1.變頻器
利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換成另一頻率的電能裝置。工作原理也可理解是調整電的頻率來達到所需的轉速。變頻器的作用是改變交流電機供電的頻率和幅值，因而改變其運動磁場的週期，達到平滑控制電動機轉速的目的。
2.變頻器的組成
主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元、微處理單元等組成的。基本上，變頻器通常分為4部分：整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。
整流單元——將工作頻率固定的交流電轉換為直流電。
高容量電容——儲存轉換後的電能。
逆變器——由大功率開關電晶體陣列組成電子開關，將直流電轉化成不同頻率、寬度、幅度的方波。
控制器——按設定的程式工作，控制輸出方波的幅度與脈寬，使疊加為近似正弦波的交流電，驅動交流電動機。
交-直-交變頻器的主要結構框圖
主電路交-直-交變頻器原理圖
主電路——是給非同步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分。主迴路主要由三相或單相整流橋、平滑電容器、濾波電容器、ipm逆變橋、限流電阻、接觸器等元件組成。其中許多常見故障是由電解電容引起。
電解電容的壽命主要由加在其兩端的直流電壓和內部溫度所決定，在迴路設計時已經選定了電容器的型號，所以內部的溫度對電解電容器的壽命起決定作用。電解電容器會直接影響到變頻器的使用壽命，一般溫度每上公升10 ℃，壽命減半。因此一方面在安裝時要考慮適當的環境溫度，另一方面可以採取措施減少脈動電流。
採用改善功率因數的交流或直流電抗器可以減少脈動電流，從而延長電解電容器的壽命。
在電容器維護時，通常以比較容易測量的靜電容量來判斷電解電容器的劣化情況，當靜電容量低於額定值的80%，絕緣阻抗在5 mω以下時，應考慮更換電解電容器。
分類——變頻器主電路可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流迴路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流迴路濾波是電感。
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生的電壓脈動的「平波（中間）迴路」，以及將直流功率變換為交流功率的「逆變器」。
（1）整流器：最近大量使用的是二極體的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組電晶體變流器構成可逆變流器，由於其功率方向可逆，可以進行再生運轉。
（2）平波迴路：在整流器整流後的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，採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餘量，可以省去電感採用簡單的平波迴路。
（3）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。
故障現象：變頻器在加速、減速或正常執行時出現過電流跳閘。
首先應區分是由於負載原因，還是變頻器的原因引起的。如果是變頻器的故障，可通過歷史記錄查詢在跳閘時的電流，超過了變頻器的額定電流或電子熱繼電器的設定值，而三相電壓和電流是平衡的，則應考慮是否有過載或突變，如電機堵轉等。在負載慣性較大時，可適當延長加速時間，此過程對變頻器本身並無損壞。
若跳閘時的電流，在變頻器的額定電流或在電子熱繼電器的設定範圍內，可判斷是ipm模組或相關部分發生故障。首先可以通過測量變頻器的主迴路輸出端子u、v、w， 分別與直流側的p、n端子之間的正反向電阻，來判斷ipm模組是否損壞。如模組未損壞，則是驅動電路出了故障。
如果減速時ipm模組過流或變頻器對地短路跳閘，一般是逆變器的上半橋的模組或其驅動電路故障；而加速時ipm模組過流，則是下半橋的模組或其驅動電路部分故障，發生這些故障的原因，多是由於外部灰塵進入變頻器內部或環境潮濕引起。
控制電路——是給非同步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制訊號的迴路，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」，將運算電路的控制訊號進行放大的「驅動電路」，以及逆變器和電動機的「保護電路」組成。
（1）運算電路：將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓訊號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。
（2）電壓、電流檢測電路：與主迴路電位隔離檢測電壓、電流等。
（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）速度檢測電路:以裝在非同步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的訊號為速度訊號，送入運算迴路，根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。
（5）保護電路:檢測主電路的電壓、電流等，當發生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和非同步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。
控制迴路故障分析——控制迴路影響變頻器壽命的是電源部分，是平滑電容器和ipm電路板中的緩衝電容器，其原理與前述相同，但這裡的電容器中通過的脈動電流，是基本不受主迴路負載影響的定值，故其壽命主要由溫度和通電時間決定。由於電容器都焊接在電路板上，通過測量靜電容量來判斷劣化情況比較困難，一般根據電容器環境溫度以及使用時間，來推算是否接近其使用壽命。
電源電路板給控制迴路、ipm驅動電路和表面操作顯示板以及風扇等提供電源，這些電源一般都是從主電路輸出的直流電壓，通過開關電源再分別整流而得到的。因此，某一路電源短路，除了本路的整流電路受損外，還可能影響其他部分的電源，如由於誤操作而使控制電源與公共接地短接，致使電源電路板上開關電源部分損壞，風扇電源的短路導致其他電源斷電等。一般通過觀察電源電路板就比較容易發現。
邏輯控制電路板是變頻器的核心，它集中了cpu、mpu、ram、eeprom等大規模積體電路，具有很高的可靠性，本身出現故障的概率很小，但有時會因開機而使全部控制端子同時閉合，導致變頻器出現eeprom故障，這只要對eeprom重新復位就可以了。
ipm電路板包含驅動和緩衝電路，以及過電壓、缺相等保護電路。從邏輯控制板來的pwm訊號，通過光耦合將電壓驅動訊號輸入ipm模組，因而在檢測模快的同時，還應測量ipm模組上的光耦。
3.變頻器相關功能、知識詳解
（1）pwm和pam比較：
pwm是英文pulse width modulation(脈衝寬度調製)縮寫，按一定規律改變脈衝列的脈衝寬度，以調節輸出量和波形的一種調值方式。
pam是英文pulse amplitude modulation (脈衝幅度調製)縮寫，是按一定規律改變脈衝列的脈衝幅度，以調節輸出量值和波形的一種調製方式。
（2）為什麼變頻器的電壓與電流成比例的改變？
非同步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流之間相互作用而產生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那麼磁通就過大，磁迴路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現象的產生。這種控制方式多用於風機、幫浦類節能型變頻器。
（3）電動機使用工頻電源驅動時，電壓下降則電流增加；對於變頻器驅動，如果頻率下降時電壓也下降，那麼電流是否增加？頻率下降（低速）時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉矩一定的條件下,電流幾乎不變。
（4）採用變頻器運轉時，電機的起動電流、起動轉矩怎樣？
採用變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下(根據機種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動時，起動電流為6~7倍，因此，將產生機械電氣上的衝擊。採用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。
起動電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動轉矩為70%~120%額定轉矩；對於帶有轉矩自動增強功能的變頻器，起動轉矩為100%以上，可以帶全負載起動。
（5）v/f模式是什麼意思？
頻率下降時電壓v也成比例下降，這個問題已在前說明。v與f的比例關係是考慮了電機特性而預先決定的，通常在控制器的儲存裝置（rom）中存有幾種特性，可以用開關或標度盤進行選擇
（6）按比例地改v和f時，電機的轉矩如何變化？
頻率下降時完全成比例地降低電壓，那麼由於交流阻抗變小而直流電阻不變，將造成在低速下產生地轉矩有減小的傾向。因此，在低頻時給定v/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動轉矩,這種補償稱增強起動。可以採用各種方法實現,有自動進行的方法、選擇v/f模式或調整電位器等方法
（7）在說明書上寫著變速範圍60~6hz，即10：1，那麼在6hz以下就沒有輸出功率嗎？ 在6hz以下仍可輸出功率，但根據電機溫公升和起動轉矩的大小等條件，最低使用頻率取6hz左右，此時電動機可輸出額定轉矩而不會引起嚴重的發熱問題。
變頻器實際輸出頻率（起動頻率）根據機種為0.5~3hz.
（8）對於一般電機的組合是在60hz以上也要求轉矩一定，是否可以？
通常情況下時不可以的。在60hz以上（也有50hz以上的模式）電壓不變，大體為恆功率特性，在高速下要求相同轉矩時，必須注意電機與變頻器容量的選擇。
（9）給所使用的電機裝置設速度檢出器（pg），將實際轉速反饋給控制裝置進行控制的，稱為「閉環」，不用pg運轉的就叫做「開環」。通用變頻器多為開環方式，也有的機種利用選件可進行pg反饋.
（10）實際轉速對於給定速度有偏差時如何辦？
開環時，變頻器即使輸出給定頻率，電機在帶負載執行時，電機的轉速在額定轉差率的範圍內（1%~5%）變動。對於要求調速精度比較高，即使負載變動也要求在近於給定速度下運轉的場合，可採用具有pg反饋功能的變頻器（選用件）。
（11）如果用帶有pg的電機，進行反饋後速度精度能提高嗎？
具有ｐｇ反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的植取決於ｐｇ本身的精度和變頻器輸出頻率的解析度。
（12）失速防止功能是什麼意思？
如果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉速（電角頻率）的變化，變頻器將因流過過電流而跳閘，運轉停止，這就叫做失速。為了防止失速使電機繼續運轉，就要檢出電流的大小進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率。
減速時也是如此。兩者結合起來就是失速功能。
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