变频器的内部结构及功能分析

变频器的种类繁多，按变流环节分有交—直—交和交—交变频器，按直流电路的储能环节分有电流型和电压型变频器，按输出电压调制方式分有脉幅调制型（PAM）、脉宽调制型（PWM）和正弦脉宽调制型（SPWM）变频器，按控制方式分有U/f控制、转差频率控制和矢量控制变频器，因此，变频器的结构也相去甚远，下面以三菱A系列变频器为例进行介绍。

1.外部结构

本书所涉及的变频器包括三菱FR-A540和FR-A740两种基本类型。这两种类型在外观、结构、性能上大同小异。图7-1a所示为FR-A540变频器，它包括操作面板、前盖板和主机。变频器正面有按键和显示窗的部件是DU04操作面板，也叫操作单元或参数单元或PU单元；变频器的左上角有两个指示灯，上面的是电源指示灯（power），下面的是报警指示灯；电源进线和出线孔在变频器的下部，图中看不见。图7-1b所示为FR-A740变频器，下面主要以FR-A540变频器为例进行介绍。

图7-1 变频器外观示意图

2.内部结构

变频器的内部结构如图7-2所示，主要包括整流器、逆变器、中间储能环节、采样电路、驱动电路、主控电路和控制电源。

图7-2 变频器内部结构框图(www.xing528.com)

（1）整流器 一般的三相变频器的整流电路由全波整流桥组成，它的作用是把三相（也可以是单相）交流电整流成直流电，给逆变电路和控制电路提供所需的直流电源。整流电路可分为不可控整流电路和可控整流电路。不可控整流电路使用的器件为电力二极管（PD），可控整流电路使用的器件通常为普通晶闸管（SCR）。

（2）逆变器 逆变器是变频器最主要的部分之一，主要作用是在控制电路的作用下将整流输出的直流电转换为频率和电压都可调的交流电，变频器中应用最多的是三相桥式逆变电路。

（3）中间直流环节 中间直流环节的作用是对整流电路输出的直流电进行平滑处理，以保证逆变电路和控制电路能够得到高质量的直流电源。当整流电路是电压源时，中间直流环节的主要元件是大容量的电解电容；而当整流电路是电流源时，中间直流环节则主要由大容量的电感组成。由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载，所以，在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件（电容或电感）来缓冲，所以又常称中间直流环节为中间直流储能环节。

（4）主控电路 主控电路是变频器的核心控制部分，主控电路的优劣决定了调速系统性能的优劣。主控电路通常由运算电路、检测电路、控制信号的输入输出电路和驱动电路等构成，其主要任务是完成对逆变器的开关控制，对整流器的电压控制以及完成各种保护功能等。

（5）采样电路 采样电路包括电流采样和电压采样，其作用是提供控制和保护用的数据。

（6）驱动电路 驱动电路用于驱动各逆变管，如逆变管为GTR，则驱动电路还包括以隔离变压器为主体的专用驱动电源。但现在大多数中、小容量变频器的逆变管都采用IGBT，逆变管的控制极、集电极和发射极之间是相互隔离的，不再需要隔离变压器，故驱动电路常常和主控电路在一起。

（7）控制电源 控制电源主要为主控电路和外控电路提供稳压电源。