通用變頻器結(jié)構(gòu)主電路原理圖講解

一、變頻器的分類

變頻器的分類方法很多，這里介紹按工作電源的電壓等級分類和按內(nèi)部直流電源的性質(zhì)分類兩種分類方法。

變頻器按工作電源的電壓等級分類，有高壓和低壓兩大類別。高壓變頻器的電壓等級有6kV和10kV等幾種；低壓變頻器的電壓等級最常使用的是380V，660V和1140V的電壓等級在一些較特殊的場合也有應(yīng)用。

變頻器的輸入和輸出通常是三相交流電，但也有少量小功率變頻器采用單相輸入、三相輸出的結(jié)構(gòu)形式。

變頻器按內(nèi)部直流電源的性質(zhì)分類有電壓型變頻器和電流型變頻器。

電壓型變頻器的電路結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。它的中間直流環(huán)節(jié)采用大電容器C濾波。電容器在充放電過程中能儲存電場能或釋放電場能；從而使直流環(huán)節(jié)的電壓UD比較平穩(wěn)，內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源，常應(yīng)用于負(fù)載電壓變化較大的場合。

電流型變頻器的電路結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。中間直流環(huán)節(jié)采用電抗器作為儲能元件進(jìn)行濾波，直流電流比較平穩(wěn)。這種直流環(huán)節(jié)的濾波元件電感L對直流電路中的交流紋波會表現(xiàn)出較大的感抗，具有較好的濾波效果，并有近似電流源的特性，因此將采用這種直流環(huán)節(jié)的變頻器稱作電流型變頻器。常應(yīng)用于負(fù)載電流變化較大的場合。

二、變頻器的內(nèi)部主電路

當(dāng)前常用的變頻器多采用“交-直-交”的電路結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部主電路由整流、濾波和逆變幾大部分組成，如圖3所示。三相交流電源從變頻器R、S、T端輸入，經(jīng)由二極管D1～D6構(gòu)成三相整流橋整流成直流電，電壓為UD。電容器C1和C2是濾波電容器。6個IGBT管V1～V6構(gòu)成三相逆變橋，把直流電逆變成頻率和電壓任意可調(diào)的三相交流電輸送給負(fù)載電動機(jī)。

圖3電路示意圖中使用了兩個濾波電容器C1和C2串聯(lián)，是為了提高其耐壓。電容器兩端各并聯(lián)了一個電阻，其中電阻R1與電容器C1并聯(lián)，電阻R2與電容器C2并聯(lián)。這兩個電阻稱作均壓電阻。它們的作用是為了讓兩只電容器上的電壓基本相等，防止電容器在工作中損壞。diangon.com電容器制造時，由于材料、工藝技術(shù)等原因，不可避免地會使每個電容器成品具有不同阻值的漏電電阻，這兩個不同阻值的漏電電阻呈串聯(lián)狀態(tài)，對電壓UD分壓，這將使每個電容器承受的電壓不相等，甚至使承受電壓較高的電容器擊穿。與電容器并聯(lián)的電阻R1和R2可以有效的解決這一問題。均壓電阻R1和R2阻值的選取，大大的小于電容器的漏電電阻，較小阻值的均壓電阻與較大阻值的漏電電阻并聯(lián)，并聯(lián)電阻值基本上取決于較小阻值的均壓電阻，這樣，只要電阻R1和R2選取相同的阻值，就能保證每個濾波電容器兩端電壓大致相等，從而保證電容器的運(yùn)行安全。

在整流橋和濾波電容器之間接有一個電阻R和一對接觸器觸點(diǎn)KM，也有的變頻器是電阻R與一只IGBT管并聯(lián)，其作用機(jī)理是相同的。變頻器剛接通電源時，濾波電容器上的電壓為0V，而電源電壓為380V時的整流電壓峰值是537V（380V有效值的倍），這樣在接通電源的瞬間將有很大的充電沖擊電流，有可能損壞整流二極管；另外，端電壓為0的濾波電容器會使整流電壓瞬間降低至0V，形成對電源網(wǎng)絡(luò)的干擾。為了解決上述問題，在整流橋和濾波電容器之間接入一個限流電阻R，可將濾波電容器的充電電流限制在一個允許范圍內(nèi)。但是，如果限流電阻R始終接在電路內(nèi)，其壓降將影響變頻器的輸出電壓，也會降低變頻器的電能轉(zhuǎn)換效率，因此，濾波電容器充電完畢后，由接觸器KM的觸點(diǎn)將限流電阻R短接，或者通過控制電路使IGBT導(dǎo)通，均可使限流電阻退出運(yùn)行。