变频器逆变桥及制动回路介绍

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逆变的拓扑结构

就变频器的逆变部分拓扑结构也是多种多样，通常按照输出侧相对于直流母线的电平数量区分，比如两电平、三电平、甚至多电平，当然电平数越多，电路越复杂；加上电压等级、功率密度等等因素，所采用的开关器件也大不一样， 比如IGBT、IGCT、IEGT、SIT、SITH等等。

在电压源型变频器逆变回路中，最常见的就是两电平拓扑结构，相信各位同仁对下面这张图应该不陌生吧。

这就是逆变桥的主回路拓扑结构，顺便回顾一下主回路逆变桥的功率器件：

1 ）六单元 模块：每个模块由六个IGBT集成到一起，常用于小容量变频器。

２）七单元 模块：每个模块由七个IGBT集成到一起，其中第七个IGBT用作制动回路，此种形式的模块，常用于小容量变频器。

３）两单元模块：最常见的IGBT组成形式。

４）一单元模块：通常大功率IGBT为单管形式。

５）智能模块（IPM），有些厂家将IGBT的驱动电路、保护电路集成到模块里边，做成一体化功率模块，使得变频器开发更加容易，可靠性也相对提高。

６）对于每个桥臂反向并联的二极管主要功能有：在电机工作于发电状态时，回馈能量到直流母线， 相当于一个三相六脉动整流桥；另外就是在IGBT关断过程中，由于电机感性负载的存在，瞬间产生高的尖峰电压，通过反并联的二极管吸收掉，对IGBT起到保护作用。

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变频器的维修

我们大多同仁对硬件的维修感兴趣，甚至总想尝试修复一台损坏的变频器，才有成就感，可以理解这种心情，比如用万用表简单测试逆变桥反并联二极管特性，间接反映IGBT的好坏，测量三相输出有没有短路等等，这种方式可以帮助我们分析问题，比如说变频器发生了过流故障、接地故障，这可能有IGBT硬件损坏情况；单靠一块万用表的测试手段还是很有限的，到底管子特性发生了什么变化？如果重新装到机器上能否承受高电压、大电流？在这里不建议工程师自己拆机维修，有可能故障扩大化，建议联系厂家，毕竟每个厂家有自己专业的工装及测试台，我们自己的测试手段太泛泛了，切忌！

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制动单元选型

说到制动单元，可以简单理解成一个电子开关，开关条件是直流母线电压的限值。大家先看一下变频器中能量的流向，电动 状态，电能从电网流向直流回路，直流通过逆变桥流向电机，电机输出机械能；回馈状态，当电机拖动位能性负载，或者拖动大惯性负载急降速时，负载拖动 电机，电机处于发电状态，机械能转化为电能，通过逆变桥的二极管向直流回路回馈电能，同时直流环节的电压升高，由于电容容量所限，器件耐压所限，所以直流电压不能无限制升高，此时制动单元开通，将制动电阻接入，将电能转换成热能，实现电机的快速制动。

制动单元使用需要注意的问题：

1）比如制动电阻阻值选配不合适，电阻阻值过大，制动效果差，电阻阻值过小，导致流过制动单元的电流过大， 可能导致制动单元损坏。

2）制动电阻功率选配不合适，比如功率选择过小， 电阻可能烧毁，最合理的功率选配，要根据电机回馈时的峰值功率和平均功率计算。

3）制动电阻的工作实际上是斩波动作的，如果接线错误，比如直接连接到了直流母线上，可能导致电阻红热甚至烧毁，整流桥损坏、前级开关跳闸等等。

4）制动电阻需要增设温度保护回路，并且连锁到进线开关，防止在制动回路异常时，断开主回路，防止问题扩大化。

5）通常变频器选型样本上提供了制动电阻参数，阻值需要 严格一致，功率要根据实际回馈功率选择，需要考虑制动时的峰值功率、平均功率以及90秒的重复周期。