变频器原理 ---之安川变频器one[分享]

一、变频器的组成
变频器，即对电机的频率进行控制的电源设备，其组成如图所示。

主回路由将商用电源整流并变换为直流的整流部、使被整流后的直流电压和电流平滑的直流中间回路部、以及将直流变换为所需频率的交流的逆变部组成。

注意： 1、将交流变换为直流的正向变换器叫做整流器，将直流变换为交流的逆变换叫做逆变器。作为商品的通用变频器，是指包括整流器部和逆变部在内的整个装置。
      2、变频器由于是将交流变换为直流，因此不管是50Hz 地区还是60Hz 地区，同一机器可在两地区使用。

二、变频器的原理（由直流变换为交流的方法）
1、单相变频器的原理
下图为单相变频器的交流发生原理。

如上图所示，将其假定为直流电源与S1~S4四个开关以及负载（R）相连接的回路。
(1)将开关S1和S4置于ON，S3和S2置于OFF。
(2)若将开关S1和S4置于OFF，S3和S2置于ON，则电流从负载的下方往上流。
这样，单相变频器，可通过开关的交互ON/OFF，将直流变换为交流。
这就是单相变频器的原理。

2、变频器的原理
下图为单三变频器的交流发生原理。


上图为三相交流形成原理。由于是三相，因此开关为6个（S1~S6）。将其以每60°错开，使之依次ON、OFF，这样在U－V、V－W、W－U之间每120°输入错开相位的三相交流电压，即可驱动电机。

详情请登陆：www.bjzysj.com

3、半导体开关
实际的变频器使用半导体开关，而不是机械开关，以实现高速开关。
初期的变频器使用可控硅或晶体管，现在的低噪音型变频器以IGBT（绝缘栅双极晶体管）为主流。
下图为使用半导体开关的晶体管变频器的基本回路。

下图所示为与实际相近的变频器主回路结构。
下面叙述各自的功能。

(1)浪涌电压吸收回路
通过抑制从电源侵入变频器的浪涌电压来保护变频器。
(2)整流部
通过二极管将交流变换为直流。变换后的直流电压有脉动
(3)冲击电流抑制回路
接通变频器的电源时，抑制从二极管流向平滑电容器的大电流，保护平滑电容器。
(4)平滑电容器
使整流部形成的有脉动的直流电压平滑，成为平坦的直流。
(5)制动回路
变频器减速时，能量从电机回到变频器，使直流电压上升。该上升的电压流向电阻，避免变频器过电压。
(6)逆变部
通过用晶体管开关直流电压来形成可变频率和可变电压的交流。
缓冲回路有抑制晶体管开关时产生的浪涌电压，保护晶体管的作用。

详情请登陆：www.bjzysj.com
http://www.bjzysj.com

三、整流部的动作原理
下图所示为整流器部的基本回路。

由上图可知，变频器的整流部由以下元件构成。
（1）二极管：D1~D6
（2）滑电容器：C
（3）冲击电流抑制电阻：R
（4）电阻短路用电磁接触器：MC

二极管整流器（电压型PWM方式变频器用）
二极管整流器主要用于PWM变频器。如上图所示，由6个二极管构成。该回路叫做三相整流桥。若电源电压为Vs（V），则三相整流桥的输出电压Ed为，

实际上，受二极管的正向电压降、整流桥输出侧连接的电容器和负载的影响，Vs＝200（V）时，在Ed=260~280(V)左右的范围内变动。
下图所示为直流平滑波形例。


详情请登陆：www.bjzysj.com
http://www.bjzysj.com

四、冲击电流抑制回路
接通电源时的交流输入电流
接通变频器的电源时，为对平滑用电容器充电，将会有大的冲击电流流过。为此，通过下图的电流抑制电阻器抑制冲击电流的峰值。
平滑用电容器充电一结束，电阻短路用接触器等即将电流抑制电阻器的两端短路。


注意：若通过电磁接触器（MC）等频繁开关变频器的电源，每次都会有峰值电流流过整流器，缩短二极管的寿命。
另外，还会影响冲击电流抑制回路的开关寿命，因此请1小时左右开关一次。

详情请登陆：www.bjzysj.com