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交-直-交电压型通用变频器由主电路和控制电路组成，其基本结构如下图。其主要电路包括整流器、中间直流环节和逆变器。其控制电路由运算电路、检测电路、控制信号的输入输出电路和驱动电路组成。 1.主回路 （1）整流电路：整流电路的主要作用是把三相（或单相）交流电转变成直流电，为逆变电路提供所需的直流电源，在电压型变频器中，整流电路的作用相当于一个直流电压源。在中小容量变频器中，一般整流电路采用整流二极管或整流模块，如主电路图中的VD1~VD6。 （2）滤波及限流电路。滤波电路通常由若干个电解电容并联成一组，如图中的C1~C2。由于C1、C2两个电容的电容量在实际工作中存在不对称，可能使各电容承受的电压不相等，为了解决电容C1和C2的均压问题，在两个电容旁各并联一个阻值相等的均压电阻R1和R2。 在图中，串联在整流桥和滤波电流之间的电阻R3短路开关KS （虚线所划开关）组成了限流电路。当变频器接入电源的瞬间，将有一个很大的冲击电流整流桥流向滤波电容，整流桥可能因电流过大而在接入电源的瞬间受到损坏，限流电阻R3可以削弱该冲击电流，起到保护整流桥的作用，在许多变频器中R3已经由晶闸管VS代替。 (3)直流中间电路。整流电路可以将电网的交流电源整流成直流电压或直流电流，但这种电压或电流含有电压或电流纹波，将影响直流电压或电流的质量。为了减小这种电压或电流的波动，需要加电容器或电感器作为直流中间环节。 对电压型变频器来说，直流中间电路通过大容量的电容对输出电压进行滤波。 （4）逆变电路。逆变电路是变频器最主要的部分之一，它的功能是在控制电路的控制下，将直流中电动机的间电路输出的直流电压转换为电压，频率均可调的交流电压，实现对异步的变频调速控制。 在中小容量的变频器中多采用PWM开关方式的逆变电路，换流器件为大功率晶体管（P-MOSGET）。随着开关断晶闸管（GTO）容量和可靠性的提高，在中，大容量变频器中采用PWM开关方式的GTO晶闸管逆变逐渐成为主流。 在图中，由开关管器件VT1-VT6构成的电路称为逆变桥，由VD7-VD12构成的电路称为续流电路。续流的电路作用如下： （1）为电动机绕组的无功电流电路提供通路。 （2）当频率下降使同步转速下降时，为电动机的再生电能反馈至直流电路提供电路。 （3）为电路的寄生电感在逆变过程中释放能量提供电路。 （4）能耗制动电路，在变频调速中，电动机的减速和停机是通过减小变频器的输出频率，从而降低电动机的同步转速的方法来实现的。当电动机减速时，在频率减小的瞬间，电动机的同步转速随之降低，由于机械惯性，电动机转子转速未变，使同步转速低于电动机的实际转速，电动机处于发电制动运行状态，负载机械和电动机所具有的机械能量被回馈给电动机，并在电动机中产生制动力矩，使电动机的转速迅速下降。 电动机再生的电能经过图1-6中的续流二极管VD7-VD12全波整流后，反馈到直流电路，由于直流电路的电能无法回馈给电网，在C1和C2上将产生短时间的电荷堆积，形成“泵生电压”，使直流电压升高，当直流电压过高时，可能损坏换流器件，变频器的检测单元检测到直流回路电压US超过规定值时，功率管VT7导通，接通能耗制动电路，使直流回路通过电阻RT7释放电能。 2控制电路 为变频器的主电路提供通断控制信号的电路，称为控制电路，其主要任务是完成对逆变器开关管器件的开关控制和提供多种保护功能。其控制方式有模拟控制和数字控制两种。目前已广泛采用了以微处理器为核心的全数字控制技术，靠软件完成各种控制功能，以充分发挥微处理器计算能力强和软件控制灵活性高的特点，完成许多模拟控制方式难以实现的功能。控制电路主要由以下部分组成： （1）运算电路。运算电路的主要作用是将外部的速度，转矩等指令信号同检测电路的电流，电压信号进行比较运算，决定变频器的输出频率和电压。 （2）信号检测电路。信号检测电路的作用是将变频器和电动机的工作状态反馈至微处理器，并由微处理器按事先确定的算法进行处理后为各部分电路提供所需的控制或保护信号。 （3）驱动电路。驱动电路的作用是为变频器中逆变电路的换流器件提供驱动信号。当逆变电路的换流器件为晶管体时，称为基极驱动电路；当逆变电路的换流器件为可控硅（SCR）,IGBT或GTO时，称为扪及驱动电路。 （4）保护电路。保护电路的主要作用是对检测电路得到的各种信号进行运算处理，以判断变频器本身或系统是否出现异常，当检测到出现异常时，保护电路进行各种必要的处理，如使变频器停止工作或抑制电压，电流值等。 |
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