通用变频器结构主电路原理图讲解

一、变频器的分类

变频器的分类方法很多，这里介绍按工作电源的电压等级分类和按内部直流电源的性质分类两种分类方法。

变频器按工作电源的电压等级分类，有高压和低压两大类别。高压变频器的电压等级有6kV和10kV等几种；低压变频器的电压等级最常使用的是380V，660V和1140V的电压等级在一些较特殊的场合也有应用。

变频器的输入和输出通常是三相交流电，但也有少量小功率变频器采用单相输入、三相输出的结构形式。

变频器按内部直流电源的性质分类有电压型变频器和电流型变频器。

电压型变频器的电路结构示意图见图1。它的中间直流环节采用大电容器C滤波。电容器在充放电过程中能储存电场能或释放电场能；从而使直流环节的电压UD比较平稳，内阻较小，相当于电压源，常应用于负载电压变化较大的场合。

电流型变频器的电路结构示意图见图2。中间直流环节采用电抗器作为储能元件进行滤波，直流电流比较平稳。这种直流环节的滤波元件电感L对直流电路中的交流纹波会表现出较大的感抗，具有较好的滤波效果，并有近似电流源的特性，因此将采用这种直流环节的变频器称作电流型变频器。常应用于负载电流变化较大的场合。

二、变频器的内部主电路

当前常用的变频器多采用“交-直-交”的电路结构，其内部主电路由整流、滤波和逆变几大部分组成，如图3所示。三相交流电源从变频器R、S、T端输入，经由二极管D1～D6构成三相整流桥整流成直流电，电压为UD。电容器C1和C2是滤波电容器。6个IGBT管V1～V6构成三相逆变桥，把直流电逆变成频率和电压任意可调的三相交流电输送给负载电动机。

图3电路示意图中使用了两个滤波电容器C1和C2串联，是为了提高其耐压。电容器两端各并联了一个电阻，其中电阻R1与电容器C1并联，电阻R2与电容器C2并联。这两个电阻称作均压电阻。它们的作用是为了让两只电容器上的电压基本相等，防止电容器在工作中损坏。diangon.com电容器制造时，由于材料、工艺技术等原因，不可避免地会使每个电容器成品具有不同阻值的漏电电阻，这两个不同阻值的漏电电阻呈串联状态，对电压UD分压，这将使每个电容器承受的电压不相等，甚至使承受电压较高的电容器击穿。与电容器并联的电阻R1和R2可以有效的解决这一问题。均压电阻R1和R2阻值的选取，大大的小于电容器的漏电电阻，较小阻值的均压电阻与较大阻值的漏电电阻并联，并联电阻值基本上取决于较小阻值的均压电阻，这样，只要电阻R1和R2选取相同的阻值，就能保证每个滤波电容器两端电压大致相等，从而保证电容器的运行安全。

在整流桥和滤波电容器之间接有一个电阻R和一对接触器触点KM，也有的变频器是电阻R与一只IGBT管并联，其作用机理是相同的。变频器刚接通电源时，滤波电容器上的电压为0V，而电源电压为380V时的整流电压峰值是537V（380V有效值的倍），这样在接通电源的瞬间将有很大的充电冲击电流，有可能损坏整流二极管；另外，端电压为0的滤波电容器会使整流电压瞬间降低至0V，形成对电源网络的干扰。为了解决上述问题，在整流桥和滤波电容器之间接入一个限流电阻R，可将滤波电容器的充电电流限制在一个允许范围内。但是，如果限流电阻R始终接在电路内，其压降将影响变频器的输出电压，也会降低变频器的电能转换效率，因此，滤波电容器充电完毕后，由接触器KM的触点将限流电阻R短接，或者通过控制电路使IGBT导通，均可使限流电阻退出运行。