低压PWM控制变频器主电路

    低压变频器是指工作在380V线电压的变频器。低压PWM控制变频器主电路如图2-14所示。

    变频器的主电路是从整流到逆变的整个功率电路，从图2-14中看就是从R、S、T端工频交流输入到U、V、W端逆变输出。由于主电路与变频器应用关系密切，我们给出主电路详图加以分析。

    1．整流及滤波电路

    图中VD1~VD6为6只整流二极管，将三相工频交流电全波整流为直流电；C1、C2为滤波电容，将整流后的直流电进行滤波；R1、R2为均压电阻，使两只电容上的电压相等；图中开关S和电阻R1在电路刚通电时起保护作用。电源刚接通时，由于电容C1、C2两端初始电压为零，相当于短路，而两电容的容量又很大，瞬间将有一个很大的充电电流流过整流二极管，可造成二极管过电流损坏。为了控制这一起始冲击电流，在电路中串一限流电阻，当电路刚接通时，S开关断开，由R1限流给电容充电。当电容上电压上升到正常值时，由计算机控制S开关闭合，电路进入正常工作状态。R4、HL为主电路通电指示，主电路通电后HL发光。

    图2-14    变频器主电路

    2．逆变电路

    由VF1~VF6组成三相逆变桥，VD7~VD12为6只续流二极管。三相逆变桥由计算机控制将直流电逆变为三相SPWM波，驱动电动机工作。

    3．制动电阻和制动单元

    我们前面介绍了电动机的回馈制动，即电动机在工作时，有时变频器停止了输出，但由于电动机的惯性或者是重物下放，都使电动机继续转动，此时电动机变为发电机向变频器回馈能量，回馈电流通过VD7~VD12这6只续流二极管给电容C1、C2充电，这时电容上电压在工频整流电压的基础上上升。此时如果不设法将电容上多余的电压释放，电容就会过载而损坏，电动机也因发出的电能得不到消耗而不能制动。

    图中的VF7和电阻R5组成制动回路，R5称为制动电阻，由于电阻发热和体积大，安装在变频器外部；VF7为控制器件，当电容两端电压升高到一定程度，由检测电路给出控制信号驱动VF7导通，电容通过制动电阻R5和VF7放电。电流通过R5将电能转换成热能。由于电动机发出的电能得到了消耗，电动机得到了制动转矩而使转动马上停止。在小功率变频器中VF7都为内置，在大功率变频器中特别是要求制动功率较大时，VF7则作为一个外选件安装在变频器外部，称为制动单元。

    4．电路优缺点

   (1)优点

    该电路（见图2-14）是低压变频器的基本类型，几乎所有品牌的低压变频器都采用这种基本形式。开关器件现在多用大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或以IGBT为开关的智能功率模块IPM。该电路结构简单工作效率高，输出频率可调范围宽。

   (2)缺点

    输入电路为简单桥式整流，输入电流谐波大，功率因数低。当变频器的功率较大时会对电网造成较大的污染。制动电阻将回馈电能白白浪费掉，当频繁制动时功率损耗较大。

    为了改善变频器的性能，可采用PWM整流电路，如图2-15所示。采用PWM整流电路一是提高整流电路的功率因数，二是可以将回馈能量送回电网。

    图2-15    具有PWM整流的主电路

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