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变频器的硬件组成原理

变频器的硬件组成原理

点击数:7556 次   录入时间:03-04 11:44:18   整理:http://www.55dianzi.com   变频器基础

    随着变频器在工业生产中日益广泛的应用,变频器对于大家来说越来越重要,而了解变频器的组成原理能够帮助我们更好地使用变频器。变频器的组成原理示意图如图2-1所示。

2-1 变频器的组成原理示意图

    目前,通用变频器绝大多数是交--交变频器,通常尤以电压源型变频器最常用,变频器的核心电路由整流电路(交-直变换)、直流滤波电路(能耗电路)及逆变电路(直.交变换)组成,当然还包括限流电路、制动电路、控制电路等其他组成部分。

    1.整流电路

    通用变频器的整流电路是由三相桥式整流电路组成的。它的功能是将工频电进行整流,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。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,从而避免由此而导致的变频器损坏。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.直流滤波电路

为了减小直流电压和电流的波动,可以用到直流滤波电路,它可以起到对整流电路输出滤波的作用。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,这种无功能量要靠中间直流电路的储能元件来缓冲。通用变频器直流滤波电路包含大电容量铝电解电容,它是由若干个电容器串联和并联构成的电容器组,以得到所需的耐压值和电容量。

 3.逆变电路

 (1)逆变电路的作用 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转换成频率和电压都可以任意调节的交流电。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(CTRICBTIGCTCTO晶闸管等)组成的三相桥式逆变电路,有规律地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。

    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。另外,当位于同一桥臂上的两个开关器件同时处于开通状态时将会出现短路现象,并烧毁换相器件,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,对换相器件进行保护。

    (2)逆变电路构成原理 逆变部分功率器件常采用集成门极换向晶闸管(IGCT),由于受到器件开关损耗,尤其是关断损耗的限制,IGCT的开关频率为600Hz左右。逆变电路中的di/dt限制电路主要由di/dt限制电抗器、与之反并联的续流二极管和电阻组成,因为IGCT本身不能控制di/dt,所以必须通过外加的di/dt限制电路,使逆变器ICCT反并联续流二极管的反向恢复控制在安全运行范围内,同时该限制电路也用于限制短路时的电流上升率。保护用IGCT的作用是当逆变器发生短路等故障时,切断短路电流,起到快速熔断器的作用。

    由于逆变电路采用ICCT作为功率器件,而ICCT本身不像IGBT那样存在过电流退饱和效应,所以可以通过检测阳极电压上升来进行短路检测,并通过门极关断进行保护,所以必须通过霍尔电流传感器,检测到过电流,然后通过串联在上下直流母线的两个保护用ICCT进行关断。

    (3)逆变器控制电路中的保护电路逆变器控制电路中的保护电路,可分为逆变器保护和异步电动机保护两种,保护功能如下:

    1)逆变器保护:

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