通用变频器的主电路由三部分组成:整流部分、直流部分和逆变部分,结构如图4-1所示,采用交一直一交结构。
    整流部分由6只二极管组成三相整流桥,它把三相交流电源RST变为直流电,对于AC 380V的交流电源,该直流电的峰值电压为DC 537V,平均电压为DC 513V,直流部分由若干个大容量电容器和均压电阻组成,直流电经过滤波电容,保持该直流电压UD平稳,由于目前大容量的电解、电容耐压都不高,且电容值的一致性较差,为了避免由此造成各电解、电容的压降差异太大,出现电容压降高于耐压值使电容击穿,可以利用电阻的均压作用基本保证各电容上的压降一致,图中电容器Cl和C2电容值相等起存储电能和滤波作用,电阻R3和R2阻值相等起均压作用。逆变部分由6个IGBT模块和6只反并联二极管组成,将直流电压UD转换为可以改变频率和有效电压的三相交流电。
    为了增强滤波效果,滤波电容Cl和C2的容量一般很大,再加上变频器初上电时滤波电容上的电压为零,这样势必造成滤波电容的充电电流很大,使供电电网瞬间电压产生陡降,造成同一电网上的其他设备跳闸或误动作,干扰电网的正常运行。为了解决这一问题,图4-1中增加限流电阻R,来限制滤波电容的最大充电电流,当上电完成后,为了消除Ri的压降和热损耗,利用KM触点或晶闸管K.再把R,旁路掉。
    图4-1中,直流电抗器(DCR)的作用是利用电感对电流的抑制作用平滑电源的输入电流,提高变频器的功率因数,同时还可以降低变频器初上电时滤渡电容的充电电流,直流电抗器在有些变频器中是随机附带的标准配件,也有些变频器(或是大容量的变频器)是作为可选附件的,不选用直流电抗器( DCR)时,须将两端用粗导线短接在一起。
    在需要快速停止或重物下降的场合,电动机处于发电状态,电动机发出的电能通过反并联二极管给滤波电容充电,导致变频器内部直流电压升高,如果这些能量不进行恰当的处理,就会导致直流电压UD超过高限,一般高限为DC 650V左右。考虑到IGBT和滤波电容的耐压问题,变频器会产生过压报警停车。如果不能停车,就必须对此进行处理,处理的方法有两种:一种是把这部分能量反馈回电网;另一种是用制动电阻把这些能量消耗掉。图4-1中,采用大量使用的第二种方法,用制动电阻把能量消耗掉,R2是制动电阻,V是制动单元中起开关作用的IGBT,当直流电压UD超过高限时,V导通,制动电阻R2将滤波电容上高出的能量消耗掉。制动电阻和制动单元在小容量的变频器中是内部自带的标准配置,对于大容量的变频器来说是作为可选附件的。
    图4-1中,Rs和HL的作用是指示大容量滤波电容上的电压有无,当变频器断电后,由于滤波电容上的电荷并没有立即泄放掉,其残留电压足以对人身形成威肪,为了避免人们在电容放电完成前,因触摸滤波电容的外接端子而发生危险,用HL指示滤波电容电压的有无,只有HL指示灯熄灭后,方可进行触摸接线或维修。

                     


虽然变频器输出电压波形为一系列的矩形脉冲波,但是由于电动机这一感性负载对电流变化的抑制作用,电动机中的电波形为一波动的且相位滞后的近似正弦波,载波频率越高,电流波动越小,电流波形就越平滑,当载波频率足够高时(如12kHz),变频器输出到电动机的电流波形基本为一平滑正弦波,如图4-4所示。该电流波形滞后于电压等效正弦波,载波频率高时低频力矩输出也稳定,电动机的噪声小。需要注意的是,载波频率高将使变频器自身的损耗变大,变频器温度增高并使电压毛刺du/dt变大,漏电流变大,干扰变大;载波频率低时,电动机的噪声大,电动机的损耗变大且转矩降低,电动机温度增高。

                       

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