變頻器的逆變器基本工作原理

ID:107593 · 發表于 2016-3-10 19:55

變頻器三相(u v w)交流輸出頻率波形質量和電壓平衡的程度直接影響異步電動機調速運行的狀態與電機壽命，更重要是影響變頻器的壽命，一臺經維修后的變頻器，U、V、W三相交流輸出的波形符合要求和電壓平衡是最基本的。
通常變頻器主要有:主電路IGBT，或GTO等功率開關器件構成逆變器給異步電動機提供調壓調頻的電源，此電源輸出的電壓或電流及頻率由控制回路的控制指令進行控制，而控制指令是由外部的運轉指令運算獲得，對于需要精密控制速度或快速響應的場合其運算還應包含由變頻器主電路和傳動系統檢測出來的信號以進行閉環控制。保護電路的構成，除應防止因變頻器主電路的過電壓保護，過電流保護，主電路過熱保護引起的故障外，還應保護異步電動機及傳動系統等等，因此直接影響U、V、W輸出主電路的逆變器故障是至關重要的。
逆變器同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要頻率的交流功率，以所確定的時間使上橋與下橋的６個功率開關器件導通和關斷。如圖2所示。

圖1 逆變器示意圖
圖2中，S1~S6組成了橋式逆變電路，這6個開關交替接通和關斷就可以在輸出端U、V、W三相上得到相位互相差2/3π的三相交流電壓。由此可見驅動電路中S1~S6開與關時電壓波形一致，對輸出電壓平衡尤其重要。圖3是在維修變頻器中碰到比較典型的IGBT柵極驅動電路。

圖2 典型的柵極驅動電路
柵極驅動電路開通時，輸出一個15V的正柵極電壓。這個值足夠令IGBT產生完全飽和，并使其通態損耗減至最小，同時也限制了短路電流和它所帶來的功率應力。當柵極電壓處于零時，IGBT處于斷態是為了保證IGBT在集電極--發射極電壓出現dv/dt噪聲時仍保持關斷，需要在柵極上施加一個關斷偏壓，采用反向偏壓還可以減少關斷損耗。H系列IGBT反向偏壓在-5V~15V范圍內。柵極驅動電路開通時，輸出一個15V的正柵極電壓。這個值足夠令IGBT產生完全飽和，并使其通態損耗減至最小，同時也限制了短路電流和它所帶來的功率應力。當柵極電壓處于零時，IGBT處于斷態是為了保證IGBT在集電極--發射極電壓出現dv/dt噪聲時仍保持關斷，需要在柵極上施加一個關斷偏壓，采用反向偏壓還可以減少關斷損耗。H系列IGBT反向偏壓在-5V~15V范圍內。

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