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变频器及其电路中的电子器件

 

1.变频器的含义

在工业设备场合，国内无论是220还是380 Y，交流的频率都是50 Hz，电机转速是固定的。但是，在工业生产设备和人们的日常使用中，为了提高生产效率，改变生活中电气设备的使用，往往需要改变电机的转速，从而改变工业电气设备和人们的日常需求。如果不能改变电机的供电电压，也很难改变电机的工作电流。在实际工业控制场合，通过改变交流电机的供电频率来改变磁极转速的设备称为变频器，也可以说是变频电源，用于改变电机的正反转，改变速度、正时、启动、停机、复位等工作状态。

1.1.2变频器类型

(1)按用途分类可分为两类：专用变频器和通用变频器。

(1)专用变频器一般专用变频器用于特殊电气设备。比如电梯恒压供水、风机等特殊变频器，可以充分发挥变频器的调速优势。常见的专用变频器有电梯专用变频器、恒压供水变频器、三相单相电机变频器和风机变频器。

万能变频器可用于多种设备，主要目的是节能，用于低速调节功能的场合。

(2)根据工作频率的转换分类，一般可分为交流和交流DC/DC变换器两种。

(1)交流电是指将交流电直接转换成频率和电压可调的交流电，并控制电机的转速和转速。

交直流转交流一般是先把交流电变成直流电，再把直流电逆变，最后把直流可控变频脉冲信号变成可控可变交流电给电机供电。

(3)根据变频电源的分类，一般有电流型逆变器和电压型逆变器两种。

 DC储能元件用于控制电流模式变频器主电路的变频中间电路中的负载电流，在较大的场合用于控制电机线圈中的电流，从而控制功率。

电压型变频器是指变频器的中间电路，采用电容作为储能元件，使DC电压相对稳定，电压内阻小。

1.1.3变频器在工业设备中的应用

如如图1-1所示，在变频设备中，高层建筑使用的恒压供水设备是日常生活中使用最多的

1.2.1计量校准变频器的组成

变频器的总体结构分为两部分：主电路和变频控制电路。变频主电路由三相或两相整流电路、电容滤波及储能升压电路、充电限流电路、制动电路、逆变电路等组成。变频控制电路由电源电路(开关电源)、脉冲信号驱动电路MCU和CPU电路、电压电流电源模块温度、OCfe屏障检测电路、面板操作控制电路等组成。实际变频器除了主电路和变频控制电路外，还有变频状态显示电路和变频外部设备接口电路。

 

1.2.2变频器各电踣作用及原理

(1) 变频主电路将交流 38〇乂或220乂，由三相或单相转变，将交流变为脉动直流（釆用二极管的单向导电特性，将取交流电一个半周的数值），然后由充电电路进行充电处理，再进行滤波储蓄升压，再进行制动，送逆变电路，在驱动电路送来的脉冲信号作用下将直流电逆变为人为设置所需的具有一定频率的交流电输出给负载电动机，驱动电动机运行。

(2) 变频控制电路在开关电源提供直流电及人为操作开机启动信号的作用下，MCU电路中频率发生器电路便产生一定频率的脉冲信号送驱动电路，进行脉冲信号的电压与电流驱动放大去控制逆变器变频管工作，于是变频管将直流电压逆变成一定频率的交流电压送电动机，由逆变电路输出端取出一部分电压作为检测电压反馈CPU电路，检铡输出电压的状态，自动改变输出电压。由逆变器前端取出一部分电流反馈CPU作为电流检铡，同时CPU还输出各电路控制信号。变频模块温度检铡电路，检铡模块当前工作温度，如果温度起高经温度传感器，将此时温度转换成一定的信号电压反馈给CPU，CPU便发出控制信号控制电源及MCU电路的频率，使电源与MCU电路转变为正常工作状态，给模块供电，降为正常电压 ， 以 免 损 坏 模 块 。 在 操作面板相应功能键时，经信号传送电路给CPU，于是CPU便转换为命令，去控制相应电路工作，同时显示电路将变频器此时的各工作状态经显示器反映出来。

(3) 变频整流电路整流电路主要利用二极管的单向导电特性，取交流电的—个半周，就是取交流电一个方向的电压。如果是三相整流电路，就是将三根火线38〇父进行三相整流转变成脉动直流?如是单相整流电路，是将220乂单相交流电转变成脉动直流?整流电路一般有三相六支整流二极管组成三相整流，也有集成三相整流，如果是单相整流电路，便由集成的单相整流器组成。

(4) 滤波电路釆用有极性电解电容器，将整流后脉动直流电中的交流成分滤除，得到纯直流电压，同时储蓄电荷，将整流后的直流电压升压到逆变电路所需工作电压。一般三相变频器经整流电路后，将直流电压升至45〇乂左右，最主要的是滤波电路要给逆变电路提供纯直流电，使逆变器工作性能稳定。

(5) 制动电路在调节变频器，使电动机速度下降时，由于惯性的原因，电动 机 的转速不会马上下降，还处于高速状态 ， 这时电动机转子产生剩磁旋转磁场 ， 使电动机再生 发 电 ， 产 生 电 动 势 ，通过逆变电路给滤电容器 行反向电，使电容器造成电压过高，损坏逆变电路等。为了防止再生电压升高损坏电路，所以釆用制动电路，在电动机减速时制动电路启动工作将电容两端电压放电，提高减速制动速度。

(6)逆变电路如文前彩图 i-2所示，在CPU频发电路内部产生的脉冲方波的驱动下将整流电路送来的直流电转变为交流电，而且是具有一定频率的交流电，送负载电动机。—般逆变电路由六支变频管构成，有些是将六支变频管集成

在一个模块中，但带有散热片，个别带有风扇。