电压型变频器主电路包括:整流电路、中间直流电路、逆变电路三部分组成。
1.整流电路
VD1-VD6组成三相不可控整流桥,220V系列采用单相全波整流桥电路;380V系列采用桥式全波整流电路。若电源线电压为UL,三相全桥整流后平均直流电压UD=1.35UL,直流母线电压为535V。
2.滤波电路
整流后的电压为脉动电压,须加以滤波。滤波电容CF除滤波作用外,还在整流与逆变之间起去耦作用,消除干扰,给电机感性负载提供必要的无功功率。由于该大电容储存能量,在断电的短时间内电容两端存在高压电,因而要在电容充分放电后才可进行操作。
限流电阻的作用:由于储能电容较大,接入电源时电容两端电压为零,因而在上电瞬间滤波电容CF的充电电流很大,过大的电流会损坏整流桥二极管,为保护整流桥,上电瞬间将充电电阻RL串入直流母线中以限制充电电流,当CF充电到一定程度时由开关SL将RL短路。
3.制动电阻RB和制动单元VB
电机在工作频率下降中,异步电机的转子转速将可能超过此时的同步转速(n=60f/P)而处于再生制动(发电)状态,拖动系统的动能将反馈到直流电路中使直流母线(滤波电容两端)电压UD不断上升(即所说的泵升电压),这样变频器将会产生过压保护,甚至可能损坏变频器,因而需将反馈能量消耗掉,制动电阻就是用来消耗这部分能量的。制动单元由开关管与驱动电路构成,其功能是用来控制流经RB的放电电流IB
4.逆变电路
逆变管V1-V6组成逆变桥将直流电逆变成频率、幅值都可调的交流电,是变频器的核心部分。常用逆变模块有GTO、IGBT、IGCT等,一般都采用模块化结构,有2单元、4单元、6单元等。
续流二极管D1-D6主要作用
(1)电机绕组为感性具有无功分量,D1-D6为无功电流返回到直流电源提供通道;
(2)当电机处于制动状态时,再生电流通过D1-D6返回直流电路;
(3)V1-V6进行逆变过程是同一桥臂两个逆变管不停地交替导通和截止,在换相过程中也需要D1-D6提供通路。
缓冲电路作用
由于逆变管V1-V6每次由导通切换到截止状态的瞬间,C极和E极间的电压将由近乎0V上升到直流电压值UD,过高的电压增长率可能会损坏逆变管,吸收电容的作用便是降低V1-V6关断时的电压增长率。