变频器主回路
·设计、计算
·要点及一些经验
主要内容
·变频器主回路构成；
·主回路参数及所用元件的选择计算；
·主回路设计的要点及经验；
·主回路的保护；
·主回路设计的造成问题及对策；
变频器组成
变频器描述：
变频器是一种将输入固定电压和固定频率（通常为3相380V，50HZ)的电能转化为可调整电压和频率电能输出（Variable Voltage Variable Frequency,VVVF）的交流电气传动设备。
变频器分类：
交交变频器，交直交变频器；
交直交变频器分类：
电压源型变频器和电流源型变频器
产品构成
1、结构
壳体、电气部件和机械连接
涉及设计类型：产品设计、结构设计、热设计
2、电气（主回路）
主回路器件选型、计算
3、控制部分（控制回路）
主控制板（功能实现、波形发生，各种控制逻辑，……）
驱动板（主回路器件驱动和控制，各种参数检测和保护，辅助电源）人机界面（键盘）
变频器主回路构成及作用
主回路参数计算
输出容量：UoIo Po 3=
式中，Io ：变频器输出电流 Uo ：变频器输出电流 直流环节电压：
UAC
UAC UD 35.12
3==
π
式中，UAC 为三相输出线电压 直流环节电流：IO IO ID 283.16
==
π
式中，IO 为变频器额定输出电流
实用的近似关系：
1、三相380V 等级变频器额定输出电流与额定输出功率的关系
I=2*P
2、单相220V 等级变频器额定输出功率与输出电流的关系
I=5*P
电气连接
1、PCB 走线：
小功率（≤22KW ，西门子做到90KW ）机型普遍采用。 优点：成本低，电感小，工艺好。
注意产品要求的通流能力，PCB 铜箔厚度和一致性。 2、塑胶绝缘导线：
输入：功率因数≤0.8时3Amm 2功率因数≥0.96（加直流电抗器）时4A/mm 2 输出：3A~3.5A/mm 2
优点：成本低，电感大，工艺上需注意固定等绝缘问题。 3、铜排： 6A~8Amm 2
成本高，电感大小与部线方式有关，常用于18.5KW 以上功率等级。
整流桥计算
流过整流管的电流有效值：
℃），满足设计要求（的查）（变频器的整流管：例：选择为变频器输出额定电流式中：过载系数αα）（整流管电流选择：的值标称值时对应导通的值，整流管手册值为平均值：）））（）
））（1001901729.186176283.1368.05.15.16
368
.02~1908
.1~5.1.6
368.02~1368.032
3180120637.02577.03((120(180()(120A I MDD A
Io I KW Io Io I I I I I I I I I I I Ir AV Vr AV vr AV Vr D
D AV T AV T AV T D
D
AV T D D
==????=??==??===
=
??=
=???π
απ
ππ
整流管电压额定值RRM U
α???≥1.12AC RRM U U
整流元件并联
多个整流元件的并联：
器件并联必须降低电流额定值使用，所选整流管的额定电流按下式选择：
np
ITa 1)
5.2~7.1(= 式中：
I 为允许过载时一组桥臂的平均电流。 Np 为并联支路数
例：
160KW 变频器采用三组整流管并联的计算
A np ITa A
IO I 6.119~3.813
5
.1435.2~7.115.2~7.15.1434.36
368
.06
368
.0======）（）（ππ
查MDD95的ITA=120A(105℃），DD106N 的ITA=106A （100℃），他们可满足要
求
并联要求：
1、挑选伏安特性曲线比较一致的器件（等级号一致）
2、注意连线的结构处理（上图）
3、采用均流变压器（上图）
4、并联的器件工作温度尽量一致，在散热器上尽量靠近
主回路电容
电容类型：
铝电解电容，一般采用80℃2000小时和105℃2000小时标准品耐压等级：
400V（单相220V等级，三相380V等级需串联）
420/450V（单相260V等级，三相460V等级需串联）
容量选择依据：
1、产品实测通过电容的纹波电流大小和电容允许纹波电流大小。变频器实际的纹波电流一般会超过电容允许纹波电流大小的2~4倍，变频器要求电容工作时间50000小时（标称更换电容周期2~3年）
2、产品对电网电源瞬间跌落的要求。
3、一般远策：105℃电容：1KW（额定电流），100~120uF;85℃电容1KW，120~160uF. 安装类型：
牛角（常用容量范围：100uF，180uF，220uF，330uF，470uF，560uF，680uF，820uF）
螺栓（常用容量规格：1000uF，1500uF，2200uF，3300uF，4700uF，5600uF，6800uF，8200uF，10000uF）
富士变频器电容规格
逆变元件的选择
IGBT 已成为现阶段和以后中大功率变频器的最优选择。选择IGBT 时应重点考虑一下的几点： 一，首先根据变频器载频工作范围及热设计的要求选择一种合适的类型。选择三种类型IGBT 中的一种：
1、极低的通态压降，但开关损耗大，如EUPEC 的FS450等第三代芯片，VON=1.7V-1.8V ，工作频率为1-8K ，优化工作频率为4K 。
2、高通态压降，但开关损耗小，如富士、三菱及EUPEC 的BSM300DN2等第二代IGBT 芯片，VON=2.5-3.0V ，工作频率为可达20K 。 例：富士G11
3、中等通态压降，但开关损耗较小，如ABB 的SPT 模块及三菱的F 系列，VON=2.0-2.2V ，工作频率可达10K.
二，根据体积、结构是否易于并联、维护成本及结构设计的压力等要求决定采用哪一种封装形式。
三，计算所选IGBT 的电流等级、电压等级，该步骤同时也影响了吸收电路的形式选择及结构设计的特点。
逆变桥元件计算
关于逆变元件耐压和电流的选择：
1、考虑到瞬间过电压，IGBT 的耐压通常为直流母线电压的两倍。瞬间过电压受回路杂散电感和IGBT 开关速度的影响，所以实际耐压的选择要视回路的杂散电感而定。
2、电流的选择与最大工作频率，总功耗、冷却方式及环境温度范围都有关系，
实际上，产品手册中给出的电流参数尝尝在一两种条件下定义，因此总的来讲并不准确适合实际应用，有时变差甚远。
IGBT 模块电压额定值计算：
β）
，（（α）β（?=+??≥?+??≥Uac Vpn V Cx
Ls n IC U U U RRM
AC RRM 35.1pn 2)15022
式中：U AC 为变频器输入电源电压，β为电源电压波动系数，α为安全系数，Ic
为IGBT模块额定电流，n为短路时电流冲击的倍数，IGBT模块额定电流Ls为母线寄生电感的大小，Cx为吸收电容的大小，Vpn为正常工作时的母线电压。
电流额定值选择：
1、确定过载能力：
2
k≤
Ic
IO
式中，k为电流过载倍数，Io为变频器额定输出电流，Ic为模块标称电流值（连续DC）
2、确定抗电流冲击能力：
)
m≤
Ic
IO
min
1
2（
式中，m为硬件电流保护倍数，Io为变频器额定输出电流，Ic（1min）为模块IMS 标称电流。
主回路元件的保护
1、整流桥的保护：
必须设计浪涌吸收电路。
吸收元件一般采用压敏电阻、或X和Y电容等。
连接方式：星型，三角形+任一相对地，星型+三角型。
压敏电阻：S10（≤7.5KW），S14（11~22KW），S20（大于≥30KW）
星型：420,510；三角型：625
整流桥的输出就近安装一直高频无感电容（MKP或CBB881），保护整流桥，容量≥0.01uF.
增加快熔。快熔的熔断时间可达3~5mS比较适合整流桥的保护，并能防止故障的扩大及其他严重的后果。缺点：成本非常非常高。
连接方式：单只串联到直流母线（三相输入，中大功率），单只整流输入（单相），三只整流输入（三相，200KW以上）
2、逆变桥元件的保护：
过电流保护：
电流传感器检测保护（霍耳或分流器）检测保护（要求整个保护环路响应速度满足元件的规格要求，10uS以内，缺点是相应太快容易误保护）
VCE检测保护。
过电压保护：慎重选择吸收电路的形式并仔细选择吸收电容的型号、容量、耐压及厂家。
上电缓冲及实现
缓冲电阻的选择及特点：
阻值大小由整流桥的型号和滤波电容的容量决定。阻值大小一般可按流过电阻的电流为整流管电流额定值的1~2倍。
抗冲击能力强。必须确认电阻的冲击曲线并反复实验验证。关键是绕制电阻的材料和线经，材料一般选择康铜丝。
实验方法：
将2倍匹配变频额定容量电容充满电（充到电容额定电压），用该电阻突然短路放电。
缓冲电阻旁路元件
缓冲电阻旁路元件的选择及特点
1、继电器，实现简单，成本低，功耗小，可靠性高。目前的小功率变频器（一般能做到≤15KW ）多采用该方案。西门子最高功率等级做到90KW 。
2、接触器，实现简洁，成本低，功耗小，可靠性较差。目前的大功率变频器多采用该方案。选择要点，选择密闭效果好的型号。
3、直流目前串联可控硅，功耗较大（1~2V 导通电压），效率低，可靠性高。目前在母线为电流75~200A 之间有一定优势，市面有带母线可控硅的整流桥卖。
4、半控或全控整流。大功率使用（一般≥30KW ），驱动和控制复杂，成本高，可靠性高。
接触器及选择
接触器使用类别：
AC-1：无感或微感负载，如电阻炉等
AC-3：笼型异步电动机的起动、运转中分断。
AC-4：笼型异步电动机的起动、反接制动与反向、点动。
用于变频器直流回路旁路缓冲电阻的触点中流过的是叠加较小纹波的直流电流，可见最接近AC-1的情况。 接触器触点并连
两级并联，载流能力系数：1.8 三级并联，载流能力系数：2.5
接触器的使用环境问题： 变频器的使用环境较差，有粉尘等异物会进入接触器内部。若异物进入动静铁心间，线圈电流会大大增加，严重时烧毁线圈。异物进入触头间，将导致接触不良触点发热而烧毁触头。
对策：选择封闭性好的接触器，给接触器加上屏蔽罩。
计算并选择90KW 变频器所用接触器 90KW 变频器额定输出电流Io=176A 直流环节电流：A Io I D 225176283.16
=?==
π
接触器触点三级并联，系数取2.5，则每级电流：
A I 905
.2225
==
取降额系数为0.8，实选每级电流，A I 1138
.090
1==
该值对应AC-1的情况，查CJX4-8011D 的每级电流为125A 满足要求
直流母线结构及关键参数
要点：
1、足够的通流能力。铜排或导线的截面积满足电流密度的要求。一般按3-8A/mm2设计，铜排宽度和厚度满足优化系数R20的要求。
2、极低的电感。PN 母线采用宽的铜排紧贴在一起（中间加绝缘垫片），不能用圆形导线。
3、小的回路面积。回路面积越大，回路的自感越大，受该回路影响的空间越大，越能造成EMC 问题。
低电感直流母线设计
优秀做法：将PN 母线做成两个重叠的平面，中间加上绝缘材料。 1、PCB 上下两层重叠走线，不能重叠时尽量减小回路面积。
2、用导线连接时（小功率等级电容用单独的PCB ，和中大功率用导线连接）必须将PN 导线交结，结距小一点为好。
3、具有极小杂散电感和回路面积的迭层母线排技术，为了尽可能减小两个平面的距离，可选择在厚度很薄的情况小仍具有极高绝缘强度的材料如云母、有机聚酯、聚酰亚胺、 TELA 或NOMOX （杜邦公司）等
其他优点：减小了连接线数量，简化安装，结构扁平可减小整机的体积。参考：ROGERS 公司的BusBar 技术。
逆变元件的过压吸收
短路电流冲击倍数模块标称电流值X I VDC VP LS
I CS CS =-=,:222
CSFC
RS CS LS RS 3.21
2
≤≤： FC LSI PS PS 22
1
:=
式中：VP=浪涌电压峰值；FC=开关频率；LS=母线电感
例：计算IGBT 模块使用FR450RKE3，采用简单的电容吸收所取电容的大小 uF
nH
VDC VP LS I CS 405.08001200100)4450(2
22222=-??=-= 简化和降低吸收电路的要点：
1、减小母线电感，一般要求≤200nH
2、选择具有短路限流能力的IGBT 模块，如EUPEC 公司的第三代IGBT 模块的限流为3-4倍，三菱的F 系列限流为4倍。
3、使用空心电感或增大输出导线的电感来减小短路电流冲击倍数。
关于吸收电容
IGBT 等逆变元件吸收电容的要求：
1、高频无感。以MKP （CBB ）和陶瓷为介质的电容能较好的满足一般ESL ＜20nH,ESR ＜20m Ω。不推荐采用MKT 或CL 电容，他们的ESR 、△C/C （△T ）、DF 相比MKP 相差太多。
2、极高的浪涌电压和浪涌电流承受能力，一般要求dv/dt ＞500V/uS,I peak ＞500A 。如CDE 公司的942C 和943C 其dv/dt=5137V/uS ，I peak ＞1570A.
3、安装方便、引线短（减小接线电感）而牢固，引线与金属箔的焊接要可靠且能瞬间流过非常大的电流。能直接安装在模块上是最好的方案。CDE 、ALCON 、
ICL、HITACHI等有专为IGBT模块浪涌电压吸收而设计制造的电容，其电特性优异，但价格较高。
常见规格：
容量：0.22uF、0.47uF、0.68uF、0.82uF、1.0uF
耐压：900V、1000V、1200V、1600V
常见厂家：CDE、ICL、NICHICON、HITACHI
附ALCON公司IGBT吸收电容特性：
0.47uF/1200V，ESR：6.8mΩ，dv/dt：1000V/uS,I peak:470A，I RMS：11A
1.0uF/1200V，ESR：5mΩ，dv/dt：1000V/uS,I peak:1000A，I RMS：12A
改善变频器输入功率因数
三相全桥整流电路谐波分析：
输入电流中含有丰富的高次谐波n=60m±1（m=1,2,3……），n次谐波的有效值：I Vn=（1/n）I v1,影响最大的为5次（为基波的20％）、7次（14.3％）、11次（9.1％）和13次（7.7％）。
改善功率因数的措施：
1、衰减或吸收高次谐波；
①在输入端设置5次，7次和低通滤波器。（除超大功率的专用机型外，基本没有得到采用，成本太高）
②输入端串联交流或直流电抗器。（使用很广，直流电抗器效果更佳，交流电抗器对三相输入有平衡能力。丹弗斯及一些公司已内置成本增加约10％~15％）2、多脉动化
例：12脉冲变换器，输入电流的5次、7次和17次谐波被抵消，对功率因素有较大的影只有11、13、23、25等高次谐波。
12脉冲整流器多用于功率很大同时对输入功率因数要求较高的装置。
交流与直流电抗器
采用交流或直流输入电抗器的因素：
1、电网容量非常大，电源输出阻抗很小，整流二极管的电流峰值很大，容易损坏二极管和电容。判据：电源容量为变频器容量的10倍或电源容量为50KVA以上。
2、电源电抗（％）小于2％时，变频器输入功率因数很小（≤75％）。电源电抗为5％时，变频器输入功率因素接近90％，需要将功率因素提高到80％-85％，需加上交流电抗器，加上直流电抗器可将功率因素提高到94％-95％。
3、电源电压不平衡。当三相电压不平衡率≥3％时，应加交流输入电抗器。
4、电感大小选择合理。电感越大，改善功率因素的效果越好，但电感台达，也会增大基波电流的电压降，减小变频器的输入电压，减小变频器的最大输入频率。
交流输入电抗器选择
2％电抗器，增加电源阻抗，吸收浪涌电压冲击，保护变频器内部直流环节的电容不致过热或浪涌电压的影响而减少寿命。
4％电抗器，最适宜减少输入的谐波电流，减小对电网的THD干扰。
直流电抗器的计算
直流电抗器电感量大小计算：
A
Io I H
P mH L KW Io Io I P P mH
L L M L M M
656426283.12.16
)2.11.1(m 114.022********,6
2.11.1,25=??=??-====??
-=
ρ
π
变频器电抗器
例：计算为变频器额定输出电流
）：（算：
电抗器额定电流大小计为电机额定功率
抑制逆变桥噪声
1、配置输出共模抑制电抗器（最好带二次侧衰减电阻，效果：150KHZ-1MHZ 的噪声降低20dB ）
2、采用软基极驱动并优化内部杂散电感，1MHZ-30MHZ 噪声降低10-20dB ，30MHZ-300MHZ 降低10dB ）
3、电机通过电感和电阻接地（日立公司的研究）共模噪声及轴承电流大大降低，效果显著。
变频器基本电路图目前，通用型变频器绝大多数是交—直—交型变频器，通常尤以电压器变频器为通用，其主回路图（见图1.1），它是变频器的核心电路，由整流回路（交—直交换），直流滤波电路（能耗电路）及逆变电路（直—交变换）组成，当然还包括有限流电路、制动电路、控制电路等组成部分。 1）整流电路 如图1.2所示，通用变频器的整流电路是由三相桥式整流桥组成。它的功能是将工频电源进行整流，经中间直流环节平波后为逆变电路和控制电路提供所需的直流电源。三相交流电源一般需经过吸收电容和压敏电阻网络引入整流桥的输入端。网络的作用，是吸收交流电网的高频谐波信号和浪涌过电压，从而避免由此而损坏变频器。当电源电压为三相380V时，整流器件的最大反向电压一般为1200—1600V，最大整流电流为变频器额定电流的两倍。 2）滤波电路 逆变器的负载属感性负载的异步电动机，无论异步电动机处于电动或发电状态，在直流滤波电路和异步电动机之间，总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠直流中间电路的储能元件来缓冲。同时，三相整流桥输出的电压和电流属直流脉冲电压和电流。为了减小直流电压和电流的波动，直流滤波电路起到对整流电路的输出进行滤波的作用。 通用变频器直流滤波电路的大容量铝电解电容，通常是由若干个电容器串联和并联构成电容器组，以得到所需的耐压值和容量。另外，因为电解电容器容量有较大的离散性，这将使它们随的电压不相等。因此，电容器要各并联一个阻值等相的匀压电阻，消除离散性的影响，因而电容的寿命则会严重制约变频器的寿命。 3）逆变电路 逆变电路的作用是在控制电路的作用下，将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任意调节的交流电源。逆变电路的输出就是变频器的输出，所以逆变电路是变频器的核心电路之一，起着非常重要的作用。 最常见的逆变电路结构形式是利用六个功率开关器件（GTR、IGBT、GTO等）组成的三相桥式逆变电路，有规律的控制逆变器中功率开关器件的导通与关断，可以得到任意频率的三相交流输出。 通常的中小容量的变频器主回路器件一般采用集成模块或智能模块。智能模块的内部高度集成了整流模块、逆变模块、各种传感器、保护电路及驱动电路。如三菱公司生产的IPMPM50RSA120，富士公司生产的7MBP50RA060，西门子公司生产的BSM50GD120等，内部集成了整流模块、功率因数校正电路、IGBT逆变模块及各种检测保护功能。模块的典型开关频率为20KHz，保护功能为欠电压、过电压和过热故障时输出故障信号灯。 逆变电路中都设置有续流电路。续流电路的功能是当频率下降时，异步电动机的同步转速也随之下降。为异步电动机的再生电能反馈至直流电路提供通道。在逆变过程中，寄生电感释放能量提供通道。另外，当位于同一桥臂上的两个开关，同时处于开通状态时将会出现短路现象，并烧毁换流器件。所以在实际的通用变频器中还设有缓冲电路等各种相应的辅助电路，以保证电路的正常工作和在发生意外情况时，对换流器件进行保护 1、概述 各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz），等等。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC）。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器，变频器也可用于家电产品。使用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。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的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。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，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。 2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？ r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.例如：4极电机 60Hz 1,800 [r/min]，4极电机 50Hz 1,500 [r/min]，电机的旋转速度同频率成比例。本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机
1、变频器的主回路 电压型变频器主电路包括：整流电路、中间直流电路、逆变电路三部分组，交-直-交型变频器结构见附图1 1）整流电路：VD1~VD6组成三相不可控整流桥，220V系列采用单相全波整流桥电路；380V系列采用桥式全波整流电路。 2）中间滤波电路：整流后的电压为脉动电压，必须加以滤波；滤波电容CF除滤波作用外，还在整流与逆变之间起去耦作用、消除干扰、提高功率因素，由于该大电容储存能量，在断电的短时间内电容两端存在高压电，因而要在电容充分放电后才可进行操作。 3）限流电路：由于储能电容较大，接入电源时电容两端电压为零，因而在上电瞬间滤波电容CF的充电电流很大，过大的电流会损坏整流桥二极管，为保护整流桥上电瞬间将充电电阻RL串入直流母线中以限制充电电流，当CF充电到一定程度时由开关SL将RL短路。 4）逆变电路：逆变管V1~V6组成逆变桥将直流电逆变成频率、幅值都可调的交流电，是变频器的核心部分。常用逆变模块有：GTR、BJT、GTO、IGBT、IGCT等，一般都采用模块化结构有2单元、4单元、6单元 5）续流二极管D1~D6：其主要作用为： （1）电机绕组为感性具有无功分量，VD1~VD7为无功电流返回到直流电源提供通道 （2）当电机处于制动状态时，再生电流通过VD1~VD7返回直流电路。 （3）V1~V6进行逆变过程是同一桥臂两个逆变管不停地交替导通和截止，在换相过程中也需要D1~D6提供通路。 6）缓冲电路 由于逆变管V1~V6每次由导通切换到截止状态的瞬间，C极和E极间的电压将由近乎0V上升到直流电压值UD，这过高的电压增长率可能会损坏逆变管，吸收电容的作用便是降低V1~V6关断时的电压增长率。 7）制动单元 电机在减速时转子的转速将可能超过此时的同步转速（n=60f/P）而处于再生制动（发电）状态，拖动系统的动能将反馈到直流电路中使直流母线（滤波电容两端）电压UD不断上升（即所说的泵升电压），这样变频器将会产生过压保护，甚至可能损坏变频器，因而需将反馈能量消耗掉，制动电阻就是用来消耗这部分
小孙学变频——第一讲变频器的主电路 小孙是蓝天公司的电气工程师，多年来从事电子设备的维修工作。近几年来，各种设备里应用的变频器越来越多，小孙被安排来专门从事变频器的调试和维护。 这一天，小孙从仓库里领出了一台变频器，打算配用到鼓风机上。按照规定，先通电测试一下。谁知一通电，就发现冒烟，立刻切断了电源。把盖打开后，发现有一个电阻很烫。小孙想，在开盖情况下再通电观察一次。这一回，电阻倒是不冒烟了，但不一会儿，变频器便因“欠压”而跳闸了。用万用表一量，那个电阻已经烧断了。 经人介绍，小孙找到了一位退休老高工张老师。 “你们那台变频器在仓库里存放了多长时间？”听完了小孙的情况介绍后，张老师问。 “大约一年多一点。” “我知道了。”张老师胸有成竹地说。“在分析电阻冒烟的原因之前，先要弄清楚变频器里整流滤波电路的特点。” “老师，我不大明白，变频器的中间为什么要加进一个直流电路呢？” “好吧，那我们就先从交－直－交变频器的基本结构讲起。”张老师拿了一张纸，不紧不慢地画出了交－直－交变频器的框图，如图1－1所示，然后说： “你瞧，电网的电压和频率是固定的。在我国，低压电网的电压和频率统一为380v、50hz，是不能变的。要想得到电压和频率都能调节的电源，必须自己‘变出来’，才便于控制。所谓‘变出来’，当然不可能象变魔术那样凭空产生出来，而只能从另一种能源变过来。这‘另一种能源’，便是直流电。 因此，交－直－交变频器的工作可分为两个基本过程： （1）交－直变换过程 就是先把不可调的电网的三相(或单相)交流电经整流桥整流成直流电。
（2）直－交变换过程 就是反过来又把直流电“逆变”成电压和频率都任意可调的三相交流电。 你方才说的那台变频器的问题，我的判断是出在‘交－直变换’里。我们就来讨论这部分电路吧。 图1－1 交－直－交变频器框图 1 交－直变换电路 “所谓交－直变换电路就是是整流和滤波。在低压电路里，哪种滤波方式效果最好？”老张又问。“应该是π形滤波。”小孙答。 “可是，变频器里却不能用π形滤波。” 图1－2 整流和滤波电路 （a）低压整流滤波电路（b）变频器整流滤波电路
变频器主回路 ·设计、计算 ·要点及一些经验 主要内容 ·变频器主回路构成； ·主回路参数及所用元件的选择计算； ·主回路设计的要点及经验； ·主回路的保护； ·主回路设计的造成问题及对策； 变频器组成 变频器描述： 变频器是一种将输入固定电压和固定频率（通常为3相380V，50HZ)的电能转化为可调整电压和频率电能输出（Variable Voltage Variable Frequency,VVVF）的交流电气传动设备。 变频器分类： 交交变频器，交直交变频器； 交直交变频器分类： 电压源型变频器和电流源型变频器 产品构成 1、结构 壳体、电气部件和机械连接 涉及设计类型：产品设计、结构设计、热设计 2、电气（主回路） 主回路器件选型、计算 3、控制部分（控制回路） 主控制板（功能实现、波形发生，各种控制逻辑，……） 驱动板（主回路器件驱动和控制，各种参数检测和保护，辅助电源）人机界面（键盘）
变频器主回路构成及作用 主回路参数计算 输出容量：UoIo Po 3= 式中，Io ：变频器输出电流 Uo ：变频器输出电流 直流环节电压： UAC UAC UD 35.12 3== π 式中，UAC 为三相输出线电压 直流环节电流：IO IO ID 283.16 == π 式中，IO 为变频器额定输出电流 实用的近似关系： 1、三相380V 等级变频器额定输出电流与额定输出功率的关系 I=2*P 2、单相220V 等级变频器额定输出功率与输出电流的关系 I=5*P
电气连接 1、PCB 走线： 小功率（≤22KW ，西门子做到90KW ）机型普遍采用。 优点：成本低，电感小，工艺好。 注意产品要求的通流能力，PCB 铜箔厚度和一致性。 2、塑胶绝缘导线： 输入：功率因数≤0.8时3Amm 2功率因数≥0.96（加直流电抗器）时4A/mm 2 输出：3A~3.5A/mm 2 优点：成本低，电感大，工艺上需注意固定等绝缘问题。 3、铜排： 6A~8Amm 2 成本高，电感大小与部线方式有关，常用于18.5KW 以上功率等级。 整流桥计算 流过整流管的电流有效值： ℃），满足设计要求（的查）（变频器的整流管：例：选择为变频器输出额定电流式中：过载系数αα）（整流管电流选择：的值标称值时对应导通的值，整流管手册值为平均值：）））（） ））（1001901729.186176283.1368.05.15.16 368 .02~1908 .1~5.1.6 368.02~1368.032 3180120637.02577.03((120(180()(120A I MDD A Io I KW Io Io I I I I I I I I I I I Ir AV Vr AV vr AV Vr D D AV T AV T AV T D D AV T D D ==????=??==??=== = ??= =???π απ ππ 整流管电压额定值RRM U α???≥1.12AC RRM U U
变频器控制电路的工作原理？ 各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz），等等。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC）。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器，变频器也可用于家电产品。使用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。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的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。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，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。 2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？
r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.例如：4极电机60Hz 1,800 [r/min]，4极电机50Hz 1,500 [r/min]，电机的旋转速度同频率成比例。 本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以不适和改变该值来调整电机的速度。另外，频率是电机供电电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。n = 60f/p，n: 同步速度，f: 电源频率，p: 电机极数，改变频率和电压是最优的电机控制方法。如果仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，该问题就非常突出。为了防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压，例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到
通用变频器综合设计 1、设计一个采用二极管整流桥和IGBT的交-直-交电压型变频器主电路，并选择主要元器件的参数。 输入电压范围： 380~480V（正负10%），输出功率11kw（当输出电压为380V时），功率因数75 ?，采用三相SVM PWM，fs=1~15kHz。 .0 cos= （1）选择整流桥和IGBT（EUPEC或三菱均可），根据三菱或EUPEC网站上的程序，计算整流桥和IGBT模块的结温、使用寿命：计算做热Ta=40o C的Rthc-a，选择自冷或风冷情况下的变频器的散热器。（2）Udmax=800V，选择电解电容的耐压和容量，计算电解电容的寿命，自己查资料，如EPCOS、CDE（无感电容）、BHC等。 2、设计上述变频器的保护方案（原理框图，各环节的设计依据，电路框图，主要参数） （1）选择三个输出交流侧霍尔电流传感器的过电流、过载保护方案，设计相应的保护电路（HL传感器，电流放大滤波通道，A/D转换参考电压为5V）。 （2）设计IGBT直通保护和输出短路保护（相间，对地），可选择用带保护的驱动IC实现。 （3）直流侧的电阻能耗制动电路，给出一种软件或硬件控制方案。（制动点的选择） （4）直流侧过电压保护的硬件电路
根据题目要求，本系统主电路可用三相二极管不可控桥式整流电路、中间直流环节和三相IGBT桥式逆变电路三部分组成，实现交-直-交电压型变频器的功能，其拓扑结构如图1所示。 图 1 交—直—交电压型变频器拓扑结构 AC-DC-AC主电路主要包括：整流电路、滤波电路、制动电路以及逆变电路。整流侧采用三相不可控二极管整流桥将交流电整流为直流电，这样功率因数接近于1。由于不控整流出来的电压是脉动的，需要经过滤波电路后供给逆变电路，所以直流侧电容起稳压和滤波的作用。因为考虑到电动机的回馈能量，防止直流侧电压升高，加入能耗制动电路，逆变桥采用三相桥式结构。图中，在直流侧电容前接入了一个与限流电阻相并联的开关，这是由于电容的电容量很大，当合闸突加电压时电容相当于短路，将产生很大的充电电流可能会损坏整流二极管，为了限制充电电流，可以采用限流电阻和延时开关组成的预充电电路对电容进行充电，当电源合闸后延时开关延时数秒，此时通过电阻对电容充电，当电容电压升高到一定值后，闭合开关将限流电阻短路，避免正常运行时的附加损耗。 一、整流逆变元件参数及热设计 1.1 主电路元件选择及其参数 1.1.1 整流二极管的选型
要想做好变频器维修，当然了解变频器基础知识是相当重要的，也是迫不及待的。下面我们就来分享一下变频器维修基础知识。大家看完后，如果有不正确地方，望您指正，如果觉得还行支持一下，给我一些鼓动！ 变频器维修入门--电路分析图 对于变频器修理，仅了解以上基本电路还远远不够的，还须深刻了解以下主要电路。主回路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测取样电路部分组成。图2.1是它的结构图。 1）驱动电路 驱动电路是将主控电路中CPU产生的六个PWM信号，经光电隔离和放大后，作为逆变电路的换流器件（逆变模块）提供驱动信号。 对驱动电路的各种要求，因换流器件的不同而异。同时，一些开发商开发了许多适宜各种换流器件的专用驱动模块。有些品牌、型号的变频器直接采用专用驱动模块。但是，大部分的变频器采用驱动电路。从修理的角度考虑，这里介绍较典型的驱动电路。图2.2是较常见的驱动电路（驱动电路电源见图2.3）。
驱动电路由隔离放大电路、驱动放大电路和驱动电路电源组成。三个上桥臂驱动电路是三个独立驱动电源电路，三个下桥臂驱动电路是一个公共的驱动电源电路。 2）保护电路 当变频器出现异常时，为了使变频器因异常造成的损失减少到最小，甚至减少到零。每个品牌的变频器都很重视保护功能，都设法增加保护功能，提高保护功能的有效性。 在变频器保护功能的领域，厂商可谓使尽解数，作好文章。这样，也就形成了变频器保护电路的多样性和复杂性。有常规的检测保护电路，软件综合保护功能。有些变频器的驱动电路模块、智能功率模块、整流逆变组合模块等，内部都具有保护功能。 图2.4所示的电路是较典型的过流检测保护电路。由电流取样、信号隔离放大、信号放大输出三部分组成。
下面先来说说变频器硬件故障如何判断技术人员凭借数字式万用表根据上图可简单判断主回路器件是否损坏。（主要是整流桥，IGBT，IPM） 为了人身安全，必须确保机器断电，并拆除输入电源线R 、S、T和输出线U、V、W后放可操作！首先把万用表打到?二级管?档，然后通过万用表的红色表笔和黑色表笔按以下步骤检测： 1、黑色表笔接触直流母线的负极P(+),红色表笔依次接触R、S、T，记录万用表上的显示值；然后再把
红色表笔接触N(-)，黑色表笔依次接触R、S、T，记录万用表的显示值；六次显示值如果基本平衡，则表明变频器二极管整流或软启电阻无问题，反之相应位臵的整流模块或软启电阻损坏，现象：无显示。 2、红色表笔接触直流母线的负极P(+),黑色表笔依次接触U、V、W，记录万用表上的显示值；然后再把黑色表笔接触N(-)，红色表笔依次接触U、V、W，记录万用表的显示值；六次显示值如果基本平衡，则表明变频器IGBT逆变模块无问题，反之相应位臵的IGBT逆变模块损坏，现象：无输出或报故障。 故障经验 一。变频器老是跳硬件保护?OCU1?故障，赶到现场后我静态测试机器无问题，主线路、控制线路也完好。我用万用表量零线和地线是通的，问电工才知道他们工厂的零地是共用的。一般变频器接地时，如果该工厂零线与地线是共用的话，最好另处取地线，把地线取下后故障解除。故障分析：因为该厂的零线与地线是共用的，变频器接地线也等于接了零线，零线一般会传播干扰信号。而我们的变频器报?OCU1?故障有如下几种情况：1。变频器三相输出侧有短路现象；2。逆变模块损坏；3。外部干扰信号进入变频器。由于第一与第二种原因正常排除，就只有第三种外部干扰信号，干扰信号是从地线进入的，所以把地线拆除，就切断了干扰源。这时运行变频器恢复正常。 二。调试一台锅炉引风机55KW的是?OCU1?，通常我们这种?OCU1?故障是：外部干扰，三相输出有短路现象，机器内部故障问题。原因是机器一启动到运行到10HZ左右就报，（变频器是用的自由停车，风机惯性也比较大）用户要经常启停变频器。这说明机器问题不太，是干扰问题，（因为电机线放了几十M长，而且控制线和主电源线是混合在一起的）停下变频器半个小时后，观查引风机还在自转。我就把变频器参数变为?先制动，再启动?（F0-011=1 当然还有一些参数要改，大家可以进我们网站下载技术手册。）然后再启动变频器，故障还有是没有解除，用了几种方案后，最后我们把启动频率提高到3HZ（F0-012=3）问题就解决了。真是什么问题都有呀！三，上位机控制，上位机给启动指令时能启动，但给停止指令时就不能停机。具体如下，40台11-22KW的风机节能改造，每台变频器都用一个上位机DDC模块控制（加拿大生产）。上位机主要是监测变频器的故障报警、过滤网报警、频率、启停、温度等。其它都正常，就是启停时有麻烦。后来到现场检测，故障真是这样，然后查看上位机DDC模块的说明书，最后发现是DDC 模块的干接点不接受直流24V，只接受交流24V或者是无源信号都行，所以才会出现上面这种现象。后来加一个继电器就解决了。 四。也是一台变频器与上位机联机控制的变频器，故障是上位机给运行信号，变频器不接收，其它都正常，而变频器本身就能运行起来，只要一联上位机就不行。我要用户技术员，把控制线路再好好的检查一下，那技术员硬说很好，检查了好几篇都发现什么问题。要求我们公司派技术支持. 后来我们技术员赶到现场处理，检查控制线路,就发现一条控制线与另外一条控制线调换了。难怪不接收指令.其实只有有耐心,什么问题都能查出来. 干扰问题: 1、PLC给信号到变频器时,经常出不必要的故障,比如给假信息,或者变频器不接收信息. 由于客户比较急,也找不到好的处理方法.也没有专业的技术员.只好要求我们技术员赶到现场处理,我们检测了变频器,PLC,电源,设备均正常.初步认定是干扰引起.在PLC的电源模块及输入/输出的电源线上接入滤波器,问题还是得不到明显的改善,后来把变频器和PLC的电源线,控制线分开走线,这时故障才解除.. 2、,由三台变频器组成的调速系统(装在同一个变频柜里),出现如下情况:用外接的电位器调频率时,发现异常,变频器转速产生波动.频率波动也比较大.然后就会报故障. 我们到现场后检查了也是查外围电源,负载,电位器,控制线路都正常.后上电运行变频器,在调试变频器时,当一台单独运行时,工作正常不报故障,当三台同时运行时就会出现异常.这就是干扰引起啊! 对策：将三台变频器移出变频柜,分别装在一个单独的变频柜里,电位器也分开,然后改用屏蔽线。最后干扰清除,三台都能同时运行. 3、多段速运行。（3。7KW）变频器单独运行印刷机很正常，当与印刷机的送纸机同步运行时，报软件过流故障。代理商技术员调了一天，没有调好，就认定是我们的机器有问题，不能用要退货。后来到现场维护处理，检测了线路，变频器都无问题。看了一下设备，印刷机里有两台电机，一台主电机，（就是改造的3。7KW的），还有一台是给送纸机用的，起上下降作用。变频器单独运行印刷机正常，就是与送纸机同
变频器的主电路如何上电检修 变频器维修者必须树立这样的观念：逆变模块与驱动电路在故障上有极强的连带性。当模块炸裂损坏后，驱动电路势必受到冲击而损坏；模块的损坏也可能正是因驱动电路的故障而造成。因而无论表现为驱动电路或是逆变输出电路的故障，必须将逆变输出电路与驱动电路一同彻底检查。对主电路上电试机，须在确定驱动电路正常——能正常输出六路激励脉冲的前提下进行。对驱动电路的检修见本书第四章。 检查驱动电路正常后，将损坏逆变模块换新，才可以上电试机。 整机装配后的上电试机，是一个必须慎重从事的事件。必须采取相应的措施，保证异常情况出现时，新换IGBT模块不至于损坏。试机时，变频器启动瞬间是最“要命的一个时刻”，无一点防护措施下的匆忙上电，会使新换上的价值昂贵的模块损坏于刹那间。以前所付出的检修的努力不仅白废了，而且造成了更大的损失，有可能使故障范围扩大了。有的维修人员炸过几次模块，便对变频器维修望而却步了。采取相应的上电试机措施，能基本上杜绝上电试机逆变模块损坏的发生，只要细心一点的话基本没有问题。 方法一：将逆变模块的供电断开，其实电路中为连接铜排，拆去一段连接铜排，即将三相逆变电路的正供电端断开。注意：断开点必须在储能电容之后！假定在KM 之前断开，储能电容上的储存电量，会在逆变电路故障发生时，释放足够的能量将逆变模块炸毁！连接简图如下： 图1 变频器逆变回路的上电检修电路接线一图 在断开处串入两只25W交流220V灯泡，因变频器直流电压约为530V左右，一只灯泡的耐压不足（故障情况下），须两只串联以满足耐压要求。即使逆变电路有短路故障存在，因灯泡的降压限流作用，将逆变电路的供给电流限于100mA以内，逆变模块不会再有损坏的危险。 变频器空载，U、V、W端子不接任何负载。先切断驱动电路的模块OC信号输出回路，避免CPU做出停机保护动作，中断试机过程（具体操作方法见博文《驱动电路的维修》）。上电后可能出现如下种情况： 1、变频器在停机状态，灯泡亮。三只模块有一只上、下臂IGBT漏电，如Q1和Q2。此种漏电在低电压情况下不易暴露，如万用表不能测出，但引入直流高压后，出现了较大的漏电，说明模块内部有严重的绝缘缺限。购买的拆机品模块有时候出现这种情况。可用排除法检修，如拆除U相模块（Q1、Q2）后灯泡不亮了，说明该模块已损坏。
变频器主回路维修技巧 变频器维修者必须树立这样的观念：逆变模块与驱动电路在故障上有极强的连带性。当模块炸裂损坏后，驱动电路势必受到冲击而损坏；模块的损坏也可能正是因驱动电路的故障而造成。因而无论表现为驱动电路或是逆变输出电路的故障，必须将逆变输出电路与驱动电路一同彻底检查。对主电路上电试机，须在确定驱动电路正常——能正常输出六路激励脉冲的前提下进行。检查驱动电路正常后，将损坏逆变模块换新，才可以上电试机。 整机装配后的上电试机，是一个必须慎重从事的事件。必须采取相应的措施，保证异常情况出现时，新换IGBT模块不至于损坏。试机时，变频器启动瞬间是最“要命的一个时刻”，无一点防护措施下的匆忙上电，会使新换上的价值昂贵的模块损坏于刹那间。以前所付出的检修的努力不仅白废了，而且造成了更大的损失，有可能使故障范围扩大了。有的维修人员炸过几次模块，便对变频器维修望而却步了。采取相应的上电试机措施，能基本上杜绝上电试机逆变模块损坏的发生，只要细心一点的话基本没有问题。 方法一：将逆变模块的供电断开，其实电路中为连接铜排，拆去一段连接铜排，即将三相逆变电路的正供电端断开。注意：断开点必须在储能电容之后！假定在KM之前断开，储能电容上的储存电量，会在逆变电路故障发生时，释放足够的能量将逆变模块炸毁！连接简图如下： 图1变频器逆变回路的上电检修电路接线一图 在断开处串入两只25W交流220V灯泡，因变频器直流电压约为530V左右，一只灯泡的耐压不足（故障情况下），须两只串联以满足耐压要求。即使逆变电路有短路故障存在，因灯泡的降压限流作用，将逆变电路的供给电流限于100mA以内，逆变模块不会再有损坏的危险。 变频器空载，U、V、W端子不接任何负载。先切断驱动电路的模块OC信号输出回路，
电动机知识 变频器主电路的接线 变频器与供电电源之间应装设带有短路及过载保护的断路器、交流接触器，以免变频器发生故障时事故扩大。电控系统的急停控制应使变频器电源侧的交流接触器断开，彻底切断变频器的电源供给，保证设备及人身安全。电源电压及波动范围应与变频器低电压保护整定值相适应（出厂时一般设定为0.8 UN～0.9UN），因为在实际使用中电网电压偏低的可能性较大。主电源频率波动和谐波干扰会增加变频系统的热损耗，导致噪声增大，输出降低。在进行系统主电源供电设计时，应将变频器和电动机在工作时自身的功率消耗考虑进去。 在变频器输出端与电动机之间一般不用再加装电动机保护开关，因为变频器本身对输出线路和电动机有着非常强的保护作用，在线路短路、电动机过载、缺相这些故障出现时，变频器能自动停机，断开负荷，并给出故障指示和报警信号。只要正确地设臵变频器内电子继电器的保护值，就能很好地保护电动机及变频器本身。对于大惯性负荷，如果选择了DC制动方式对电动机进行制动，输出端不得加装接触器，因为在停机时接触器断开DC制动将不起作用。如果用一台变频器驱动多台电动机运转，变频器内的电子继电器保护值是全部电动机保护值的总和，对单台电动机不起保护，因此，必须在每个分支回路上加装保护断路器，并且将保护断路器的辅助报警触点串联起来引入变频器紧急停止端，一旦外部电动机中的一台出故障，保护开关就动作，对变频器实施保护。 变频器最适用于负荷平稳的负载，而对冲击大负载不太适应。如果变频器是应用在冲击大负载上，由于转矩冲击太大，产生的电流冲击是很大的，在启动时即使采取转矩提升补偿措
施，启动也相当困难，很容易造成变频器自身保护装臵动作。目前解决这个问题的方法只能是选择比负载容量大一级的变频器。有的负载在运转中由于其他因素的影响，如循环风机在风门调整不当的时候，由于气流的作用，叶轮带动电动机转动，再生能量会使负载带动电动机旋转，产生再生能量而反送回变频器，使变频器直流环节的电压升高达到限定值，造成过电压保护动作，影响正常运行。若过电压保护不动作，也将造成变频器温度升高，影响变频器的寿命，甚至损坏变频器。对此可以选用DC制动方式，接上外部制动电阻吸收再生能量。 〃变频器的六大调速方法 〃信号隔离器在变频器谐波干扰防治实例 〃变频器使用滤波器注意要点 〃关于电动机的4个常识 〃变频器瞬停再起动运行方式 〃应如何选择及使用西门子变频器 〃变频器按照工作原理进行分类 〃变频器频率跨跳、过负载率及电动机参数 〃变频器调速是电机调速方式中的最佳选择 〃高压变频器维修的切换 〃变频器控制系统过电流故障诊断分析 〃变频器对周边设备的影响及故障防范 〃浅析变频器的低频特性 〃变频器的过流故障及排除（二） 〃变频器额定参数如何选择 〃三相异步电动机（一） 〃不同负载时变频器的选择 〃三相异步电动机的旋转原理 Domain:https://www.doczj.com/doc/1a13608823.html, dnf辅助More:d2gs2f
1、整流电路 整流电路实际上就是一块整流模块。它的作用是把三相（或单相）50Hz、380V （220V）的交流电源，通过整流模块的桥式整流成脉动直流电。 整流电路（整流模块）的故障： ①整流模块中的整流二极管一个或多个损坏而开路，导致主回路PN电压值下降或无电压值。 ②整流模块中的整流二极管一个或多个损坏而短路，导致变频器输入电源短路，供电电源跳闸，变频器无法接上电源。 2、限流电路 限流电路是限流电阻和继电器触点（或可控硅）相并联的电路。变频器开机瞬间会有一个很大的充电电流，为了保护整流模块，充电电路中串联限流电阻以限制充电电流值。随着充电时间的增长，它的充电电流减少。减少到一定数值，继电器动作触点闭和，短接限流电阻。正常运行时，主回路电流流经继电器触点。 限流电路故障： ①继电器触点氧化，接触不良。导致变频器工作时，主回路电流，部分或全部流经限流电阻，限流电阻被烧毁。 ②继电器触点烧毁，不能恢复常开态。导致开机时，限流电阻不起作用，过大的充电电流损坏整流模块。 ③继电器线包损坏不能工作，导致变频器工作时，主回路电流全部流经限流电阻，限流电阻被烧毁。 ④限流电阻烧毁，①、②原因所致，再就是限流电阻老化损坏。变频器接通电源，主回路无直流电压输出。因此，也就无低压直流供电。操作盘无显示，高压指示灯不亮。 一些变频器限流电路中，不用继电器，而用可控硅等开关器件。可控硅等开关器件损坏后开路、短路和可控硅无触发信号三种情况，其故障类似继电器。
3、滤波电路 滤波电路是将整流电路输出的脉动直流电压，成为波动较小的直流电压。通常变频器为电压型。由滤波电解电容对整流电路的输出进行平滑。对于380V电源的变频器，是两个电解电容串联后再并联。匀压电阻Rp、Rn是为了使直流电压平分加到每个电容上。 滤波电路故障 ①滤波电容老化。其容量低于额定值的85%，致使变频器运行时，输出电压低于正常值。 ②滤波电容损坏成开路，导致变频器运行时输出电压低于正常值。损坏成短路，会导致另一只滤波损坏。进而可能损坏限流电路中的继电器、限流电阻、损坏整流模块。 ③匀压电阻损坏。匀压电阻损坏后，会由于两个电容受压不均而逐个因超压被损坏。 4、制动电路 制动电路工作时，可以使变频器在减速过程中，增加电动机的制动转矩。同时吸收制动过程中产生的泵升电压，使主回路的直流电压不至于过高。 制动电路的故障： 制动控制管G损坏。G损坏成开路，失去制动功能;G损坏成短路，制动电路始终处于工作状态，制动电阻Rb会损坏。同时增加整流模块的负荷，整流模块易老化，甚至损坏。 5、逆变电路 逆变电路的基本作用是在驱动信号的控制下，将直流电源转换成频率和电压可以任意调节的交流电源。即变频器的输出电源。它有六个开关器件（如GTR、IGBT），组成三相桥式逆变电路。这些开关器件都是作成模块形式，通常有同一桥臂上、下两个开关器件组成一个模块，有六个开关器件组成一个模块。 逆变电路故障 六个开关器件中的一个或一个以上损坏，造成输出电压抖动、断相或无输出现象。同一桥臂上下两个开关器同时损坏短路（主回路短路）。造成限流电路的继电器或可控硅、整流模块损坏。 损坏原因是负载电流过大，主回路直流电压过高，而过流保护和过压保护又未起到保护作用;驱动信号不正常，出现同一桥臂上下两个开关器件同时导通，逆变模块老化等等。
变频器控制原理图设计分析 个部变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4 三相分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT 波形，中间直流环节为滤波、直流储能PWM桥式逆变器，且输出为和缓冲无功功率。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要变频或矢量控制变频），先把工频交流VVVF采用交—直—交方式（电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整个部分组成。整流部分为三相桥流、中间直流环节、逆变和控制4PWM三相桥式逆变器，且输出为IGBT式不可控整流器，逆变部分为波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
变频器控制原理图设计分析： ）首先确认变频器的安装环境； 1 工作温度。变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作I. ～55℃，但为了保证工作安全、可温度的影响，产品一般要求为040℃以下。在控制箱中，靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在变频器一般应安装在箱体上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安环境温度。温度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现装。II.结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时，必须在箱中增加干燥剂和加热器。在水处理间，一般水汽都腐蚀性III.比较重，如果温度变化大的话，这个问题会比较突出。气体。使用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性振动和冲击。装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击IV. 能。．
变频器控制电路原理图 变频器的组成 由主电路和控制电路组成 主电路由整流器中间直流环节逆变器组成 先看主电路原理图 三相工频交流电经过VD1 ~ VD6 整流后，正极送入到缓冲电阻RL中，RL的作用是防止电流忽然变大。经过一段时间电流趋于稳定后，晶闸管或继电器的触点会导通 短路掉缓冲电阻RL ，这时的直流电压加在了滤波电容CF1、CF2 上，这两个电容可以把脉动的直流电波形变得平滑一些。由于一个电容的耐压有限，所以把两个电容串起来用。 耐压就提高了一倍。又因为两个电容的容量不一样的话，分压会不同，所以给两个电容分别并联了一个均压电阻R1、R2 ，这样，CF1 和CF2 上的电压就一样了。 继续往下看，HL 是主电路的电源指示灯，串联了一个限流电阻接在了正负电压之间，这样三相电源一加进来，HL就会发光，指示电源送入。 接着，直流电压加在了大功率晶体管VB的集电极与发射极之间，VB的导通由控制电路控制，VB上还串联了变频器的制动电阻RB，组成了变频器制动回路。我们知道， 由于电极的绕组是感性负载，在启动和停止的瞬间都会产生一个较大的反向电动势，这个反向电压的能量会通过续流二极管VD7~VD12使直流母线上的电压升高，这个电压 高到一定程度会击穿逆变管V1~V6 和整流管VD1~VD6。当有反向电压产生时，控制回路控制VB导通，电压就会通过VB在电阻RB释放掉。当电机较大时，还可并联外接电阻。 一般情况下“+”端和P1端是由一个短路片短接上的，如果断开，这里可以接外加的支流电抗器，直流电抗器的作用是改善电路的功率因数。 直流母线电压加到V1~V6 六个逆变管上，这六个大功率晶体管叫IGBT ，基极由控制电路控
变频器内部主电路经典详解 2017-11-27 12:00操作系统 一、内部主电路结构 采用“交-直-交”结构的低压变频器，其内部主电路由整流和逆变两大部分组成，如图1所示。从R、S、T端输入的三相交流电，经三相整流桥（由二极管D1～D6构成）整流成直流电，电压为UD。电容器C1和C2是滤波电容器。6个IGBT管（绝缘栅双极性晶体管）V1～V6构成三相逆变桥，把直流电逆变成频率和电压任意可调的三相交流电。 图1 变频器内部主电路 二、均压电阻和限流电阻 图1中，滤波电容器C1和C2两端各并联了一个电阻，是为了使两只电容器上的电压基本相等，防止电容器在工作中损坏（目前，由于技术的进步，低压（380V）变频器的电解电容大多数可以不需要串联使用了）。在整流桥和滤波电容器之间接有一个电阻R和一对接触器触点KM，其缘由是：变频器刚接通电源时，滤波电容器上的电压为0V，而电源电压为380V时的整流电压峰值是537V，这样在接通电源的瞬间将有很大的充电冲击电流，有可能损坏整流二极管；另外，端电压为0的滤波电容器会使整流电压瞬间降低至0V，形成对电源网络的干扰。为了解决上述问题，在整流桥和滤波电容器之间接入一个限流电阻R，可将滤波电容器的充电电流限制在一个允许范围内。但是，如果限流电阻R始终接在电路内，其电压降将影响变频器的输出电压，也会降低变频器的电能转换效率，因此，滤波电容器充电完毕后，由接触器KM将限流电阻R短接，使之退出运行。 三、主电路的对外连接端子 各种变频器主电路的对外连接端子大致相同，如图2所示。其中，R、S、T是变频器的电源端子，接至交流三相电源；U、V、W为变频器的输出端子，接至
SPWM变压变频调速控制系统设计 一、课程设计目的 掌握交-直-交电压源型变频器的结构组成和工作原理，掌握变频器的主电路、控制电路、驱动电路以及保护电路的设计方法，掌握变频器主要元器件的选型方法。 二、设计内容、技术条件和要求 设计交-直-交电压源型三相SPWM变频器，整流部分为二极管三相不控整流，并由大电容滤波，获得恒定直流电压，逆变器由6个电力晶体管GTR和6个续流二极管组成，并由8051和大规模集成电路HEF4752组成SPWM变压变频调速系统的控制电路。 基本设计参数： 异步电动机额定功率11kW，额定电流22A，线电压380V，允许过载倍数=1.5，泵升电压U s=150V，逆变器输出频率范围4~60Hz，额定输出频率50Hz，负载功率因数cos≥0.5，负载引起直流电压脉动百分比K≤5%，U in(max)=10V，设计任务： 1.设计主电路：选择GTR开关管和滤波电容参数； 2.设计控制电路：采用大规模集成电路HEF4752，并设f smax=1000Hz，计算 8253分频系数； 3.设计驱动电路：采用分立元件或集成电路模块均可； 4.画出系统主电路图、控制电路图、驱动电路图、保护电路图（过压保护 和过流保护二选一）； 5.写出设计心得体会。 三、SPWM调速系统基本原理 PWM的原理，就是面积等效原理，在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。所以可用等幅值的不同宽度的脉冲来等效一些想要的波形。PWM技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变为电压脉冲序列，并通过控制电压脉冲宽度或电压脉冲周期以达到改变电压的目的，或者通过控制电压脉冲宽度和电压脉冲序列的周期以达到变压和变频的目的。变频调速中，前者主要应用于PWM斩波（DC－DC变换），后者主要应用于PWM逆变（DC－AC变换）。PWM 脉宽调制是利用相当于基波分量的信号波（调制波）对三角载波进行调制，以达到调节输出脉冲宽度的目的。相当于基波分量的信号波（调制波）并不一定指正弦波，在PWM优化模式控制中可以是预畸变的信号波，正弦信号波是一种最通常的调制信号，但决不是最优信号。根据面积等效原理，PWM波形和正弦波是等效的，而这种的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也称为SPWM（Sinusoidal PWM）波形。 三相交流电动机定子绕组中的三相交流电在定子隙圆周上产生一个旋转磁场，这个旋转磁场的转速称同步转速，记为n 实际电动机转速n要低于同步转速，故一般称这样的三相交流电动机为三相异步电动机。异步电动机的同步转速，即旋转磁场的转速为：
变频器电路原理图四 圈子类别：低压变频器(未知) 2008-8-28 16:17:00 [我要评论] [加入收藏] [加入圈子] -------------------------------------------------------------------------------- 一、先来了解模电和数电的区别 很多刚进入电子行业，自动化行业的人士对模似电子电路和数字电子电路存在一些疑惑，由其是刚进这行的人更是不明了，当然在接触变频器维修与维护时肯定要熟悉。 所谓模似电子电路实际是相对数字电子电路而言。 模电：一般指频率在百兆HZ以下，电压在数十伏以内的模似信号以及对此信号的分析/处理及相关器件的运用。百兆HZ以上的信号属于高频电子电路范畴。百伏以上的信号属于强电或高压电范畴。 数电：一般指通过数字逻辑和计算去分析、处理信号，数字逻辑电路的构成以及运用。 数电的输入和输出端一般由模电组成，构成数电的基本逻辑元素就是模电中三级管饱和特性和截止特性。 由于数电可大规模集成，可进行复杂的数学运算，对温度、干扰、老化等参数不敏感，因此是今后的发展方向。但现实世界中信息都是模似信息（光线、无线电、热、冷等），模电是不可能淘汰的，但就一个系统而言模电部分可能会减少。理想构成为：模似输入--AD采样（数字化）--数字处理--DA转换--模似输出。 二、运放与比较器的区别 运算放大器与专用比较器在变频器主控板的控电路中比较常见，它的作用也不用我去形容了，做这行的都比我清楚。 1、运放可以连接成为比较输出，比较器就是比较。那么市面上为何单独出售两种产品，他们有相同和不同之处是什么呢？ 2、比较器输出一般是OC便于电平转换；比较器没有频补，SLEW RATE比同级运放大，但接成放大器易自激。 比较器的开环增益比一般放大器高很多，因此比较器正负端小的差异就引起输出端变化。 3、频响是一方面，另处运放当比较器时输出不稳定，不一定能满足后级逻辑电路的要求。 4、比较器为集电极开路输出，容易输出TTL电平，而运放有饱和压降，使用不便。 关于运算放大器与专用比较器的区别可分为以下几点： 1、比较器的翻转速度快，大约在NS数量级，而运放翻转速度一般为US数量级（特殊高速运放除外） 2、运放可以输入负反馈电路，而比较器不能使用负反馈，虽然比较器也有同相和反相两个输入端，便因为其内部没有相位补偿电路，如果输入负反馈，电路不能稳定工作，内部无相位补偿电路，这也是比较器比运放速度快的原因。 3、运放输入初级一般采用推挽电路，双极性输出，而多数比较器输出极为集电级开路结构，所以需要上拉电阻，单极性输出，容易和数字电路连接。 三、肖特基二极管和快恢复二极管又什么区别 快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管（5us以下），工艺上多采用掺金措施，结构上有采用PN结型结构，有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管（1-2V），反向耐压多在1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时