变频器内部结构

变频器是把工频电源(50Hz 或 60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。

如图1所示，此中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行光滑滤波，逆变电路将直流电再逆变为交流电。

对于如矢量控制变频器这类需要大批运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。

1.整流器它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。

2.中间电路，有以下三种作用：a.使脉动的直流电压变得稳固或光滑，供逆变器使用。

b.经过开关电源为各个控制线路供电。

c.可以配置滤波或制动装置以提升变频器性能。

3.逆变器将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。

4.控制电路它将信号传递给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号。

其主要构成部分是：输出驱动电路、操作控制电路。

主要功能是：a.利用信号来开关逆变器的半导体器件。

b.供给操作变频器的各种控制信号。

c.监察变频器的工作状态，供给保护功能。

现场对变频器以及周边控制装置的进行操作的人员，假如对一些常有的故障状况能作出判断和处理，就能大大提升工作效率，而且防备一些不用要的损失。

为此，我们总结了一些变频器的基本故障，供大家作参照。

以下检测过程无需打开变频器机壳，不过在外面对一些常有现象进行检测和判断。

以下检测过程无需打开变频器机壳，不过在外面对一些常有现象进行检测和判断。

现象检测方法和判断1，上电跳闸或变频器主电源接线端子部分出现火花。

断开电源线，检查变频器输入端子能否短路，检查变频器中间电路直流侧端子P、N 能否短路。

可能2，上电无显示原由是整流器损坏或中间电路短路。

断开电源线，检查电源是不能否出缺相或断路情况，假如电源正常则再次上电后则检查检查变频器中间电路直流侧端子 P、N能否有电压，假如上述检查正常则判断变频器内部开3，开机运行无输出（电动机不启动）4，运行时“过电压”保护，变频器停止输出5 变频器是把工频电源 (50Hz 或 60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。

变频器结构及工作原理 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。

如图1所示，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。

对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。

1. 整流器它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。

2. 中间电路，有以下三种作用：a. 使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。

b. 通过开关电源为各个控制线路供电。

c. 可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能。

3. 逆变器将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。

4. 控制电路它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号。

其主要组成部分是：输出驱动电路、操作控制电路。

主要功能是：a. 利用信号来开关逆变器的半导体器件。

b. 提供操作变频器的各种控制信号。

c. 监视变频器的工作状态，提供保护功能。

现场对变频器以及周边控制装置的进行操作的人员，如果对一些常见的故障情况能作出判断和处理，就能大大提高工作效率，并且避免一些不必要的损失。

为此，我们总结了一些变频器的基本故障，供大家作参考。

以下检测过程无需打开变频器机壳，仅仅在外部对一些常见现象进行检测和判断。

以下检测过程无需打开变频器机壳，仅仅在外部对一些常见现象进行检测和判断。

间太短导致的制动问题，请参考第8条。

5变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。

如图1所示，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。

zfny300a变频器说明书一、引言ZFNY300A变频器是一种高性能、高可靠性的电力传动设备，主要用于工业生产中的电机驱动。

本说明书将详细介绍变频器的结构及工作原理，并提供使用指导和注意事项，以确保用户正确、安全地使用该设备。

二、设备结构1.外壳：变频器外壳采用高强度铝合金材质，具有良好的散热效果和防护性能。

2.风扇：内置风扇通过对变频器进行散热，保持设备的正常工作温度。

3.控制面板：设备上配备有直观简单的控制面板，用户可以通过设置参数来实现对变频器的控制。

4.接口板：变频器的接口板上连接了输入输出接口，可与外部设备进行通信和连接。

5.电路板：变频器的核心部分，通过控制电路和功率电路来实现对电机的调速控制。

三、工作原理ZFNY300A变频器主要通过改变输入电压和频率，控制电机的转速。

其工作原理如下：1.电压变频部分：通过变压器将输入电压降为适当的电压，然后经过整流、滤波等处理，得到稳定的直流电压。

2.逆变器部分：根据控制信号，将直流电压转换为直流电流，并经过PWM（脉宽调制）技术得到可调的交流电源。

3.输出部分：将可调的交流电源送入电机，通过改变电压和频率控制电机的转速。

四、使用指导1.安装：变频器应安装在通风良好、无腐蚀性气体和尘埃的环境中，避免长时间暴露在高温、潮湿或有害气体中。

2.电源连接：变频器应使用稳定的电源，电源线路应符合安全规范，并避免与其他高功率电器共用电源。

3.参数设置：在使用之前，需要根据实际应用需求设置变频器的参数，包括电机额定功率、转速范围、保护功能等。

4.启动和停止：按照设备说明书中的步骤进行启动和停止操作，并确保设备正常运行后再进行下一步操作。

5.维护保养：定期检查设备的散热系统、电源线路等，并注意清理灰尘和杂物，保持设备的正常运行。

五、注意事项1.高压危险：在使用变频器时，应注意防止触电风险，切勿将手指、金属物体等放入设备内部，以免发生触电事故。

2.过载保护：在变频器工作时，应避免超负荷工作，设备具有过载保护功能，但长时间的高负荷工作会影响设备寿命。

变频器工作原理与结构图文详解—变频器的功能作用分析变频器变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。

变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（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。

变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。

随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

变频器基本组成变频器通常分为4部分：整流单元、高容量电容、逆变器和控制器。

整流单元：将工作频率固定的交流电转换为直流电。

高容量电容：存储转换后的电能。

逆变器：由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波。

控制器：按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机。

变频器的结构与原理图解变频器的发展也同样要经历一个徐徐渐进的过程，最初的变频器并不是采用这种交直交：交流变直流而后再变交流这种拓扑，而是直接交交，无中间直流环节。

这种变频器叫交交变频器，目前这种变频器在超大功率、低速调速有应用。

其输出频率范围为：0-17（1/2－1/3 输入电压频率），所以不能满足许多应用的要求，而且当时没有IGBT，只有SCR，所以应用范围有限。

变频器其工作原理是将三相工频电源经过几组相控开关控制直接产生所需要变压变频电源，其优点是效率高，能量可以方便返回电网，其最大的缺点输出的最高频率必须小于输入电源频率1/3或1/2，否则输出波形太差，电机产生抖动，不能工作。

故交交变频器至今局限低转速调速场合，因而大大限制了它的使用范围。

变频器电路结构框架图矩阵式变频器是一种交交直接变频器，由9个直接接于三相输入和输出之间的开关阵组成。

变频器原理图变频器主要由模块，CPU控制板，电源驱动板组成，见上图．L1为进线电抗器，一般需外接，L2为直流电抗器，大部份变频器需要外接，象施耐德，丹佛斯变频器都内置了直流电抗器。

PM1为整流模块，PM2为逆变模块，一般小功率变频器是将整流和逆变整合在一起，大功率变频器整流和逆变都是分开的，功率越大电流越大，因为单一的整流和逆变的电流有限，所以整流和逆变可以并联使用。

PM3是制动晶体，15KW以下的变频器都内置制动晶体，外接一个制动电阻就能做能耗制动。

C1，C2是滤波电容，变频器功率越大，电容的容量就越大，滤波电容的耐压一般是4 50V，因为380V级的变频器整流滤流后的电压是600V，所以可以将两个耐压为450V的滤波电容串联使用，总的耐压就可以达到900V。

R1是启动电阻，它的作用是在上电的时候限制滤波电容的充电电流，当电容充电完成后接触器K1动作，R1被旁路。

R2和R3的作用有两个：一是作放电电阻，关机后将电容上的电尽放放掉，另一个是均压，保持滤波电容上的电压相等。

CT是霍尔电流互感器，比如台安变频器的互感器型号是HY-15P，它的含义是通过互感器初级电流为0-15A时互感器的输出电压是0-4V。

互感器也有输出电流型的。

大部份变频器都是用的霍尔电流互感器，象西门子，华为等变频器用的是另一种检测方法，在输出U，V，W分别串联一个小电阻，通过检测电阻上的压降来检测电流。

SA1-SA3是进线压敏电阻，可以抑制瞬态过电压，起到保护变频器的作用。

T1是380V/220V电源变压器，小功率变频器的风扇都是12V或24V供电的，电源取自开关电源部份，大功率变频器的风扇是220V的，所以加了个变压器转换一下。

电源驱动板的作用：一是提供变频器所有的供电电源，二是将控制板的IGBT驱动信号进行隔离放大。

控制板相当于变频器的大脑，通过操作面板做人机对话，实现各种控制功能。

以上电路下面会分别详细介绍。

常用逆变电路原理双端工作的方波逆变变压器的铁心面积乘积公式为AeAc=Po(1＋η)/(ηDKjfKeKcBm)（1）式中：Ae(m2)为铁心横截面积；Ac(m2)为铁心的窗口面积；Po为变压器的输出功率；η为转换效率；δ为占空比；K是波形系数；j(A/m2)为导线的平均电流密度；f为逆变频率；Ke为铁心截面的有效系数；Kc为铁心的窗口利用系数；Bm为最大磁通量。

交-直-交电压型变频器内部结构
沟通变频调速技术进展至今已有几十年的历史。

低压变频器构成的沟通调速系统，因其技术上的不断创新，使系统在性能上不断地完善，并在电气传动领域挑战直流调速系统，已得到了广泛的应用。

交-直-交电压型变频器是目前市场上低压变频器的主要形式，本文简要对该变频器内部结构进行剖析。

1、电路结构框图
交直交电压型变频器主要由整流单元（沟通变直流）、滤波单元、逆变单元（直流变沟通）、制动单元、驱动单元、检测单元、掌握单元等部分组成的。

图1 变频器电路结构框图
3、各单元电路及原理
3.1 整流单元
整流单元用于电网的三相沟通电变成直流。

可分为可控整流和不行控整流两大类。

可控整流由于存在输出电压含有较多的谐波、输入功率因数低、掌握部分简单、中间直流大电容造成的调压惯性大相应缓慢等缺点，随着PMW技术的消失可控整流在交直交变频器中已经被淘汰。

不行控整流是目前交直交变频器的主流形式，它有2种构成形式，6支整流二极管或6支晶闸管组成三相整流桥。

图2 6支二极管构成的三相桥式整流电路
由6支二极管构成的三相桥式整流电路，沟通侧有掌握主回路通断的接触器。

图3 6支晶闸管构成的三相桥式整流电路
由6支晶闸管构成的三相桥式整流电路，晶闸管只用于掌握通断不掌握直流电压的大小。

3.2 滤波单元
滤波单元主要采纳大电容滤波，直流电压波形比较平直，在抱负状况下是一种内阻抗为零的恒压源，输出沟通电压是矩形波或阶梯波，这是电压型变频器的一个主要特征。

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系列原理图简介一．机型简介整个30X系列包括以下几个类型，同功率的机型在硬件上的区别就是控制板的功能上有优化，驱动板都是相同的。

不同功率段的硬件设计模式上，15KW以下包括15KW采取驱动板带整流桥+单管IGBT+DSP板的模式，30KW~45KW采用可控硅+驱动板45DRV不带整流部分+IGNT模块+DSP板的模式，55KW~75KW 采用可控硅+驱动板55POWER不带整流部分+55DRV+IGNT模块+DSP板的模式,90KW以上的结构和55KW不同之处在于55DRV不同。

二．系统框图三．4KW驱动板驱动板按功率段分，15KW以下的驱动板模式和18.5KW以上驱动板模式。

这里主要以4KW小功率机型和45KW大功率机型为例讲解。

先以4KW为例进行介绍。

驱动板主要包括整流滤波+软启动+开关电源+电源指示灯+UVW电流检测+PWM光耦隔离+电平转换+故障保护电路+母线电压检测，下面分别介绍：3.1软启动+母线电压检测左图母线电压检测是变压器副边输出经过电阻分压后Udc信号给DSP,标准是母线电压为530V时Udc=1.50v;右图为软启动电路,刚通电瞬间电容相当于短路,母线电流很大,通过电阻R92限流来消耗能量,到电容充好电后通过继电器将R92短路,这里设定的是母线电压为400V继电器动作.右图中还有电源指示灯电路通过电阻分压方式设计.3.2开关电源单端反激式开关电源由反激式变压器+UC3844电源控制芯片+MOS管,单端反激工作原理:MOS管导通,母线电压加在变压器原边线圈,副边线圈为上负下正,二极管反向,副边绕组没有电流;MOS管截止,副边线圈为上正下负,绕组中储存的能量向负载释放.根据IN=I'N'，在MOS管导通期间储存的能量在截止期间有多少释放,取决于截止时间.UC3844电源管理器主要是控制MOS管的脉冲占空比,根据IF，VF，+15V三个反馈信号调整输出脉冲占空比,IF>1v,VF>15V,+15V>15V,三种情况下都会自动调节.标准是+15V误差为±0.02V；电感的作用，滤除占波开关电流中的脉动成份。

变频器维修工作原理要想做好变频器维修，了解变频器基础知识当然是相当重要的，但是对于变频器维修，仅了解以上基本电路还远远不够的，还须深刻了解主回路电路，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。

下图是它的结构图。

图1.1变频器基本电路图分析目前，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。

图1.21）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。

交-直-交电压型变频器内部结构交流变频调速技术发展至今已有几十年的历史。

低压变频器构成的交流调速系统，因其技术上的不断创新，使系统在性能上不断地完善，并在电气传动领域挑战直流调速系统，已得到了广泛的应用。

交-直-交电压型变频器是目前市场上低压变频器的主要形式，本文简要对该变频器内部结构进行剖析。

1、电路结构框图交直交电压型变频器主要由整流单元（交流变直流）、滤波单元、逆变单元（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元、控制单元等部分组成的。

图1 变频器电路结构框图3、各单元电路及原理3.1 整流单元整流单元用于电网的三相交流电变成直流。

可分为可控整流和不可控整流两大类。

可控整流由于存在输出电压含有较多的谐波、输入功率因数低、控制部分复杂、中间直流大电容造成的调压惯性大相应缓慢等缺点，随着PMW技术的出现可控整流在交直交变频器中已经被淘汰。

不可控整流是目前交直交变频器的主流形式，它有2种构成形式，6支整流二极管或6支晶闸管组成三相整流桥。

图2 6支二极管构成的三相桥式整流电路由6支二极管构成的三相桥式整流电路，交流侧有控制主回路通断的接触器。

图3 6支晶闸管构成的三相桥式整流电路由6支晶闸管构成的三相桥式整流电路，晶闸管只用于控制通断不控制直流电压的大小。

3.2 滤波单元滤波单元主要采用大电容滤波，直流电压波形比较平直，在理想情况下是一种内阻抗为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波，这是电压型变频器的一个主要特征。

3.3 逆变单元由IGBT模块构成图3 由IGBT模块构成的逆变单元及实物IGBT模块中内置反并联二极管，用于反馈电动机制动运行时产生的能量图4 IGBT模块中内置反并联二极管3.4 制动单元制动单元由IGBT和能耗电阻组成。

当电动机由电动状态转入制动运行时，电动机变为发电状态，其能量通过逆变电路中的反馈二极管流入直流中间回路，使直流电压升高而产生过电压，这种过电压称为泵升电压。

为了限制泵升电压给直流侧电容并联一个由电力晶体管和能耗电阻组成的泵升电压限制电路。