变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代后半期开始, 电力电子器件的更新促使电力变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣, 并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始, 美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并广泛应用。
　　变频器作为一门日趋成熟新技术和它完善的功能，实际应用也越为广泛，对提产增效、节约能源、提高经济效益发挥了重要作用。在近几年，随着制药装备技术水平的不断提高，变频器在制药装备上也得到极为广泛的应用。
1变频器的主要功能
1．1 变频器的控制功能
1.1.1 程序控制功能
1.1.1．1由外控信号的状态进行控制：整个工作过程全部由连接至变频器输入控制端的外控信号决定，变频器只需预置好各挡的转速及升速时间。
1.1.1．2由变频器自动切换：即由变频器内的程序控制功能自动完成工作过程，变频器须预置的项目有：
a．各程序的运行方式：包括正转、反转、升速、降速停止等；
b．程序步之间的切换：规定本程序完成后应转入的程序步号，决定切换程序步的依据，可以由变频器内部的计时器决定，也可以由外接控制信号决定。
1.1.2 PID调节功能
根据“目标值”给定方式的不同，大致有两种情形：
1.1.2.1 键盘给定方式
a．接线特点：将反馈信号接至变频器的外接给定端或反馈信号输入端即可；
b．给定方法：由键盘输入目标值的百分数。
1.1.2.2 外接给定方式
a．接线特点：将目标给定信号接至外接给定端，而把反馈信号接至辅助给定端或反馈信输入端；
b．给定方法：由外接电位器进行目标值的给定
1．2 升速和降速功能
1.2.1升速功能
1.2.1.1 升速过程：变频调速系统中，起动和升速过程是通过逐渐升高频率来实现的。
1.2.1.2 可供选择的升速功能：
1.2.1.2.1 升速时间：给定频率从0 Hz上升至基底频率 ，所需的时间。升速时间越短，频率上升越快，越容易“过流”。
1.2.1.2.2 升速方式：主要有三种
a．线性方式：频率与时间成线性关系；
b．S形方式：开始和结束阶段，升速的过程比较缓慢，中间阶段按线性方式；
c．半S形方式：升速过程呈S形。
1.2.1.2.3与起动有关的功能：
a．起动频率：用户根据需要预置起动频率 ，使电动机在该频率下“直接起动”；
b．起动前的直流制动功能：每次起动前，都向电动机绕组中短时间的通入直流电流，目的是保证拖动系统在零速下起动；
C．暂停升速功能：起动惯性较大的负载时，使拖动系统在低速下运转一段时间，然后再继续升速。
1.2.2降速功能
1.2.2.1 降速过程：在变频调速系统中，停止和降速过程是通过逐渐降低频率来实现的。
1.2.2.2可供选择的降速功能：
1.2.2.2.1降速时间：给定频率从基底频率 下降至0Hz所需的时间。降速时间越短，频率下降越快，越容易“过流”和“过压”。
1.2.2.2.2降速方式，主要有三种：
a．线性方式：降速过程中，频率与时间成线性关系；
b．S形方式：开始和结束，降速比较缓慢，中间阶段按线性方式降速；
C．半S形方式：降速过程半S形。
1.3 频率给定功能
1.3.1频率给定的选择功能
a.面板给定方式：通过面板上的键盘进行给定。
b.外接给定方式：通过外部的给定信号进行给定。
c. 通信接口给定方式：由计算机或其他控制器通过通信接口进行给定。
1.3.2 外接给定信号的选择
a. 电压信号：通常有0—5V，0一±5V，0～10V，0一-4-10V等。
b. 电流信号：通常有0～20mA，4—20mA两种。
1.4 控制模式的选择功能
1.4.1矢量控制模式
1．4.1.1通过矢量演算电机内部的状态，可在输出频率为0.5Hz 时，取得电机额定转矩150％的输出转矩。是比V/f 控制更为强力的电机控制，可以抑制由负载变动而引起的速度变动。
1.4.1.2带速度反馈的矢量控制，这是性能最好的一种控制方式。
1.4.1.3无反馈矢量控制，用途十分广泛。
1.4.1.4预置矢量控制模式：
a．电动机的容量与变频器规定的配用电动机容量相同；
b．应输入电动机的容量、极数等基本数据。
1.4.2 V/f控制模式
1.4.2.1为以往各通用变频器中所使用的控制模式。不会识别电机参数等，在单纯同已往机种更换或简单使用时有效。另外在无法进行矢量控制的自动调整时、使用高速电机等特殊电机时、多台电机驱动时请选择此模式。
1.4.2.2 预置V/f控制模式：
a．设定变频器的输出频率和电压的基本关系；
b．应输入电动机的容量、极数等基本数据。
1.5 变频器的保护功能
1.5.1 过流保护功能
1.5.1.1必须立即停止输出的过电流：当输出电路短路、接地和逆变电路发生桥臂直通等情况时，会出现危险的短路电流必须立即停止输出并跳闸保护变频器。
1.5.1.2升降速过电流的自处理：在升速过程中发生过电流时，变频器将自动延长升降时间或自动暂停升降速，使电流回到限值内，然后再恢复到原设定的升降速时间。
1.5.1.2 运行过电流的自处理：在运行过程中发生过流时变频器将自动地适当降低工作频率，使电流回到限值以内后，再恢复到原设定频率。
1.5.2电压保护功能
1.5.2.1 降速过电压的自处理：由于降速过快而发生过电压时，变频器将自动延长降速时间或自动暂停降速，减缓降速过程，直到电压回到正常范围后再恢复到原设定的降速时问。
1.5.2.2欠电压保护：欠电压包含有电源电压过低、电源缺相、电源瞬时停电。
1.5.3过载保护功能
1.5.3.1变频器过负荷保护功能主要用于变频器的过负荷保护。原因可能是：加减速时间过短、V/f模式设定异常、负荷过大、变频器容量不足等原因。解决方法：延长加减速时间、将V/f模式设定返回到初始值、减小负荷、增加变频器容量。
1.5.3.2电机过负荷保护功能主要用于电动机的过负荷保护。
1.5.4 快速制动功能
1.5.4.1快速制动功能可用于紧急情况快速制动避免危险的发生。
2 变频器的选择
2．1 变频器规格的选择
　　关于变频器的标准规格，或者说变频器的额定值，一般从容量、输出电压、瞬时过载能力三个方面给予考虑。
2．1.1变频器的容量
2.1.1.1额定输出电流
　　指输出线电流，单位用A表示。这是反映变频器容量的关键的量，是逆变器中半导体开关器件所能承受的电流耐量，通常是不允许连续过电流运行的。负载电动机的选择，无论是拖动单台电动机还是拖动多台电动机，均应以连续运行总电流不超过变频器额定电流为原则。
2.1.1.2可用电动机的功率
　　以电动机的额定功率kW 表示。这种表达方式是有条件的，对电动机有严格的限制。日本产的变频器所标出的功率值，是以变频器输出额定电流时可以拖动的日本产(甚至是变频器厂家自产)的4极标准(普通型)电动机的功率值标出的，也就是说，是针对一种特定电动机标出的，仅可视为一种参考值。非日本标准的异步电动机，即使是日本标准的、特种用途异步电动机或6极以上异步电动机，其额定电流都有可能大于上述特定电动机的额定电流。从常识看，6极以上异步电动机在同样功率下的效率，特别是功率因数，都低于4极异步电动机，其额定电流自然要大些。在为现场原有电动机选配变频器时，不能只看功率值是否一致而盲目地选用变频器。
2.1.1.3额定输出容量
　　以变频器的额定输出功率kVA表示，是指额定输出电流与电压下的额定功率。为了表示变频器的能力，给出的是参考值。因为电网电压下降时，变频器输出电压会低于额定值，而输出kVA值会随之减小。变频器的kVA值很难确切地表达变频器的能力．变频器的额定输出容量，只能作为变频器负载能力的一种辅助表达手段。
2.1.2 变频器的输出电压
　　变频器输出电压的等级是为适应异步电动机的电压等级而设计的，通常等于电动机的工频额定电压。实际上，变频器的工作电压是按V／f曲线关系变化的。变频器规格表中给出的输出电压。是变频器的可能最大输出电压，即基频下的输出电压。
2.1.3瞬时过载能力
　　基于主回路半导体器件的过载能力，通用变频器的电流瞬时过载能力常是额定输出电流的150％、1分钟。与标准异步电动机(过载能力通常200％左右)相比较，变频器的过载能力较小。允许过载时间亦很短。在变频器传动的情况下．异步电动机的过载能力得不到充分的发挥。
2.2变频器类型的选择
　　通用变频器按控制功能分为3种类型：普通功能型V／f控制变频器；具有转矩控制功能的高功能型V／f控制变频器和矢量控制高性能变频器。变频器类型的选择要根据负载的要求来进行。
2.4.1鼓风机泵类负载：在过载能力方面的要求较低。低速运行时，负载较轻。对转速精度没有什么要求，通常可以选择价廉的普通功能型。
2.4.2恒转矩类负载，例如挤压机、搅拌机、传送带等需要具有恒转矩特性的设备，但在转速精度以及动态性能方面要求不高，选型时可选无矢量控制的变频器。
2．4.3对于有些负载低速时要求有较硬的机械特性，要求有一定的调速精度，但在动态性能方面无较高要求，可选用无反馈矢量控制功能的变频器。
2.4.4对于某些负载对调速精度和动态性能都有较高要求，并要求高精度同步运行，可采用带速度反馈的矢量控制功能的变频器。
3．结论
　　以上是在对变频器得使用过程中对变频器性能及选择的粗浅认识，由于被控对象的千差万别，性能指标要求的各不相同，变频器的选择及配置远不如上述所列几种。要做到熟练应用还应在工程实践中认真探索。
变频器的控制模式代表着变频器的性能和水平，在工程应用中根据不同的负载及不同控制要求，合理选择变频器以达到资源的最佳配置。

作者简介：马飞(1975-)，男，聊城万合工业制造有限公司技术中心副总工程师，工程师，从事制药装备研发与制造等工作。