变频器的主电路结构_变频器的控制电路结构

　　变频器的主电路结构

　　变频器中给负载提供调压调频电源的电力变换部分称为变频器的主电路。图1-3示出了典型电压源型变频器的主电路，该主电路由3部分构成，包括将工频电源变换为直流电的整流器、将直流电变换为交流电的逆变器以及吸收整流器和逆变器产生的电压脉动的平渡回路。另外，若负载为异步电动机，在变频调速系统需要制动时，还需要附加制动回路。

　　（1）整流器

　　变频器一般使用的整流器是二极管整流器，如图1-3所示，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管整流器构成可逆变整流器，由于可逆变整流器的功率方向可逆，可以进行再生运行。它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。

　　

　　（2）平波回路

　　在整流器整流后的直流电压中含有频率为电源频率6倍的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也会使直流电压变化。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。变频器的容量小时，如果电源容量相对于变频器容量来说较大，构成变频器主电路的器件有一定余量，可以省去电感而采用简单的平波回路。平波回路有以下3种作用。

　　①使脉动的直流电变得稳定或平滑，供逆变器使用。

　　②通过开关电源为各个控制电路供电。

　　③可以配置滤波或制动装置以提高变频器的性能。

　　（3）逆变器

　　利用晶闸管装置将直流电转变为交流电，这一功能就叫逆变。整流和逆变关系密切，若同一套晶闸管装置既可以工作在整流状态下，而在一定条件下又可以工作在逆变状态下，则常称这一装置为变流器。与整流器相反，逆变器是将直流电变换为所要求的可变压变频的交流电，控制电路以所确定的时间控制6个开关器件导通、关断，就可以得到3相变压变频交流输出。逆变分为有源逆变和无源逆变（变频），变流器工作在逆变状态下时，若把直流电转变为50Hz的交流电送到电网中，则称之为有源逆变；若把直流电转变为某一频率或频率可调的交流电供给负载使用，则称之为无源逆变或变频。

　　（4）制动回路

　　异步电动机的负载在再生制动区域使用时（转差率为负），再生能量储存在平波回路的电容器中，使直流环节的电压升高。一般来说，由机械系统（含电动机）惯量积累的能量比电容能储存的能量大，为抑制直流电路电压上升，需采用制动回路消耗直流电路中的再生能量，制动回路也可采用可逆整流器把再生能量向工频电网反馈。

　　变频器的控制电路结构

　　变频器的控制电路是给变频器主电路提供控制信号的回路。变频器的控制电路如图1-4所示，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，其主要功能如下。

　　

　　①利用信号来开关逆变器的半导体器件。

　　②为变频器提高各种控制信号。

　　③监视变频器的工作状态，提供保护功能。

　　控制电路包括：频率、电压的运算电路，主电路的电压、电流（V／I）检测电路，用于变频调速系统电动机的速度检测电路，对运算电路的控制信号进行放大的驱动电路，以及逆变器和负载的保护电路等。

　　①运算电路。运算电路的功能是将变频器的电压、电流检测电路的信号及变频器外部负载的非电量信号（速度、转矩等经检测电路转换为电信号）与给定的电流、电压信号进行比较，决定逆变器的输出电压、频率。

　　②电压、电流检测电路。变频器的电压、电流检测电路采用电隔离检测技术来检测主回路的电压、电流，并对检测到的电压、电流信号进行处理和转换，以满足变频器控制电路的需要。

　　③驱动电路。变频器驱动电路的功能是在控制电路的控制下，产生功率足够大的驱动信号使主电路开关器件导通或关断。控制电路采用电隔离技术实现对驱动电路的控制。

　　④I/O电路。变频器I/O电路的功能是使变频器更好地实现人机交互。变频器具有多种输入信号（如运行、多段速度运行等），还有各种内部参数的输出信号（如电流、频率、保护动作驱动信号等）。

　　⑤速度检测电路。速度检测电路以装在异步电动机轴上的速度检测器（TG、PLG等）为核心，对检测到的电动机转速信号进行处理和转换并送入运算电路，可使电动机按给定转速运转。