交一直一交变频器主回路详解

交一直一交变频器——PWM电压型变频器的主电路
     目前,市场上供应的变频器主要采用PWM电压型交一直一交变频器。PWM电压型交一直交变频器主电路如图5. 27所示。其结构与主要功能说明如下。
交一直部分
(1)整流管VD1~VD6
  VD1~VD6组成三相整流桥,将电源三相交流整流成直流。
 (2)滤波电容器Cd
  ①滤平全波整流后的电压纹波;
  ②当负载变化时,使直流电压保持平稳。
 (3)限流电阻RL与开关SL
  当变频器刚合上电源的瞬间,滤波电容器Cd的充电电流很大,过大的冲击电流将可能使三相整流桥的二极管损坏。为了保护整流桥,在变频器刚接通电源后的一段时间里,电路内串入限流电阻RL,其作用是将电容器Cd的充电电流限制在容许范围以内。
  开关SL的功能是:当Cd充电到一定程度时,令开关SL接通,将限流电阻RL短路掉。
  在许多新系列的变频器里,SL已由晶闸管代替,如图5.27中虚线所示。
 (4)电源指示HL
  HL除了表示电源是否接通以外,还有一个十分重要的功能,即在变频器切断电源后,表示滤波电容器Cd上的电荷是否已经释放完毕。
直一交部分
(1)逆变管VT1~VT6
 VT1~VT6组成逆变桥,把VD1~VD6整流所得的直流电,再逆变成频率可调的交流电。这是变频器实现变频的具体执行环节,是变频器的核心部分。
     当前常用的逆变管有IGBT、GTR、GTO等。
(2)续流二极管VD7~VD12
①电动机的绕组是电感性的,其电流具有无功分量。VD7~VD12为无功电流返回直流电源时提供通道。
    ②当频率下降,电动机处于再生制动状态时,再生电流将通过VD7~VD12返回给直流电路。
    ⑧VT1~VT6进行逆变的基本工作过程是,同一桥臂的两个逆变管,处于不停的交替导通和截止的状态。这种交替导通和截止的换相过程中,也不时地需要VD7~VD12提供通路。
(3)缓冲电路(C01~C06.R01~R06、VDO1~VD06)
  不同型号的变频器中,缓冲电路也不尽相同。图5.27所示是比较典型的一种。其功能如下:
①C01~C06
   逆变管VT1~VT6每次由导通状态切换成截止状态的关断瞬间,集电极(C极)和发射极(E极)间的电压UCE将迅速地从OV上升到直流电压UD,过高的电压变化率警将导致逆变管损坏。通过C01~C06的充电来减小在每次关断时的电压变化率。
 ②R01~R06
     逆变管VTi~VTe每次由截止状态切换成导通状态的瞬间,C01~C06上所充的电压(等于UD)将向VT1~VT6放电。此放电电流的初始值将很大,并且将叠加到负载电流上,导致VT1~VT6过载而损坏。因此,R01~R06的功能是限制逆变管在接通瞬间Coi~C06的放电电流。
(4) VD01~VD06
   R01~R06的接人,又会影响C01~C06在VT1~VT6关断时减小电压变化率的效果。VD01~VD06接人后,在VT1~VT6的关断过程中,使R01~R06不起作用;而在VT1~VT6的接通过程中,又迫使C01~C06的放电电流流经R01~R06。

制动电阻和制动单元

(1)制动电阻RB
     电机在工作频率下降过程中,将处于再生制动状态,拖动系统的动能要反馈到直流电路中,使直流电压UD不断上升,甚至可达到危险的地步。因此,必须将再生到直流电路的能量消耗掉,使UD保持在容许范围内。制动电阻RB就是用来消耗这部分能量的。

(2)制动单元VB
     制动单元VB由大功率晶体管及其驱动电路构成。其功能是为制动电流IB流经RB提供通路。

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