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通用變頻器的基本結構主要由主電路(包括驅動電路)、控制電路、信號采樣電路、信號處理與故障保護電路、外部接口電路與電源電路等組成。
主電路
主電路主要由整流電路、中間直流環節和逆變器三部分組成。
整流電路一般采用整流二極管組成的三相或單相整流橋。小功率通用變頻器整流橋輸入多為單相220V,較大功率的整流橋輸入一般均為三相380V或440V。
整流電路輸出的脈動整流電壓,必須加以濾波。由于其后續的逆變器是PWM電壓型逆變器,故需采用大電容Cd與小電感Ld相互配合進行濾波。大濾波電容Cd還兼有補償無功功率的作用;而電感厶則有限制電流i和限制出di/dt的作用?另外電感Ld還能改善變頻器的功率因數。為避免大電容Cd在通電瞬間產生過大的充電電流,一般還要在直流回路串入一個限流電阻Ro,剛通電時,它限制瞬間充電電流,待幾十毫秒后,充電電流減小再由開關K加以短接,以免影響電路正常工作。開關K可以是接觸器觸頭,也可以是功率開關器件,如晶閘管等。
根據輸出的需要,逆變器可以是三相或單相。常見的通用變頻器一般都是三相逆變器。逆變器的開關元件目前大都采用高速全控型器件IGBT。這些功率開關器件受來自控制電路的PWM信號的控制而通斷,將直流母線電壓變成按一定規律變化的PWM電壓驅動電動機。
通用變頻器在直流環節處專門設置了泵升電壓吸收電路TB,以消除電動機再生制動工況下向電源一側回饋能量引起的直流母線電壓異常升高現象。
當有快速減速要求時,將定子頻率f1迅速減小,而感應電動機及其負載由于慣性很容易使轉差頻率s< 0,電動機進入再生制動,電流經逆變器的續流二極管整流成直流對濾波電容充電。因通用變頻器的整流橋是由單向導電的二極管組成,不能吸收電動機回饋的電流,因此,若電動機原來的轉速較高,再生制動時間較長,直流母線電壓會一直上升到對主電路開關元件和濾波電容形成威脅的過高電壓,即所謂的泵生電壓。
通用變頻器一般通過制動電阻RB來消耗這些能量,即將一個大功率開關器件TB和一個制動電阻RB相串聯,跨接在中間直流環節正、負母線兩端。大功率開關器件TB一般裝在變頻器機箱內,而制動電阻Rb通常作為附件放在機箱外。當直流電壓達到一定值時,該大功率開關器件被導通,制動電阻就接人電路,從而消耗掉電動機回饋的能量,以維持直流母線電壓基本不變。
控制電路
這是通用變頻器中最復雜、最關鍵的部分。現代通用變頻器的控制電路大都是以高性能微處理器和專用大規模,一旦電動機過熱,過熱保護繼電器動作,立刻封鎖逆變器PWM信號并斷開電動機電路。
外部接口電路
這部分電路主要是指從外部電路輸入控制信號,或將變頻器的正常運轉信號(如頻率、電壓、電流等)或故障信號輸出供外部電路使用,或將轉速等信號反饋至變頻器以構成閉環系統的輸入和輸出接線端子。
控制電源與驅動電源
現代通用變頻器已大多采用開關穩壓電源作控制及驅動電源。使用開關穩壓電源有許多好處,它不但體積小,而且可在輸入電源、電壓大幅度變化情況下使輸出電壓仍然穩定,變頻器運行可靠。
另外,變頻器中間直流環節的直流電壓也可為開關電源供電,這就避免了因交流電源瞬時斷電而引起控制系統功能紊亂的現象。
             
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