中小型通用逆變器的主要類型為AC-DC-AC電壓逆變器,其主電路如圖1-2-1所示。
圖1-2-1 AC-DC-Traffic逆變器主電路
從圖1-2-1中不難看出,通用逆變器的主電路由以下部分:組成。
(1)三相橋式整流電路
三相橋式整流電路也稱為全波整流電路,該電路通常用于中小型逆變器。 VD1至VD6通常使用功率整流二極管或整流器模塊。 R,S,T(即L1,L2,L3或A,B,C)是電源輸入端子。
(2)濾波電路
濾波電路通常使用多個并聯(lián)的電容器來形成CF1以增加容量,然后串聯(lián)連接相同容量的電容器CF2。由于CF1和CF2使用具有較大差異的電解電容器,因此由于CF1≠CF2,電壓值并不完全相同。為了解決該問題,在CF1和CF2之后并聯(lián)并聯(lián)連接具有相同電阻的均壓電阻RC1和RC2。
(3)限流電路
限流電路由并聯(lián)的電阻器RS和開關(guān)S組成。
在將逆變器連接到電源之前,濾波電容器CF UD的DC電壓=0。因此,在逆變器通電時,較大的浪涌電流會損壞三相橋式整流器,從而可能引起交流電的損壞。電壓降,形成干擾信號。但是,設(shè)置RS會削弱浪涌電流。
當(dāng)RS從頭到尾串聯(lián)連接時,它將同時影響DC電壓UD和逆變器的輸出電壓。短路開關(guān)S被設(shè)定。當(dāng)UD增加到一定水平時,將連接S并將RS設(shè)置為旁路(或“斷路”),以便不影響逆變器的輸出。在圖1-2-1中,另一個晶閘管并聯(lián)連接在Rs和S之間,其中S通常為晶閘管。在小容量逆變器中,S用作繼電器的常開觸點。
(4)逆變器電路
逆變器電路由功率電子器件V1至V6組成,通常稱為“逆變器電橋”。它們接受來自控制電路的SPWM調(diào)制信號的“命令”(控制),并將直流電流反相為3。相AC。V,W三個輸出端子輸出,交流異步電動機(jī)供電。
(5)續(xù)流電路
VD7?VD12構(gòu)成續(xù)流電路(見圖1-2-1),以下三點為:
(1)為三相交流異步電動機(jī)的繞組中的無功電流提供返回直流電路的路徑。
(2)當(dāng)電動機(jī)的同步速度由于頻率下降而下降時,VD7?V12將繞組的再生電能反饋到DC電路以提供空轉(zhuǎn)。
(3)為電路的寄生電感提供續(xù)流路徑,以在逆變器過程中釋放能量。
(6)動態(tài)制動電路
在變頻器速度控制系統(tǒng)中,通過逐漸降低頻率來實現(xiàn)電動機(jī)的減速和停止。頻率降低時,電動機(jī)的同步速度下降,但由于機(jī)械慣性,轉(zhuǎn)子速度不會改變。當(dāng)同步速度低于轉(zhuǎn)子速度時,轉(zhuǎn)子電流的相位幾乎改變180°,此時電動機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。同時,電機(jī)軸上的扭矩變?yōu)橹苿优ぞ亍k姍C(jī)速度急劇下降。因此,此時電機(jī)被視為處于再生制動狀態(tài)。
從電動機(jī)產(chǎn)生的電能經(jīng)過續(xù)流電路VD7?VD12進(jìn)行全波整流后,會反饋到DC電路。由于直流電路電壓UD無法反饋到電網(wǎng),因此只能被CF1和CF2吸收。 (見圖1-2-1)電路的幾個部分繼續(xù)消耗電能,但是仍然存在短路。在CF1和CF2上形成了電荷的周期性積累,即所謂的“泵電壓”,這會增加DC電壓UD。直流電壓過高會使電路各部分中的電力電子設(shè)備處于危險之中。因此,如果DC電壓(UD)超過某個值,則必須提供“放電電路”以消耗再生的電能。因此,從變頻器的角度來看,在電動機(jī)“再生”電能之后,變頻器的DC電路中消耗了當(dāng)速度下降時電動機(jī)減小的動能。簡而言之,此時通過消耗能量來獲得制動扭矩,這屬于動態(tài)制動狀態(tài)。
消耗電動機(jī)的再生電能的電路是能量消耗制動電路。 RB是動態(tài)制動電路的重要組成部分(請參見圖1-2-1),并將電動機(jī)的再生電能轉(zhuǎn)化為熱能并將其消耗。 RB的電阻通??纱_保制動電流不超過變頻器額定電流的一半,其功率取決于電動機(jī)的容量和運行狀況(機(jī)械設(shè)備的運行狀況)。
除了制動電阻RB之外,電路中還有一個非常重要的制動組件BV,如圖1-2-2所示。
其中VB是圖1-2-1中的VB。 BV的功能是在直流回路電壓UD超過指定限制時連接能量消耗電路,從而導(dǎo)致直流回路通過RB釋放能量。 VB是用于打開或關(guān)閉能耗電路的功率管,并且是制動電路BV的關(guān)鍵組件。 “采樣和比較”是電壓采樣和比較電路。這是因為VB的“驅(qū)動”電路是低壓電路,因此,與參考電壓相比,只能與采樣電壓成比例地提取一部分UD。它被加到電壓和VB的基極上,以達(dá)到控制目的。功率放大器管VB的常用元件是GTR或IGBT,主要的選擇指標(biāo)是擊穿電壓UCEX。也就是說,當(dāng)電源電壓為380V時,我們選擇UCEX=1000X。最大集電極電流ICM必須通過。選擇正常電壓下的RB電流的兩倍。
圖1-2-2由動態(tài)制動元件組成的單元電路
(7)主電路外圍電路
所謂的外圍電路本質(zhì)上是外部布線。外部接線所需的組件或“外圍設(shè)備”稱為“選項”和“選項”。
最簡單的外圍電路如圖1-2-3所示。
圖1-2-3的左側(cè)是輸入電路,即電源端子,必須連接至斷路器QF(通常稱為自動空氣開關(guān)或空氣開關(guān))。接觸器KM。 “ VF”是變頻器的代碼。
斷路器的功能是在安裝,維護(hù)或維修逆變器時關(guān)閉QF時,將VF與電源L1至L3斷開連接。此外,QF具有自動跳閘保護(hù)功能,例如短路功能。
圖1-2-3最簡單的外圍設(shè)備
接觸器也稱為交流接觸器,電路的功能主要是促進(jìn)操作。如果逆變器發(fā)生故障,您可以快速切斷逆變器的電源。
圖1-2-3的右側(cè)顯示了逆變器輸出端子的接線。在大多數(shù)情況下,變頻器的輸出端子應(yīng)直接連接到電動機(jī)。輸出端子接線時,請注意以下幾點。
(1)您不能在VF和M之間連接接觸器。這樣可以防止電動機(jī)直接以特定頻率啟動并導(dǎo)致過電流。
(2)由于VF已經(jīng)具有熱保護(hù),因此無需在VF和M之間連接熱繼電器。
(3)如果使用變頻器來啟動多個電動機(jī),則每個電動機(jī)都可以與一個熱繼電器串聯(lián)。
(4)電容器不能連接到變頻器的輸出端子,電容器不能濾波,并且不允許使用電容性單相電動機(jī)。