变频器的逆变器基本工作原理

ID:107593 · 发表于 2016-3-10 19:55

变频器三相(u v w)交流输出频率波形质量和电压平衡的程度直接影响异步电动机调速运行的状态与电机寿命，更重要是影响变频器的寿命，一台经维修后的变频器，U、V、W三相交流输出的波形符合要求和电压平衡是最基本的。
通常变频器主要有:主电路IGBT，或GTO等功率开关器件构成逆变器给异步电动机提供调压调频的电源，此电源输出的电压或电流及频率由控制回路的控制指令进行控制，而控制指令是由外部的运转指令运算获得，对于需要精密控制速度或快速响应的场合其运算还应包含由变频器主电路和传动系统检测出来的信号以进行闭环控制。保护电路的构成，除应防止因变频器主电路的过电压保护，过电流保护，主电路过热保护引起的故障外，还应保护异步电动机及传动系统等等，因此直接影响U、V、W输出主电路的逆变器故障是至关重要的。
逆变器同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要频率的交流功率，以所确定的时间使上桥与下桥的６个功率开关器件导通和关断。如图2所示。

图1 逆变器示意图
图2中，S1~S6组成了桥式逆变电路，这6个开关交替接通和关断就可以在输出端U、V、W三相上得到相位互相差2/3π的三相交流电压。由此可见驱动电路中S1~S6开与关时电压波形一致，对输出电压平衡尤其重要。图3是在维修变频器中碰到比较典型的IGBT栅极驱动电路。

图2 典型的栅极驱动电路
栅极驱动电路开通时，输出一个15V的正栅极电压。这个值足够令IGBT产生完全饱和，并使其通态损耗减至最小，同时也限制了短路电流和它所带来的功率应力。当栅极电压处于零时，IGBT处于断态是为了保证IGBT在集电极--发射极电压出现dv/dt噪声时仍保持关断，需要在栅极上施加一个关断偏压，采用反向偏压还可以减少关断损耗。H系列IGBT反向偏压在-5V~15V范围内。栅极驱动电路开通时，输出一个15V的正栅极电压。这个值足够令IGBT产生完全饱和，并使其通态损耗减至最小，同时也限制了短路电流和它所带来的功率应力。当栅极电压处于零时，IGBT处于断态是为了保证IGBT在集电极--发射极电压出现dv/dt噪声时仍保持关断，需要在栅极上施加一个关断偏压，采用反向偏压还可以减少关断损耗。H系列IGBT反向偏压在-5V~15V范围内。

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