变频器的主要电路及外接器件的选择

1 变频器的主电路

问题1 一般情况下，变频器的内部主电路是怎样构成的？

1）基本结构低压中、小容量的变频器都采用“交原直原交”变换方式，其基本电路由整流和逆变两大部分组成，如图1 所示。

问题2 在电路中和滤波电容器并联的电阻起什么作用？

迄今为止，电解电容器的耐压只能做到500 V。而三相380 V的电源电压经全波整流后，直流电压的峰值为537 V，平均值也有513 V。因此，滤波电容器只能由两个（或两组）电解电容器串联而成。为了增大电容量，改善滤波效果，变频器内总是先将若干个电解电容器并联成一组，然后再将两组电容器（CF1 和CF2）串联起来，电路如图2所示。

由于每个电容器的电容量不可能绝对相同，尤其是电解电容器，其电容量的离散性较大，若干个并联以后，两组电容器的电容量之间的差异是比较明显的。串联以后，两个电容器组上的电压分配将是不均衡的。这将导致两组电容器使用寿命的不一致。

解决电压不均衡的方法，便是在两个电容器组的两端分别并联电阻值相等的均压电阻RC1 和RC2，如图2所示。其原理如下。

由于电阻的阻值容易做得比较准确，从而保证了均压的效果。

问题3 在整流桥和电容器之间为什么要接电阻和开关器件的并联电路？

就整流和滤波的基本过程而言，低压和高压是相同的。

问题的关键是，合上电源前，电容器上是没有电荷的，电压为0 V，而电容器两端的电压又是不能突变的。就是说，在合闸瞬间，整流桥两端（P、N之间）相当于短路。因此，在合上电源时，就出现了两个问题：

第一个问题是，有很大的冲击电流，如图3中的曲线淤，这有可能损坏整流管。

第二个问题是，进线处的电压在瞬间会下降到0 V，如图3中的曲线于所示。

这两个特点，在高、低压整流电路中完全一样。但低压整流电路是要通过变压器来降压的。变压器的绕组是一个大电感，它犹如一个屏障，能对合闸时的冲击电流起到限制作用，如图3 中的曲线淤。而在变频器的整流电路中，就没有这样的屏障，故冲击电流就要严重得多，如图3 中的曲线榆所示。

至于进线侧的电压波形，在低压整流电路中，变压器的二次侧电压，一定会瞬间降到0 V，如图3（a）中的曲线于。但反映到变压器的一次侧，这样的瞬间降压就被缓冲了，如图3（a）中的曲线盂，所以对同一网络中的其他设备不构成干扰。而变频器整流电路中没有变压器的缓冲，它的进线电压就是电网电压。所以，在合闸瞬间，电网电压要降到0 V，如图猿（b）中的曲线虞，这将影响同一网络中其他设备的正常工作，通常称之为干扰。

所以，在整流桥和滤波电容之间，就需要接入一个限流电阻RL。一方面减小了通电时的冲击电流，如图猿（c）中的曲线愚。另一方面，瞬间的电压降，也都降到限流电阻上了，二次侧的电压波形也解决了。等到电容器上的电压上升到一定程度时，再把限流电阻短路掉，这就是限流电阻并联开关器件的原因。

问题4 直流回路的电源指示为什么不装在面板上？

表示变频器已经通电的电源指示由显示屏进行显示。

直流回路的电源指示如图4所示，其作用并不在于显示变频器是否通电，而是指示滤波电容器上是否有电。

当变频器切断电源后，由于逆变桥已经停止工作，滤波电容器的放电过程将十分缓慢。因此，当维修人员打开变频器的盖子后，滤波电容器上往往还有较高的直流电压，有可能对维修人员的人身安全构成威胁。

所以，直流回路电源指示的作用是向维修人员警示：滤波电容器尚未放电完毕，不能触摸带电部分。

问题5 每个逆变管旁边，为什么都要反并联二极管？

在逆变桥中的每个逆变管旁边，都要反并联一个二极管，如图1中之VD7耀VD12 所示。它的主要作用是为定子绕组的电感反馈能量提供回路。

异步电动机的定子等效电路是一个电阻电感电路，如图5 所示，其电流的变化（曲线于）将滞后于电压的变化（曲线淤）。

在0耀t1 段：电流蚤与电压u 的方向相反，是绕组的自感电动势（即反电动势）克服电源电压在作功（磁场作功）。这时的电流将通过反并联二极管流向直流回路，给滤波电容器充电；

在t1耀t2 段：电流蚤与电压u 的方向相同，是电源电压克服绕组的自感电动势在作功（电源作功）。这时的电流是滤波电容器通过逆变管流向电动机而进行的放电。

如果没有反并联二极管，则因为逆变管只能单方向导通，绕组的磁场无法与电源交换能量，电动机的电流波形将发生畸变。

问题6 变频器的主电路有哪些接线端子？

　　主电路接线端子的排列大致如图6所示。

说明如下：

1）R、S、T 变频器的输入端子，接至电源；

2）U、V、W 变频器的输出端子，接至电动机；

3）P、N 滤波