通用变频器基础知识 - 图文

(2)三相二极管桥式整流电路特点。三相二极管桥式整流电路输入是三相电压，其线电压为AC380 V,其整流后电压约为2.35 × 220 V=517 V 。在图2-10（b）中当ωt=30°时，二极管VD5和VD2及VD4配合导通，当ωt=150°时，二极管VD1和VD4及VD6配合导通，当ωt=270°时，二极管VD3和VD2及VD6配合导通。由分析可知三相二极管桥式整流电路在每个时刻都是三支二极管配合导通，所以整流后电压高（2.35 × 220 V）。

(3)三相半控桥式整流电路特点。整流电路由3支二极管(VD1、VD2、 VD3 )和三支晶闸管（VT1、VT2、 VT3）组成。3支晶闸管（VT1、VT2、 VT3）是否导通，由其触发脉冲决定。在图2-10 (c)中，3支晶闸管(VT1、VT2, VT3）用相同脉冲触发，当第一个脉冲作用时，晶闸管VT1和二极管VD2及VD3配合导通，当第二个脉冲作用时，晶闸管VT2和VDI及VD3配合导通；当第三个脉冲作用时，晶闸管VT3和二极管VD1 及VD2配合导通，通过分析可知，晶闸管(VT1、VT2、 VT3 )是和3支二极管（VD1、VD2、 VD3 )自动轮流配合导通；输出电压取决于晶闸管(VT1、 VT2、 VT3)触发角的大小。

(4）三相全控桥式整流电路特点。整流电路由6支晶闸管（VT1、 VT2、 VT3、 VT4、VT5、 VT6)组成；6支晶闸管(VT1、VT2、 VT3、 VT4、 VT5、 VT6)是否导通由其触发脉冲决定。由图2-10 (d)可见，当第一个脉冲作用时，晶闸管VT1和晶闸管VT4及VT6配合导通；当第二个脉冲作用时，晶闸管VT3和晶闸管VT2及VT6配合导通；当第三个脉冲作用时，晶闸管VT5和晶闸管VT2及VT4配合导通。通过分析可知，三相全控桥式整流电路6支晶闸管(VT1、VT2、 VT3、 VT4、 VT5、 VT6)配合导通有其独特方式，导 通角θ大小与触发角α有关系，导通角θ和触发角α之和为180°。

2.滤波电路

交流电压通过整流后，输出波动大的直流电压，通过滤波电路使电压尽量拉平滑，最后再由稳压电路使之变成为稳定的直流电压。

图2-11所示给出了常用的几种滤波电路。普通的整流滤波电路经常采用电容滤波；在变频器中最常采用的滤波方式为电感器和电容器组成的Γ型滤波。Γ型滤波最大优点是电感滤掉高次谐波，电容为低通滤波，从而使得滤波后的电压更平滑。对变频器而言整流滤波后的直流电压越平滑，经逆变电路作用后，越容易得到比较近似于正弦的交流电压，有利于交流异步电动机的运行。

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2.2.4用电力晶体管和绝缘栅双极型晶体管组成逆变器

逆变电路的作用是在控制电路的控制下将直流电转换为频率和电压都可以调整的交流电。根据变频器的服务对象不同，则变频器的逆变电路有两大类：一类是单相桥式逆变电路，而另一类是三相桥式逆变电路。

在此先介绍用电力晶体管和绝缘栅双极型晶体管组成的逆变器。电力晶体管和绝缘栅双极型晶体管有类同的导电原理：电力晶体管是基极电流控制的元件，绝缘栅双极型晶体管是栅极电压控制的元件。 图2-12所示给出了用电力晶体管组成的单相桥式逆变电路和三相桥式逆变电路原理图，图2-13所示给出了用绝缘栅双极型晶体管组成的单相桥式逆变电路和三相桥式逆变电路原理图。

1．分析电力晶体管组成的单相桥式逆变电路工作过程

在图2-12 (a)中由VT1、 VT4、 VT3、 VT2组成逆变桥路，由VD1、 VD4、VD3、VD2组成电能反馈桥路。

VT1、VT4、 VT3、VT2组成的单相桥式逆变桥路工作过程如下。

单相逆变桥路中的VT1、VT4、VT3、VT2四支晶体管需要两支两支相配合通断才能使单相异步电动机

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得到单相交变电流，进而旋转。VT1、VT4、VT3、VT2四支晶体管需要VT1和VT2相配合通、断，VT3和VT4相配合通、断。下面给出VT1和VT2, VT3和VT4相配合通、断与控制信号之间的关系图。

由图2-14可知，晶体管VT1和VT2配合导通与关断，即VT1和VT2的基极控制信Ub1和Ub2应为同时产生和消失，同理晶体管VT3和VT4配合导通与关断，即VT3和VT4的基极控制信Ub3和Ub4应为同时产生和消失。

VD1、VD2、VD3、VD4组成的单相桥路在反馈电路工作过程如下。

在电动机由通电运行转为断电停止转动的过程中，刚开始断电瞬间，晶体管VT1、 VT2、VT3、 VT4由导通转换为截止，但电动机处于发电制动状态，若电动机定子绕组反电势高于逆变电源电压Uz则会通过二极管将电能反馈到直流电源。二极管VD1、VD2、 VD3、VD4配合导通将电能反馈到直流电源过程如图2-15所示。

2.分析电力晶体管组成的三相桥式逆变电路工作过程

由图2-12（b）可知，三相桥式逆变电路中有6支晶体三极管和6支二极管。6支晶体三极管应合理配合导通才能使三相异步电动机正常运行，6支二极管起能量反馈作用。为了说明三相桥式逆变电路应满足三相异步电动机运行要求，现将三相异步电动机接三相正弦交流电运行时，各绕组通电状态和接三相桥式逆变电路各绕组通电状态进行比对说明，如图2-16所示。

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VT1、VT2、 VT3、 VT4 、VT5、 VT6组成的三相桥式逆变电路工作过程如下。

由图2-16可知，若要使三相异步电动机接三相桥式逆变桥路工作状态与其接三相正弦交流电压工作状态相类同，就需要VT1、VT3、VT5、VT2、VT4、VT6六支晶体三极管有 规律的导通与关断，具体导通与关断顺序如下（一个周期）。

第一个T/6（0°～60°）VT1、VT4, VT5导通，VT2, VT3、VT6截止。 第二个T/6（60°～120°）VT1、VT4, VT6导通，VT2、VT3、VT5截止。 第三个T/6（120°～180°）VT1、VT3、VT6导通，VT2、VT4、VT5截止。 第四个T/6（180°～240°) VT2, VT3, VT6导通，VT1、VT4, VT5截止。 第五个T/6（240°～300°）VT2、VT3、VT5导通，VT1、VT4、VT6截止。

第六个T/6（300°～360°）VT2、VT4、VT5导通，VT1、VT3、VT6截止。

通过分析可知，在每个周期内每支晶体三极管导通180°，关断180°；在逆变电路中需要VT1、VT2、

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