变频器的基本控制基本知识

图 4：二极管的工作摸式
图 5 所示，是一个三相不可控整流器。它由两组二极管构成，二极管 D1、D3 和 D5 为一 组，二极管 D2、D4 和 D6 为另一组。每只二极管导通三分之一周期（即 120º）。在每组二 极管中，二极管是按顺序导通的，而对两组二极管的控制上有 1/6 周期（即 60º）的相位 差。
整流器
中间电路
逆变器
控制电路
电动机
2. 中间电路 它有以下三种类型：
a) 将 整 流 器 流 电 压 变 换 成 直流电流。
图 1：变频器的简图
b) 使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。
c) 将整流后固定的直流电压变换成可变的直流电压。
3. 逆变器 它产生电动机电压的频率。另外，一些逆变器还可以将固定的直流电压变换成可变的 交流电压。
图 5：不可控整流器
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当所加电压为正时，二极管 D1,3,5 导通。如果 L1 相的
电压达到正的峰值，A 端的电压值就是 L1 相的值。另
外 两 只 二 极 管 分 别 被 加 上 大 小 为 UL1-2 和 UL1-3 的 反
与不可控整流器相比，可控整流器将造成较大的损耗及 对电源的干扰，因为当晶闸管的导通时间较短时，整流器 要从电源吸取较大的无功电流，但是可控整流器也有优 点，就是能量可以反馈给电源。
图 9：三相可控整流器的输出电压
中间电路
中间电路可看作是一个能量的存储装置，电动机可以通过逆变器从中间电路获得能量，依 整流器和逆变器的不同，中间电路可根据三种不同的原理构成。
可控整流器
在可控整流器中，晶闸管取代了二极管。像二极管一样，晶闸管只能允许电流从阳极 （A）流向阴极（K）。晶闸管与二极管的区别是晶闸管有第三个端子“门极”（G）。在晶 闸管导通前，门极必须输入一个信号。当晶闸管流过电流后直到这个电流减小到零为止，晶 闸管始终保持导通。
流过晶闸管的电流不会因门极的信号而中断。晶闸管被用于整流器和逆变器。
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变频器的基本控制原理
自六十年代后期以来，由于微处理器和半导体技术的发展及其价格的降低，使变频器发生 了很大的变化。但是，变频器的基本原理并没有变。
变频器可以分为四个主要部分：
1. 整流器 它与单相或三相交流电源相 连接，产生脉动的直流电 压。整流器有两种基本类 型：可控的和不可控的。
脉冲宽度调制逆变器：PW M / V V Cpl us （2+ 4+ 7）
图 2：不同的设计及控制原理
1. 可控整流器 2. 不可控整流器 3 . 可变直流电流的中间电路 4 . 固定直流电压的中间电路 5 . 可变直流电压的中间电路 6 . 脉冲幅度调制逆变器 7 . 脉冲宽度调制逆变器
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整流器
电源电压一般是固定频率的三相（3 x 380V / 50Hz）或单相（1 x 240V / 50Hz）交流电 压，它们的特征值可以用图 3 来表示。
如图所示，三相在时间上有相位 移，而且相电压不断地改变方向。 频率是以每秒钟的周期数来表示 的。频率为 50Hz 就是意味着每秒 钟有 50 个周期，即每个周期为 20 毫秒。
4. 控制电路 它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号，具 体被控制的部分取决于各个变频器的设计（参见图 2）。变频器都有是由控制电路利 用信号来开关逆变器的半导体器件，这是所有变频器的共同点。变频器可以依据控制 输出电压的开关模式来分类。
图 2 示出变频器不同的设计及控制原理。
压。Байду номын сангаас
这同样适用于二极管组 D2,4,6。这里 B 端接受负的相 电压。在某一时刻如 L3 低于一个负的门限值。则二极 管 D6 导通，其它两只二极管承受大小为 UL3-1 和 UL3-2 的反压。
不可控整流器的输出电压是两个二极管组上电压的
差。输出的脉动直流电压平均值为 1.35 x 线电压。
图 6：不可控三相整流器的输出电压
变频器中的整流器可由二极管或 晶闸管单独构成，也可由两者共同 构成。由二极管构成的是不可控整 流器，由晶闸管构成的是可控整流 器。二极管和晶闸管都用的整流器 是半控整流器。
图 3：单相及三相交流电压
不可控整流器
二极管只允许电流单方向流过，即从阳极（A）流向阴极（K）。二极管不能像某些半导 体器件那样控制流过的电流强度，加在一个二极管上的交流电压被变换成脉动的直流电压， 如三相交流电压加在一个三相不可控的整流器上，直流电压将是连续的脉动电压。
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可控整流器除了晶闸管受控于角之外，基本上与不可 控整流器相同。晶闸管在电压不留空隙过零后 30不留空 隙时可以开始导通。
调节角可使整流电压值改变。可控整流器提供的直流 电压平均值为： 1.35 x 线电压 x cos。
电 流 源逆 变 器 （ I - conv ert ers） 图 10：可变直流电流型中间电路
为了全面，还应该简要地提一下没有中间电路的直接变频器。这种变频器用于功率等级为 兆瓦级的地方，它们直接将 50Hz 电源变换为一个低频电源。其最大输出频率约为 30Hz。
整流器
5 中间电路
逆变器
电流源逆变器：CSI （1+ 3+ 6）
脉冲幅度调制逆变器：PA M （1+ 4+ 7），（2+ 5+ 7）
所谓门极信号是晶闸管的控制信号，它是一个时间延迟信号，以相位角的度数来计量。 这一角度表示电压过零时刻与晶闸管导通时刻之间的时间延迟。
图 7：晶闸管的工作摸式
如角在 0和 90之间，晶闸管被用作整流器。当角在 90和 270之间时，晶闸管被用 作逆变器。
图 8：三相可控整流器
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