变频器原理及元器件作用

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变频器原理及元器件作用

一、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2

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系列采用三相桥式全波整流电路。

2、中间直流电路

(1)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。

(2)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C1、C2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Rs串入直流母线中以限制充电电流,当C1、C2CF充电到一定程度时由开关Ks(或晶闸管)将Rs短路。

(3)制动电路

制动部分电路又叫制动斩波器,和制动电阻一起配套工作,都是变频器的选件。变频器正常的母线电压为540V(AC 380V机型),当电机处于发电状态时,该母线电压会超过540V,最大允许700-800V,如长期或频繁超过这个最大值将会损坏变频器,所以用制动电路和制动电阻进行能量消耗,防止母线电压过高。

制动单元的电路图如附图1,因制动电阻的发热量较大,一般变频器采用制动电阻外接的方式。当电动机处于发电状态时,有能量回馈到变频器,致使变频器内直流母线电压值升高。当母线电压超过一定限值时,主控板会输出一个信号,使制动模块的IGBT导通,制动电阻中有电流流过,电能转换成热能,故直流母线电压又会降低。当主控板检测到母线电压低到一定值时,便停止信号输出,制动模块的IGBT被关断,制动过程暂停。

附图1

3、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

二、元器件作用

1、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,D1∽D6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D1∽D6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。

2、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。

3、制动电路

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能量的。制动电路由开关管与驱动电路构成,其功能是用来控制流经Rb的放电电流Ib

附图2