-
交
-
直
-
交变频器的主电路包括三个组成部分：整流电路、中间电路和逆变电路。
整流电路把电源提供的交流电压变换为直流电压，电路型式分
为不可控整流电路
和可控整流电路。
中间电路分为滤波电路和制动电路等不同的形式，滤波电路是对整流电路的
< br>输出进行电压或电流滤波，经大电容滤波的直流电提供给逆变器的称为电压型逆变器，
经大电感滤波的直流电提供给逆变器的称为电流型逆变器；制动电路是利用设置在直
流回路中的制动电阻或制动单元吸收电动机的再生电能实现动力制动。
逆变电路是将直流电变换为频率和幅值可调节的交流电，对逆
变电路中功率
器件的开关控制一般采用
SPWM
控制方式。
交
-
直
-
交变频器的主电路
框图如图所示。主电路包括三个组成部分：整流电路、中间
电路和逆变电路。
一、
整
流电路
1.1
不可控整流电路
不可控整流电路使用的元件为功率二极管，
不可控整流电路按输入交
流电源
的相数不同分为单相整流电路、三相整流电路和多相整流电路。
< br>
三相桥式整流电路如图
三相不可控整流电路分析
三相桥式整
流电路共有六只整流二极管，其中
VD
1
、
VD
3
、
VD
5
三只管子的阴极连接
在一起，称
为共阴极组；
VD
4
、
VD
6
、
VD
2
三只管子的阳极连接在一起，称为共阳极
组。共阴极
组三只二极管
VD
1
、
VD
3
、
VD
5
在
t
1
、
t
3
、
t
5
换流导通；共阳极组三只二极
管<
/p>
VD
2
、
VD<
/p>
4
、
VD
6
在
t
2
、
t
4
、
t
6
换流导通。一个周期内，每只二极管导通
1
／
3
周期，
即导通角
为
120
°。通过计算可得到负载电阻
R
L
上的平均电压为
U
o
=
2.34
U
2
三相桥式电路的电压波形
1.2
可控整流电路
三相桥式全控整流电路，如图所示。
三相桥式可控整流电路
可控整流电路工作原理
三相交流电源电压
u
R
、
u
S
、
u
T
正半波的自然换相点为
1
、
3
、
5
，负半波的自
然换
相点为
2
、
4
、
6
。当
α
＝
0
°时，让触发电路先后向各自所控制的
6
只晶闸管的
门极
(
对应自然换相点
)
送出触发脉冲，即在三相电源电压正
半波的
1
、
3
、
5
点向共
阴极组晶闸管
VT
1
、
VT
3
、
VT
5
输出触发脉冲；在三相电源电压负半波的
2
、
4
、
6
点
向阳极组晶闸管
VT
2
、
VT
4
、
VT
6
输出触发脉冲，负载上所得到的整流输出电压
u
d
波
形如图
3-5b
所示的由三相电源线电压
u
RS
、
u
RT
、
u
ST
、
< br>u
SR
、
u
TR
和
u
RS
的正半波所组成
的包络线
。
三相桥式全控电路电压波
可控整流电路控制原则
1)
三相全控桥整流电路任一时刻必须有两只晶闸管同时导通，才能形成负载电流，
其中一只在共阳极组，另一只在共阴极组。
2)
整流输出电压
u
d
波形是由电源线电压
u
RS
、
u
RT
、<
/p>
u
ST
、
u
SR
、
u
TR
和
u
RS
的轮流<
/p>
输出所组成的。
晶闸管的导通顺序为：
（
VT
6
和
VT
1
）
→
（
VT
1
和
VT
2
）
→
（
VT
2
和
VT
3
）
→（
VT
3
和
VT
4
）→（
VT
4
和
VT
5
）→（
VT
5
和
VT
6
）。
3)
六只晶闸管中每管导通
120
°，每间
隔
60
°有一只晶闸管换流。
4
）触发方式：可采用单宽脉冲触发
，也可采用双窄脉冲触发。
二、
中间电路
:
变频器的中间电路有滤波电路和制动电路等不同的形式。
2.1
滤波电路
虽然利用整流电路可以从电网的交
流电源得到直流电压或直流电流，
但是
这种电压或电流含有频率
为电源频率
6
倍的纹波，则逆变后的交流电压、电流也产
生纹波。因此，必须对整流电路的输出进行滤波，以减少电压或电流的波动。这种
电路称为滤波电路。
1.
电容滤波
通常用大容量电容对整流电
路输出电压进行滤波。由于电容量比较大，一般采
用电解电容。
二极管整流器在电源接通时，电容中将流过较大的充电电流
(<
/p>
亦称浪涌电流
)
，有
可能烧坏二极管，必须采取相应措施。图
3-7
给出几种抑
制浪涌电流的方式。
a)
接入交流电抗
b)
接入直流电抗
c)
串联充电电阻
图
-
抑制浪涌电流的方式
采用大电容滤波后再
送给逆变器，这样可使加于负载上的电压值不受负载变动
的影响，基本保持恒定。该变频
电源类似于电压源，因而称为电压型变频器。
电压型变频器的电路框图如图
3-8
所示。
电压型变频器逆变电压波形为方波，<
/p>
而
电流的波形经电动机负载的滤波后接近于正弦波，如图
电压型变频器的电路框图
电压型变频器的电压和电流波形
2.
电感滤波
采用大
容量电感对整流电路输出电流进行滤波，称为电感滤波。由于经电
感滤波后加于逆变器的
电流值稳定不变，所以输出电流基本不受负载的影响，
电源外特性类似电流源，因而称为
电流型变频器。图
-1
所示为电流型变频器的
< br>电路框图。图
-2
所示为电流型变频器输出电压及电流波
形。
电流型变频器的电路框图
电流型变频器输出电压及电流波形
3.
制动电路
利用设置在直流回路中的制
动电阻吸收电动机的再生电能的方式称为动力制动
或再生制动。
图
3-12
为制动电路的原理图。
制动
电路介于整流器和逆变器之间，
图中的制动单元包括晶体管
V<
/p>
B
、二极管
VD
B
和制动电阻
R
B
。如果回馈能量较大
或要求强制动，还可以选用接于
H
、
G
两点上的外接制动电阻
R
EB
。
图为制动电路的原理图
三、
逆变电路的工作原理及基本形式
1
、
逆变电路的工作原理
逆变电路也简称为逆变器，图
3-13a
所示为单相桥式逆变器，四个桥臂由开
关构成，输入直流电压
E
，逆变器负载是电阻
R
。当将开关
S
1
、
S
4
闭合，
S
2
、
S
3
断
开时，电阻上得到左正右负的电压；间隔一段时间后将开关
S
1
、
S
4
打开，
S
2
、
S
3
闭
合，电阻上得到右正左
负的电压。我们以频率
f
交替切换
S<
/p>
1
、
S
4
和
S
2
、
S
3
，在电阻
上就可以得
到图
3-13b
所示的电压波形。