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变频器的主要电路及外接器件的选择
日期:2013-11-19 23:48:00    阅读:

 1 变频器的主电路
  问题1 一般情况下,变频器的内部主电路是怎样构成的?
  1)基本结构低压中、小容量的变频器都采用“交原直原交”变换方式,其基本电路由整流和逆变两大部分组成,如图1 所示。

  问题2 在电路中和滤波电容器并联的电阻起什么作用?
  迄今为止,电解电容器的耐压只能做到500 V。而三相380 V的电源电压经全波整流后,直流电压的峰值为537 V,平均值也有513 V。因此,滤波电容器只能由两个(或两组)电解电容器串联而成。为了增大电容量,改善滤波效果,变频器内总是先将若干个电解电容器并联成一组,然后再将两组电容器(CF1 和CF2)串联起来,电路如图2所示。

  由于每个电容器的电容量不可能绝对相同,尤其是电解电容器,其电容量的离散性较大,若干个并联以后,两组电容器的电容量之间的差异是比较明显的。串联以后,两个电容器组上的电压分配将是不均衡的。这将导致两组电容器使用寿命的不一致。
  解决电压不均衡的方法,便是在两个电容器组的两端分别并联电阻值相等的均压电阻RC1 和RC2,如图2所示。其原理如下。
        
  由于电阻的阻值容易做得比较准确,从而保证了均压的效果。
  问题3 在整流桥和电容器之间为什么要接电阻和开关器件的并联电路?
  就整流和滤波的基本过程而言,低压和高压是相同的。
  问题的关键是,合上电源前,电容器上是没有电荷的,电压为0 V,而电容器两端的电压又是不能突变的。就是说,在合闸瞬间,整流桥两端(P、N之间)相当于短路。因此,在合上电源时,就出现了两个问题:
  第一个问题是,有很大的冲击电流,如图3中的曲线淤,这有可能损坏整流管。
  第二个问题是,进线处的电压在瞬间会下降到0 V,如图3中的曲线于所示。

  这两个特点,在高、低压整流电路中完全一样。但低压整流电路是要通过变压器来降压的。变压器的绕组是一个大电感,它犹如一个屏障,能对合闸时的冲击电流起到限制作用,如图3 中的曲线淤。而在变频器的整流电路中,就没有这样的屏障,故冲击电流就要严重得多,如图3 中的曲线榆所示。
  至于进线侧的电压波形,在低压整流电路中,变压器的二次侧电压,一定会瞬间降到0 V,如图3(a)中的曲线于。但反映到变压器的一次侧,这样的瞬间降压就被缓冲了,如图3(a)中的曲线盂,所以对同一网络中的其他设备不构成干扰。而变频器整流电路中没有变压器的缓冲,它的进线电压就是电网电压。所以,在合闸瞬间,电网电压要降到0 V,如图猿(b)中的曲线虞,这将影响同一网络中其他设备的正常工作,通常称之为干扰。
  所以,在整流桥和滤波电容之间,就需要接入一个限流电阻RL。一方面减小了通电时的冲击电流,如图猿(c)中的曲线愚。另一方面,瞬间的电压降,也都降到限流电阻上了,二次侧的电压波形也解决了。等到电容器上的电压上升到一定程度时,再把限流电阻短路掉,这就是限流电阻并联开关器件的原因。
  问题4 直流回路的电源指示为什么不装在面板上?
  表示变频器已经通电的电源指示由显示屏进行显示。
  直流回路的电源指示如图4所示,其作用并不在于显示变频器是否通电,而是指示滤波电容器上是否有电。

  当变频器切断电源后,由于逆变桥已经停止工作,滤波电容器的放电过程将十分缓慢。因此,当维修人员打开变频器的盖子后,滤波电容器上往往还有较高的直流电压,有可能对维修人员的人身安全构成威胁。
  所以,直流回路电源指示的作用是向维修人员警示:滤波电容器尚未放电完毕,不能触摸带电部分。
  问题5 每个逆变管旁边,为什么都要反并联二极管?
  在逆变桥中的每个逆变管旁边,都要反并联一个二极管,如图1中之VD7耀VD12 所示。它的主要作用是为定子绕组的电感反馈能量提供回路。
  异步电动机的定子等效电路是一个电阻电感电路,如图5 所示,其电流的变化(曲线于)将滞后于电压的变化(曲线淤)。

  在0耀t1 段:电流蚤与电压u 的方向相反,是绕组的自感电动势(即反电动势)克服电源电压在作功(磁场作功)。这时的电流将通过反并联二极管流向直流回路,给滤波电容器充电;
  在t1耀t2 段:电流蚤与电压u 的方向相同,是电源电压克服绕组的自感电动势在作功(电源作功)。这时的电流是滤波电容器通过逆变管流向电动机而进行的放电。
  如果没有反并联二极管,则因为逆变管只能单方向导通,绕组的磁场无法与电源交换能量,电动机的电流波形将发生畸变。
  问题6 变频器的主电路有哪些接线端子?
1 变频器的主电路
  问题1 一般情况下,变频器的内部主电路是怎样构成的?
  1)基本结构低压中、小容量的变频器都采用“交原直原交”变换方式,其基本电路由整流和逆变两大部分组成,如图1 所示。

  问题2 在电路中和滤波电容器并联的电阻起什么作用?
  迄今为止,电解电容器的耐压只能做到500 V。而三相380 V的电源电压经全波整流后,直流电压的峰值为537 V,平均值也有513 V。因此,滤波电容器只能由两个(或两组)电解电容器串联而成。为了增大电容量,改善滤波效果,变频器内总是先将若干个电解电容器并联成一组,然后再将两组电容器(CF1 和CF2)串联起来,电路如图2所示。

  由于每个电容器的电容量不可能绝对相同,尤其是电解电容器,其电容量的离散性较大,若干个并联以后,两组电容器的电容量之间的差异是比较明显的。串联以后,两个电容器组上的电压分配将是不均衡的。这将导致两组电容器使用寿命的不一致。
  解决电压不均衡的方法,便是在两个电容器组的两端分别并联电阻值相等的均压电阻RC1 和RC2,如图2所示。其原理如下。
        
  由于电阻的阻值容易做得比较准确,从而保证了均压的效果。
  问题3 在整流桥和电容器之间为什么要接电阻和开关器件的并联电路?
  就整流和滤波的基本过程而言,低压和高压是相同的。
  问题的关键是,合上电源前,电容器上是没有电荷的,电压为0 V,而电容器两端的电压又是不能突变的。就是说,在合闸瞬间,整流桥两端(P、N之间)相当于短路。因此,在合上电源时,就出现了两个问题:
  第一个问题是,有很大的冲击电流,如图3中的曲线淤,这有可能损坏整流管。
  第二个问题是,进线处的电压在瞬间会下降到0 V,如图3中的曲线于所示。

  这两个特点,在高、低压整流电路中完全一样。但低压整流电路是要通过变压器来降压的。变压器的绕组是一个大电感,它犹如一个屏障,能对合闸时的冲击电流起到限制作用,如图3 中的曲线淤。而在变频器的整流电路中,就没有这样的屏障,故冲击电流就要严重得多,如图3 中的曲线榆所示
(本文转自电子工程世界:http://www.eeworld.com.cn/dygl/2011/0822/article_6166.html)

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