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變頻器之原理

變頻器主要可分成二部分，控制部份及電力驅(qū)動(dòng)部份，如圖 2.1 變頻器電

路架構(gòu) [18]。電力的轉(zhuǎn)換方式是先將三相電源經(jīng)整流後形成直流電壓跨於主電路電容器上，再藉控制部送出的六個(gè)閘極控制訊號(hào)，將直流電壓切割成三相脈波寬度調(diào)變的電壓送給電動(dòng)機(jī)，因電動(dòng)機(jī)線圈的電感效應(yīng)，充放電形成連續(xù)鋸齒波形的三相正弦波電流波形，使電動(dòng)機(jī)能平滑的運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖 2.1 變頻器電路架構(gòu)

變頻器是以頻率之變化來(lái)控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速，其主要乃是根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)速公式而來(lái)的，即

N：轉(zhuǎn)速(rpm)

P：馬達(dá)極數(shù)

F：頻率

S：馬達(dá)之轉(zhuǎn)差率

變頻器的型式

由於電路結(jié)構(gòu)的不同，一般所使用的變頻器大概有以下三種型式:

• 可變電壓源變頻器( Variable Voltage Input )

其輸出相電壓波型為六階型態(tài)，故又稱(chēng)為六階 VVI。當(dāng)速度變化時(shí)，其輸出電壓及頻率亦跟著變化，此電壓變化乃是藉著 DC 電壓的高低來(lái)達(dá)到維持頻率變化的需求。

• 電流源變頻器( Current Source Input )

其輸出電壓及頻率的大小是利用電流源來(lái)控制的。

• 脈波寬度調(diào)變變頻器( Pulse Width Modulation )

其本質(zhì)上亦為電壓源變頻器，利用高速切換變頻器的導(dǎo)通率來(lái)控制輸出電壓的變化，其調(diào)變方式有方波調(diào)變和正弦波調(diào)變二種，圖 2.2 即以方波調(diào)變來(lái)說(shuō)明。Vd 為輸入電壓，Vo 為輸出電壓，可藉由調(diào)整 Vd、S.W 開(kāi)關(guān)時(shí)間及電阻值大小來(lái)改變輸出電壓(Vo)，而其輸出電壓平均值即為

O

Vo ：輸出電壓

Vd ：輸入電壓

Ton：S.W on 的時(shí)間

Ts  ：週期

圖 2.2 方波調(diào)變電路圖

變頻器的優(yōu)點(diǎn)

由於空調(diào)系統(tǒng)用電量甚鉅，若能有效降低電力消耗將會(huì)有相當(dāng)大的成效，因此節(jié)約能源的觀念也就被推廣開(kāi)來(lái)，相對(duì)的變頻器的使用亦日漸增加，因?yàn)槭褂米冾l器控制轉(zhuǎn)速不僅可以節(jié)省部分負(fù)載電力外，又有下以列優(yōu)點(diǎn)：

• 由於馬達(dá)、風(fēng)扇在較低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，因此所產(chǎn)生的機(jī)械噪音較低。

• 因變頻器具有緩啟動(dòng)( Soft Start )  功能，所以會(huì)降低瞬間啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

• 由於馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)在低轉(zhuǎn)速，其軸承壽命較長(zhǎng)。

• 系統(tǒng)控制較傳統(tǒng)( on-off )  穩(wěn)定。