随着电子技术的发展,变频器发生了很大的变化,但其基本原理没有改变。变频器主要有四个部分:整流器、中间电路、逆变器、控制电路。
1)、整流器
一般变频器的整流电路由三相桥式整流桥组成。其作用是对工频电源进行整流,经中间直流环节平滑后为逆变电路和控制电路提供所需的直流电源。三相交流电一般需要通过吸收电容和压敏电阻网络引入整流桥的输入端。该网络的作用是吸收来自交流电网的高频谐波信号和浪涌过电压,从而避免逆变器损坏。当电源电压为三相380V时,整流装置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)、中间电路
中间电路有三种类型:将整流电压转换成直流电流;稳定或平滑脉动直流电压以供逆变器使用;将整流后的固定直流电压转换为可变直流电压。中间电路可以看作是一个储能装置,电机可以通过逆变器从中间电路获取能量。当使用功率逆变器时,中间电路由一个大的电感线圈组成,只能与可控整流器一起使用。电感器将整流器输出的可变电流电压转换为可变直流电流。电机电压的大小取决于负载的大小。为了减少直流电压和电流的波动,中间电路的滤波器起到对整流电路的输出进行滤波的作用。滤波器的电容和电感将输出电压维持在给定频率,从而获得所需的耐压值和容量。中间电路还可以提供以下附加功能,这些附加功能根据电路设计而定。
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变换成频率和电压可任意调节的交流电。逆变电路的输出就是变频器的输出,因此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是由六个功率开关器件(GTR、IGBT、GTO等)组成的三相桥式逆变电路,定时控制逆变器中功率开关器件的通断。可以获得任意频率的三相交流输出。
通常,中小容量逆变器的主电路部件一般采用集成模块或智能模块。智能模块内部高度集成了整流模块、逆变模块、各种传感器、保护电路和驱动电路。例如三菱公司生产的IPMPM50RSA120、富士胶片公司生产的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逆变模块以及各种检测和保护功能。模块典型开关频率为20KHz,保护功能为欠压、过压、过热故障时输出故障信号灯。
逆变电路设有续流电路。续流电路的作用是当频率下降时,异步电机的同步转速也下降。为异步电机的再生电能反馈到直流电路提供通道。在逆变过程中,寄生电感释放能量以提供通道。另外,当位于同一桥臂上的两个开关同时导通时,会发生短路,烧毁换流装置。因此,实际的通用变频器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,并在出现意外情况时保护换相装置。
4)、控制电路
控制电路向整流器、中间电路和逆变器发送信号,同时也接收这部分的信号。要控制的具体部分取决于每个逆变器的设计。
审稿编辑:唐子红