变频器元件

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整流电路

由VD1-VD6六个整流二极管组成不可控全波整流桥。对于380V的额定电源，一般二极管反向耐压值应选1200V，二极管的正向电流为电机额定电流的1.414-2倍。

电容C1

吸收电容,整流电路输出是脉动的直流电压，必须加以滤波。

变压器

一种常见的电气设备，可用来把某种数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压，也可以改变交流电的数值及变换阻抗或改变相位。

压敏电阻

有三个作用：一、过电压保护；二、耐雷击要求；三、安规测试需要.

热敏电阻：过热保护

霍尔元件

安装在UVW的其中二相,用于检测输出电流值。选用时额定电流约为电机额定电流的2倍左右。

充电电阻

作用是防止开机上电瞬间电容对地短路，烧坏储能电容开机前电容二端的电压为 0V；所以在上电（开机）的瞬间电容对地为短路状态。如果不加充电电阻在整流桥与电解电容之间，则相当于380V电源直接对地短路，瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉。一般而言变频器的功率越大，充电电阻越小。充电电阻的选择范围一般为：10-300Ω。

储能电容

又叫电解电容，在充电电路中主要作用为储能和滤波。PN端的电压工作范围一般在 430VDC～700VDC 之间，而一般的高压电容都在 400VDC左右，为了满足耐压需要就必须是二个400VDC的电容串起来作800VDC。容量选择≥60uf/A

均压电阻：防止由于储能电容电压的不均烧坏储能电容；因为二个电解电容不可能做成完全一致，这样每个电容上所承受的电压就可能不同，承受电压高的发热严重（电容里面有等效串联电阻）或超过耐压值而损坏。

C2电容

吸收电容,主要作用为吸收IGBT的过流与过压能量。

电源板

开关电源电路向操作面板、主控板、驱动电路、检测电路及风扇等提供低压电源，开关电源提供的低压电源有：±5V、±15V 、±24V向CPU其附属电路、控制电路、显示面板等提供电源。

驱动板

主要是将CPU生成的PWM脉冲经驱动电路产生符合要求的驱动信号激励IGBT输出电压。

控制板

也叫CPU板，相当人的大脑，处理各种信号以及控制程序等部分

元器件如图：

变频器基础原理

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控制方式

1: VVVF 是 Variable Voltage and Variable Frequency 的缩写，意为改变电压和改变频率，也就是人们所说的变压变频。

2: CVCF 是 Constant Voltage and Constant Frequency 的缩写，意为恒电压、恒频率，也就是人们所说的恒压恒频。

VVC的控制原理

在VVC中，控制电路用一个数学模型来计算电机负载变化时的电机励磁，并对负载加以补偿。

此外集成于ASIC电路上的同步60°PWM方法决定了逆变器半导体器件（IGBTS）的开关时间。

决定开关时间要遵循以下原则：

数值上的一相在1/6个周期（60°）内保持它的正电位或负电位不变。

其它两相按比例变化，使输出线电压保持正弦并达到所需的幅值（如下图）

与正弦控制PWM不同，VVC是依据所需输出电压的数字量来工作的。这能***变频器的输出达到电压的额定值，电机电流为正弦波，电机的运行与电机直接接市电时一样。

由于在变频器计算的输出电压时考虑了电机的常数（定子电阻和电感），所以可得到的电机励磁。

因为变频器连续的检测负载电流，变频器就能调节输出电压与负载相匹配，所以电机电压可适应电机的类型，跟随负载的变化。

VVC+的控制原理是将矢量调制的原理应用于固定电压源PWM逆变器，这一控制建立在一个改善了的电机模型上，该电机模型较好的对负载和转差进行了补偿。

因为有功和无功电流成分对于控制系统来说都是很重要的，控制电压矢量的角度可***的改善0-12HZ范围内的动态性能，而在标准的PWM U/F驱动中0-10HZ范围一般都存在着问题。

利用SFAVM或60°AVM原理来计算逆变器的开关模式，可使气隙转矩的脉动很小（与使用同步PWM的变频器相比）。

用户可以选择自己最喜爱的工作原理，或者由逆变器依据散热器的温度来自动选择控制原理。如果温度低于75°C采用SFAVM原理来控制，当温度高于75℃时就应用60°AVM原理。

以下给出这两个原理的概要

如上图所示，电机模型为负载补偿器和电压矢量发生器分别计算额定的空载值ISX0，Isy0和I0，θ0。知道实际的空载值就有可能更准确地估计电机轴的负载转矩。

与V/f控制相比，电压矢量控制在低速时很有利，传动的动特性可得到明显的改善。此外因为控制系统能更好地估计负载转矩，给出电压和电流的矢量值，与标量（仅有大小的值）控制的情况相比，电压矢量控制还能得到很好的静态特征。

各组成部分原理

自六十年代后期以来，由于微处理器和半导体技术的发展及其价格的降低，使变频器发生了很大的变化。但是，变频器的基本原理并没有变。

变频器可以分为四个主要部分：

1、整流器：它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。整流器有两种基本类型---可控和不可控的。

2、中间电路：它有以下三种类型：

a) 将整流电压变换成直流电流。

b) 使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。

c) 将整流后固定的直流电压变换成可变的直流电压。

3、逆变器：它产生电动机电压的频率，另外，一些逆变器还可以将固定的直流电压变换成可变的交流电压。

4、控制电路：它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这部分的信号。具体被控制的部分取决于各个变频器的设计。如下图：

上图示出变频器不同的设计及控制原理。图中：

1- 可控整流器，

2- 不可控整流器，

3- 可变直流电流的中间电路，

4- 固定直流电压的中间电路，

5- 可变直流电压的中间电路，

6- 脉冲幅度调试逆变器，

7- 脉冲宽度调制逆变器。

电流逆变器：CSI（1+3+6）

脉冲幅度调制逆变器：PAM（1+4+7），（2+5+7）

脉冲宽度调制逆变器：PAM/VVC(2+4+7)

为了全面，还应该简要的提一下没有中间电路的直接变频器。这种变频器用于功率等级不兆瓦级的地方，它们直接将50Hz电源变换为一个低频电源，其输出频率为30Hz。

整流器

变频器中的整流器可由二极管或晶闸管单独构成，也可由两者共同构成。由二极管构成的是不可控整流器，有晶闸管构成的是可控整流器。二极管和晶闸管都用的整流器是半控整流器。

中间电路

中间电路可看做是一个能量的存储装置，电动机可以通过逆变器从中间电路获得能量。和逆变器不同，中间电路可根据三种不同的原理构成。

在使用电源逆变器时，中间电路由一个大的电感线圈构成，它只能与可控整流器配合使用。电感线圈将整流器输出的可变电流电压转换成可变的直流电流。电机电压的大小取决于负载的大小。

中间电路的滤波器使斩波器输出的方波电压变得平滑。滤波器的电容和电感使输出电压在给定频率下维持一定。

中间电路还能提供如下一些附加功能，这取决于中间电路的设计。例如：

l使整流器和逆变器解耦

l减少谐波

l 储存能量以承受断续的负载波动

逆变器

逆变器是变频器***一个环节，其后与电动机相联。它最终产生适当的输出电压。

变频器通过使输出电压适应负载的办法，***在整个控制范围内提供良好的运行条件。这方法是将电机的励磁维持在值。

逆变器可以从中间电路得到以下三者之一。

l 可变直流电流

l 可变直流电压

l 固定直流电压

在以上每种情况下，逆变器都要确保给电机提供可变的量。换句话说，电动机电压的频率总是由逆变器产生的。如果中间电路提供的电流或电压是可变的，逆变器只需调节频率即可。如果中间电路只提供固定的电压，则逆变器既要调节电动机的频率，还要调节电动机的电压。

晶闸管在很大程度上被频率更好的晶体管所取代，因为晶体管可以跟快速地导通和关断。开关频率取决于所用的半导体器件，典型的开关频率在300Hz到20KHz之间。

逆变器中的半导体器件，由控制电路产生的信号使其导通和关断。这些信号可以受到不同的控制。