变频器主回路的设计与优化

通用变频器的主电路包括整流部分、直流环节、逆变部分、制动或回馈环节等部分。

（1）整流部分

通常又被称为电网侧变流部分，是把三相或单相交流电整流成直流电。常见的低压整流部分是由二极管构成的不可控三相桥式电路或由晶闸管构成的三相可控桥式电路。而对中压大容量的整流部分则采用多重化12脉冲以上的变流器。

图1-12 通用变频器的基本构造

（2）直流环节

由于逆变器的负载是异步电动机，属于感性负载，因此在中间直流部分与电动机之间总会有无功功率的交换，这种无功能量的交换一般都需要中间直流环节的储能元件（如电容或电感）来缓冲。

（3）逆变部分

通常又被称为负载侧变流部分，它通过不同的拓扑结构实现逆变元件的规律性关断和导通，从而得到任意频率的三相交流电输出。常见的逆变部分是由6个半导体主开关器件组成的三相桥式逆变电路。

其半导体器件一般采用IGBT，如图1-13所示。IGBT是GTR与MOSFET组成的达林顿结构，一个由MOSFET驱动的厚基区PNP型晶体管，RN为晶体管基区内的调制电阻。IG-BT的驱动原理与电力MOSFET基本相同，是一个场控器件，通断由栅射极电压U_GE决定。(www.xing528.com)

导通：U_GE大于开启电压时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通。

导通压降：电导调制效应使电阻R_N减小，使通态压降小。

图1-13 IGBT原理

关断：栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。

优点：高输入阻抗；电压控制、驱动功率小；开关频率高；饱和压降低；电压、电流容量较大，安全工作频率宽。

（4）制动或回馈环节

由于制动形成的再生能量在电动机侧容易聚集到变频器的直流环节形成直流母线电压的泵升，需及时通过制动环节将能量以热能形式释放或者通过回馈环节转换到交流电网中去。