交直交通用变频器的工作原理与基本结构详解

变频器（Variable Voltage Variable Frequency，VVVF）是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。将三相工频（50Hz，欧美国家为60Hz）的交流电源或任意电源变换成三相电压可调、频率可调的交流电源，能够实现对电动机电压和频率的平滑变化，使电动机平稳起停。

变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元以及微处理单元等组成。通用变频器系统框架简图如图9-1所示。

图9-1 通用变频器框架简图

交直交变频调速是变频器先将工频交流电整流成直流电，再在逆变器的控制下，将直流电逆变成不同频率的交流电。交直交电压型变频器因结构简单，功率因素高，目前被广泛使用。

整流器是将交流电变换成直流的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入电流非正弦，带有丰富的谐波。

逆变器是将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦波，输出电流近似正弦。单相逆变电路的工作原理如图9-2所示。

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图9-2 单相逆变电路的工作原理

图9-2中，当开关S1、S3接通时，可以在负载上产生一个电压为U1的电压；而S2、S4接通时，则会产生一个方向相反的电压U1。因此，S1、S3与S2、S4开关组合使用时，会产生一个形状近似为正弦波的电压。当S1、S3与S2、S4开关频率改变时，就会产生不同频率的电压，如图中所示的f1与f2。由上分析得知，逆变器的主要功能为：通过改变开关管导通的顺序而改变输出电压的相序；通过改变开关管导通的时间而改变输出电压的频率。

由单相逆变电路的工作原理，可以得出三相逆变电路的工作原理，如图9-3所示。

图9-3 三相逆变电路的工作原理

虽然各生产厂家生产的通用变频器其主电路结构和控制电路并不完全相同，但基本的构造原理和主电路连接方式以及控制电路的基本功能都大同小异。

主要包括三个部分：一是主电路接线端，包括接工频电网的输入端（R、S、T），接电动机的频率、电压连续可调的输出端（U、V、W）；二是控制端子，包括外部信号控制端子、变频器工作状态指示端子、变频器与微机或其他变频器的通信接口；三是操作面板，包括液晶显示屏和键盘。