一.什么叫变频器?

    变频器又称为变流器（Inverter），它是将电压值固定的直流电，转换为频率及电压有效值可变的装置，在工业上被广泛使用，如不断电系统、感应电动机与交流伺服电动机的调速驱动等。变频器之功能为将直流输入电压转换为所需之大小与频率之交流输出电压。若其直流输入电压为定值，则称为电压源型变频器(Voltage Source Inverter, VSI)；若直流输入电流维持定值，则称为电流源型变频器(Current Source Inverter, CSI)。

    二.变频器基本原理

    变频器它的输出电力控制方法有PAM方式与PWM方式两种。

    PAM(Pulse Amplitude Modulation)，由电源电压变换振幅而进行控制输出功率的方式，所以在变频器部位，只有控制频率，变流器控制输出电压。在闸流体变频器场合，因转流时间为100～数百μs，闸流体高频切换很难，其次是因为PWM控制困难，在该变频器部位的控制频率采用PAM方式，如图 1.1所示依PAM电压调整时之输出电压波形，电压高和电压低的情形。

    图 1.1 PAM电压调整

    脉波宽度调变(Pulse-width Modulation, PWM)，在输出波形中作成多次之切割，经由改变电压脉波宽度而达成输出电压之改变，如图1.2所示。依PWM变频器的电压调整原理，图(A)为三角载波与正弦波型的信号波。图(B)和图(C)为所对应之波宽调变波形及输出信号波之振幅。振幅相同、脉波宽度不同、可获得调整变化之正弦波的输出波形。

    图 1.2 PWM电压调整

    图1.3为三相变频器主电路之基本结构，其中前级由三相全波整流器组成，三相电源由L1 L2 L3输入，其直流输出电压经过电感L及电容C之滤波后，可获得几近无涟波之直流电压VDC。变频器之后级由六个电力电子组件组成，其输出端为U V W，此六个组件的导通与关闭时间可利用正弦式脉波宽度调变(Sinusoidal Pulse-width Modulation, SPWM)技术加以控制，SPWM是由一正弦波参考信号与较高频三角形载波相比较而产生，同图1.2所示，参考信号之频率决定变频器输出电压频率，而参考信号之峰值则控制了输出电压之有效值。而每半周期之脉波数目P则依据载波频率而定。SPWM方式可消除输出电压中所有低于或等于2P-1阶之谐波。
 

    图1.3 三相变频器主电路结构

    在理想的情况下，图1.3同相输出之上下开关，其 PWM波形应是互补的，也就是上开则下关，上关则下开。但由于功率组件的截止(turn-off)时间，通常大于导通(turn-on)时间，因此必须于上下开关的PWM 讯号之间加入一段延迟时间，以防止短路的情况发生。此延迟时间的设定主要根据的功率组件的截止时间而定，通常设为截止时间的2~3倍。