变频器的工作原理与变频器的工作方式有关。通用变频器按工作方式分类如下:
(1) U/f控制。U/f控制即电压与频率成比例变化控制,又称恒压频比控制。由于通用变频器的负载主要是电动机,出于电机磁场恒定的考虑,在变频的同时都要伴随着电压的调节。U/f控制忽略了电机漏阻抗的作用,在低频段的工作特性不理想。因此实际变频器中常采用E/f(恒电动势频比)控制。采用U/f控制方式的变频器通常被称为普通功能变频器。
(2)转差频率控制。转差频率控制是在E/f控制基础上增加转差控制的一种控制方式。从电机的转速角度看,这是一种以电机的实际运行速度加上该速度下电机的转差频率确定变频器的输出频率的控制方式。更重要的是在E/f常数条件下,通过对转差频率的控制,可以实现对电机转矩的控制。采用转差频率控制的变频器通常属于多功能型变频器。
(3)矢量控制。矢量控制是受调速性能优良的直流电机磁场电流及转矩电流可分别控制的启发而设计的一种控制方式。矢量控制将交流电机的定子电流采用矢量分解的方法,计算出定子电流的磁场分量及转矩分量并分别控制,从而大大提高了变频器对电机转速及力矩控制的精度与性能。采用矢量控制的变频器通常称为高功能变频器。
通用变频器按工作方式分类的主要工程意义在于各类变频器对负载的适应性。普通功能型变频器适用于泵类负载及要求不高的反抗性负载,而高功能变频器适用于位能性负载。
在变速传动中,存在两种类型的能量,需要在动力(能耗)制动过程中进行处理:
(1)惯性或动能负载:典型的运动(转动或直线运动)机械属于此类。此类机械可以自然地降速到停止,但制动可以加速该过程,以提高生产率。
(2)质量或势能负载:典型的如升降机和电梯等,它会连续运行或均匀加速。当负载下降时,必须满功率制动,以维持恒速运行。
传动损耗、机械阻力、传递效率均将减少对制动功率的需求,从而有利于减速。势能型负载再生的能量取决于最大功率及**速时间和减速时间。
制动时间和工作循环时间根据加工系统的要求来确定,但应特别注意改变制动工作循环时间和减速时间所造成的影响。对于直流制动而言,电动机负载系统的动能被转化为电动机转子中的热能。对于快速和频繁的发电(再生)制动,电力变频器必须通过控制动力(能耗)制动斩波器(伴有制动电阻)的工作或双向功率潮流来控制再生功率。变频器的功耗同样有利于动力(能耗)制动。
为了实现快速响应,在电动机和电力变频器允许的条件下,现代变频调速传动系统可以在基速以下范围提供较大的瞬态转矩,并可一直持续到较大转速输出较大的瞬态功率。一个200kW的测功计要求传动系统可以在10ms以内快速实现从满正转矩转换为满负转矩。