通用变频器的基本结构解析

通用变频器是相对于专用变频器而言的，它的使用范围广泛，是所有中小型交流异步电动机都能使用的变频器。专用变频器的品种虽然很多，但多由通用变频器稍加功能“演变”而成，掌握了通用变频器，一通百通，其他变频器的安装、操作、使用和维护保养也就易如反掌了。

通用变频器一般由主电路和控制电路两大部分构成。中、小型通用变频器的主要型式是交-直-交型变频器，其典型结构框图如图1-8所示。

图1-8 交-直-交型变频器的典型结构框图

（1）主电路 交-直-交通用型变频器的主电路如图1-9所示。

主电路是由电力电子器件构成的功率变换部分，通常由整流电路、滤波电路、限流电路、逆变电路、续流电路以及制动电路等组成。

1）整流电路的作用是把工频电源变换成直流电源。三相桥式整流电路又称为全波整流电路，在中小容量变频器中，通常采用此电路。VD1～VD6通常采用电力整流二极管或整流模块。R、S、T（即L1、L2、L3或A、B、C）为电源输入端。

图1-9 交-直-交通用型变频器的主电路

2）滤波电路通常用若干只电容器并联成C_F1以增大容量后，再串联相同容量的电容器C_F2组合而成。R_C1和R_C2是均压电阻器。

3）限流电路由电阻器R_S和开关S并联组成。在图1-9中，R_S和S之间另外并联一只晶闸管，通常S由晶闸管充当。在容量较小的变频器中，S则由继电器的常开触点充当。(www.xing528.com)

4）逆变电路由电力电子器件VT1～VT6构成，常称为“逆变桥”。逆变电路的作用与整流电路的作用相反。逆变电路接受控制电路中SPWM调制信号的“命令”（控制），将直流电逆变成三相交流电，由U、V、W三个输出端输出，供给交流异步电动机。

5）续流电路由VD7～VD12构成，它们为三相交流异步电动机绕组无功电流返回直流电路提供了通路。当频率下降引起电动机同步转速下降时，VD7～VD12为绕组的再生电能反馈至直流电路提供续流。

6）制动电路。在变频器调速系统中，电动机的降速和停机是通过逐渐减小频率来实现的。在频率刚刚减小的瞬间，电动机的同步转速随之下降，而由于机械惯性的作用，电动机转子转速未变。当同步转速低于转子转速时，转子电流的相位几乎改变180°，电动机此时处于发电机状态；与此同时，电动机轴上的转矩变成了制动转矩，使电动机的转速迅速下降。因此，认为此时的电动机处于再生制动状态。用于消耗电动机再生电能的电路，就是能耗制动电路。R_B是能耗制动电路中的重要元件，它把电动机的再生电能转换成热能而消耗掉。VTB是电力功率管，用于接通或关断能耗电路。

（2）控制电路 变频器基本控制电路框图如图1-10所示。变频器控制电路主要由电源板、主控板、键盘及控制输入、输出接线板等组成。

1）电源板主要提供主板的电源和驱动电源，电源板还为外接控制电路提供稳定的直流电源。

2）主控板是变频器控制中心。主控板的主要功能是接收键盘输入的信号；接收外接控制电路输入的各种信息；处理主控板内部的采样信号（如主电路中的电压、电流采样信号，各部分温度的采样信号，各逆变管工作状态的采样信号等）。另外，主控板还负责SPWM，并分配给各逆变管的驱动电路；还要发出显示信号，向显示板和显示屏发出各种显示信号；还要发出保护指令，根据各种采样信号，随时判断工作是否正常，一旦发现异常状况，立即发出保护指令进行保护；还得向外电路提供控制信号和显示信号，如正常运行信号、频率到达信号、故障信号等。

3）键盘是由使用人员向变频器主控板发出各种指令或信号的系统。

4）控制输入、输出接线板用于连接显示装置、输入调节装置和通信接口。变频器的显示装置一般采用显示屏和指示灯，显示屏显示主控板提供的各种数据。变频器的输入调节装置主要包括按钮、开关和旋钮等；通信接口用来与其他设备（如可编程序控制器）进行通信，接收它们发送过来的信息，同时还将变频器有关信息反馈给这些设备。

图1-10 变频器基本控制电路框图