，產(chǎn)生與輸入成比例的直流輸出。

當涉及到變速運行時，三相電機比單相計數(shù)器構件普遍應用的緣故有二種。首先，它們有更廣泛的功率范圍。另一方面，單相電機通常需要一些外部干預來開始旋轉。

直流母線

直流母線(圖中所示)的第二部分在所有變頻器中都看不到。因為不直接影響變頻運行。但它始終存在于高品質的通用變頻器中。直流總線用電容器和電感過濾轉換后的直流電中的交流波紋電壓，進入變頻器部分。它還包括阻止諧波失真的濾波器，可以反饋給變頻器電源。較老的變頻器和需要單獨的線路濾波器來完成這項流程。

變頻器

插畫右側是變頻器的內(nèi)臟。變頻器采用三組高速開關晶體管，打造模擬交流正弦波的所有三相直流脈沖。這些脈沖不僅決定了波的電壓，還決定了它的頻率。逆變器或逆變器這個術語的意思是“反轉”，簡單地說就是所產(chǎn)生波形的上下運動�，F(xiàn)代變頻器變頻器使用稱為脈寬調制(PWM)的技術來調節(jié)電壓和頻率。

然后IGBT是指絕緣柵雙極晶體管，是變頻器的開關(或脈沖)部件。晶體管(取代真空管)在我們的電子世界起著兩個作用。它可以像功放一樣充當功放，增加信號，或者充當開關，只需打開和關閉信號即可。IGBT是一種現(xiàn)代版本，可以提供更高的開關速度（3000 - 16000 Hz）并減少熱量產(chǎn)生。較高的開關速度可以提高交流電波仿真的精確度，降低電機噪音。產(chǎn)生的熱量減少意味著散熱片更小，因此變頻器占地面積更小。

變頻器PWM波形

下圖顯示PWM變頻器的變頻器與真正的AC正弦波相比產(chǎn)生的波形。變頻器輸出由具有固定高度和可調寬度的矩形脈沖組成。在這種特殊情況下，有三組脈沖——中間是寬聚，AC周期正負兩部分的開始和結束處有窄聚。脈沖面積之和等于真正的AC波有效電壓。切斷真正的交流波形上(或下)脈沖部分，填充曲線下的空白區(qū)域，幾乎完美匹配。只有這樣，變頻器才能控制馬達的電壓。

脈沖寬度與其空白寬度的總和決定了電機看到的波形頻率(因此是PWM或脈沖寬度的調制)。脈沖連續(xù)(即無空白)時，頻率仍然正確，但電壓遠大于真正的AC正弦波。變頻器根據(jù)需要的電壓和頻率，改變脈沖的高度和寬度，改變兩者之間的空白寬度。

也許有人想知道這個假AC(實際上是DC)是如何運行交流感應電機的。畢竟，感應電機轉子中的電流及其相應的磁場需要交流電嗎？那么，AC自然會導致感應，因為它是不斷變化的方向，另一方面，一旦電路激活，直流就不會正常工作。

但直流打開和關閉時，直流可以感應電流。對于老年人來說，汽車點火系統(tǒng)(固體點火前)曾在分配器中有一組點。這些要點的目的是從電池的脈沖到線圈(變壓器)。https://www.diangon.com/wenku/cd/在線圈中感應電荷，將電壓提高到允許火花塞點火的水平。上圖所看到的寬直流脈沖實際上是由數(shù)百個單獨的脈沖組成的，變頻器輸出的這種開關運動允許直流感應發(fā)生。

有效電壓

使交流電復雜的因素之一是不斷改變電壓，從零到某個最大的正電壓，然后返回零，然后返回最大的負電壓，然后返回零。如何確定施加到電路的實際電壓？左邊的插為60Hz，120V正弦波。但請注意，峰值電壓為170V。如果它的實際電壓是170V，我們怎么稱之為120V？

在一個周期內(nèi)，它從0V開始，上升到170V，然后再次下降到0.繼續(xù)下降到-170，然后再次上升到0.原來上邊界在120V的綠色矩形面積是相等到曲線正負部分的面積總和。那120V是平均水平嗎？

好，假如要平均每一個周期中每一點的電壓值，結果將會是108V上下，因此不可以是答案。那么，為什么這個值是VOM測量的120V呢？它與我們所說的有效電壓有關。

如果要測量流過電阻的直流電流產(chǎn)生的熱量，則會發(fā)現(xiàn)它大于等效交流電流產(chǎn)生的熱量。這是由于AC在整個周期中不保持恒定的值。在實驗室，在控制條件下，發(fā)現(xiàn)特定的直流電流產(chǎn)生了100度的熱量上升，其交流電當量產(chǎn)生了70.7度的上升或70.7%的直流值。AC的有效值是直流的70.7%。交流電壓的有效值等于曲線前半部分的電壓平方和平方根。

如果峰值電壓為1，測量每個從0度到180度的電壓，則有效電壓為0-707。圖中170的峰值電壓0.707倍等于120V。這種有效電壓又稱平方根或RMS電壓。因此，峰值電壓總是有效電壓的1.414。230V交流電流有325V的峰值電壓，460有650V的峰值電壓。

除了頻率變化外，即使電壓與交流電機的運行速度無關，變頻器也必須改變電壓。

有效電壓

此圖顯示兩個460V交流正弦波。紅色是60hz曲線，藍色是50hz。兩者都有一個650V的峰值電壓，但是，50hz要寬得多。您可以很容易地看到50Hz曲線的前半部分（0 - 10ms）內(nèi)的區(qū)域大于60hz曲線的前半部分（0 - 8.3ms）。而且，由于曲線下面積與有效電壓成正比，所以其有效電壓更高。隨著頻率的降低，有效電壓的增加更加劇烈。

如果允許460V電機在這些較高的電壓下工作，其使用壽命可以大大降低。因此，變頻器必須不斷改變相對于頻率的“峰值”電壓，以保持恒定的有效電壓。操作頻率越低，峰值電壓越低，反之亦然。

現(xiàn)在應該很好地理解變頻器的工作原理和控制馬達速度的方法。大多數(shù)變頻器可以通過多位置開關或鍵盤手動設置電機轉速，或者使用傳感器(壓力、流量、溫度、液位等)自動化過程。