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西门子变频器也可用于家电产品。使用西门子变频器的家电产品中不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。用于电机控制的西门子变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的西门子变频器主要用于调节电源供电的频率。汽车上使用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。西门子变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，西门子变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。

1 西门子变频器的工作原理

我们知道，交流电动机的同步转速表达式位：

n ＝ 60 f(1 － s)/p (1)

式中 n——— 异步电动机的转速；

f——— 异步电动机的频率；

s——— 电动机转差率；

p——— 电动机极对数。

由式 (1) 可知，转速 n 与频率 f 成正比，只要改变频率 f 即可改变电动机的转速，当频率 f 在 0 ～ 50Hz 的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。西门子变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。

2 西门子变频器控制方式

低压通用变频输出电压为 380 ～ 650V ，输出功率为 0.75 ～ 400kW ，工作频率为 0 ～ 400Hz ，它的主电路都采用交 — 直 — 交电路。其控制方式经历了以下四代。

2.1U/f=C 的正弦脉宽调制（ SPWM ）控制方式

其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。

2.2 电压空间矢量（ SVPWM ）控制方式

它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。

2.3 矢量控制（ VC ）方式

矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流 Ia 、 Ib 、 Ic 、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流 Ia1Ib1 ，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流 Im1 、 It1 （ Im1 相当于直流电动机的励磁电流； It1 相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。

西门子变频器工作原理

西门子变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。

1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？