变频器内部主电路分析_技术

随着电力电子器件的发展和我国节能减排要求的提高，变频器控制得到了大量的应用。由于安装使用量越来越大，在其优势突显的同时，不可避免地故障维修量也同时加大了。

变频器的组成 1、组成变频器的电子元器件

变频器内部包含着非常大量的电子元器件，每一个电子元器件都起着至关重要的作用。

这些元器件包括：电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管、IGBT等。连接起这些器件的重要原件就是IC芯片，变频器内有着大量的运算放大器。使用范围包括CPU、驱动电路等均需要IC芯片。

2、变频器内部组成

按功能分，分为主电路，辅助开关电源，控制板以及驱动板。示意图如下所示：

图3 变频器内部组成电路原理图

根据上图所示分为四大块区域：

（1）主回路

主电路装置由以下顺序进行：RST进线（进线上安装不带有漏电保护装置的空气开关、熔断器等过电保护装置，部分安装压敏电阻进行过电压保护）；整流桥（由6个二极管组成，将交流电变为直流电）；充电电阻（启动时限流作用。并联接触器，到达一定电压后吸合线圈）；吸收电容（滤波作用，在充点电阻和电解电容两边各有一个）；保险管（过电流保护功能）；电解电容（充电电容，与前面原件串联，两两电容间并联均压电阻）；温度检测电路（主要原件为热敏电阻NTC）；IGBT（由6或7个IGBT组成变频器最重要的部分，通过改变开关的通断时间和频率改变电压），UVW出线（连接霍尔原件/互感器）。

（2）辅助开关电源

这部分为驱动板和控制板提供+22V、+24V（控制端子、电风扇、继电器用电）、+5V（CPU用电）、+15V（互感器、模拟芯片用电）、-15V（互感器、模拟芯片用电）等多种电压，通过多种电压进行各类信号的触发。辅助开关电源取自主电路PN两点电压。具体如下：

a、主回路：P→电压器→一次侧→开关管→限流电阻→N

b、振荡回路：启动电阻→变压器二次侧→整流管→IC芯片Vcc管脚

c、限流保护电路：限流电阻→IC芯片Ifb管脚（反馈电流）

d、输出电路：整流→滤波→负载

e、稳压回路：输出端采集→稳压管→光耦→IC芯片Ufb管脚（电压反馈）

（3）控制板

控制板包括大量端子及光耦、CPU、继电器等。对主回路上IGBT的通断等进行控制。其供电来自于辅助开关电源，信号经由驱动板改变为电信号，供给IGBT进行通断。

（4）驱动板

驱动电路决定何时通何种电。驱动电路一般分为四个，N1—N4，其中N1—N3为上三个的IGBT分别供电，N4为下三个IGBT集中供电。常见的驱动器芯片有TLP250、HCPL3120、J312、HCNW3120。

变频器内部主电路一、内部主电路结构

采用“交-直-交”结构的低压变频器，其内部主电路由整流和逆变两大部分组成，如图1所示。从R、S、T端输入的三相交流电，经三相整流桥（由二极管D1～D6构成）整流成直流电，电压为UD。电容器C1和C2是滤波电容器。6个IGBT管（绝缘栅双极性晶体管）V1～V6构成三相逆变桥，把直流电逆变成频率和电压任意可调的三相交流电。

二、均压电阻和限流电阻

上图中，滤波电容器C1和C2两端各并联了一个电阻，是为了使两只电容器上的电压基本相等，防止电容器在工作中损坏（目前，由于技术的进步，低压（380V）变频器的电解电容大多数可以不需要串联使用了）。

在整流桥和滤波电容器之间接有一个电阻R和一对接触器触点KM，其缘由是：

1、变频器刚接通电源时，滤波电容器上的电压为0V，而电源电压为380V时的整流电压峰值是537V，这样在接通电源的瞬间将有很大的充电冲击电流，有可能损坏整流二极管；

2、端电压为0的滤波电容器会使整流电压瞬间降低至0V，形成对电源网络的干扰。为了解决上述问题，在整流桥和滤波电容器之间接入一个限流电阻R，可将滤波电容器的充电电流限制在一个允许范围内。

但是，如果限流电阻R始终接在电路内，其电压降将影响变频器的输出电压，也会降低变频器的电能转换效率，因此，滤波电容器充电完毕后，由接触器KM将限流电阻R短接，使之退出运行。

三、主电路的对外连接端子

各种变频器主电路的对外连接端子大致相同，如下图所示。其中，R、S、T是变频器的电源端子，接至交流三相电源；U、V、W为变频器的输出端子，接至电动机；P+是整流桥输出的+端，出厂时P+端与P端之间用一块截面积足够大的铜片短接，当需要接入直流电抗器DL时，拆去铜片，将DL接在P+和P之间；P、N是滤波后直流电路的+、-端子，可以连接制动单元和制动电阻；PE是接地端子。