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1、帶你認(rèn)識(shí)變頻器 01變頻器的內(nèi)部主電路一、內(nèi)部主電路結(jié)構(gòu)采用“交-直-交”結(jié)構(gòu)的低壓變頻器，其內(nèi)部主電路由整流和逆變兩大部分組成，如圖1所示。從R、S、T端輸入的三相交流電，經(jīng)三相整流橋（由二極管D1D6構(gòu)成）整流成直流電，電壓為UD。電容器C1和C2是濾波電容器。6個(gè)IGBT管（絕緣柵雙極性晶體管）V1V6構(gòu)成三相逆變橋，把直流電逆變成頻率和電壓任意可調(diào)的三相交流電。圖1 變頻器內(nèi)部主電路二、均壓電阻和限流電阻圖1中，濾波電容器C1和C2兩端各并聯(lián)了一個(gè)電阻，是為了使兩只電容器上的電壓基本相等，防止電容器在工作中損壞（目前，由于技術(shù)的進(jìn)步，低壓（380V）變頻器的電解電容大多數(shù)可以不需要串聯(lián)

2、使用了）。在整流橋和濾波電容器之間接有一個(gè)電阻R和一對(duì)接觸器觸點(diǎn)KM，其緣由是：變頻器剛接通電源時(shí)，濾波電容器上的電壓為0V，而電源電壓為380V時(shí)的整流電壓峰值是537V，這樣在接通電源的瞬間將有很大的充電沖擊電流，有可能損壞整流二極管；另外，端電壓為0的濾波電容器會(huì)使整流電壓瞬間降低至0V，形成對(duì)電源網(wǎng)絡(luò)的干擾。為了解決上述問題，在整流橋和濾波電容器之間接入一個(gè)限流電阻R，可將濾波電容器的充電電流限制在一個(gè)允許范圍內(nèi)。但是，如果限流電阻R始終接在電路內(nèi)，其電壓降將影響變頻器的輸出電壓，也會(huì)降低變頻器的電能轉(zhuǎn)換效率，因此，濾波電容器充電完畢后，由接觸器KM將限流電阻R短接，使之退出運(yùn)行。三、

3、主電路的對(duì)外連接端子各種變頻器主電路的對(duì)外連接端子大致相同，如圖2所示。其中，R、S、T是變頻器的電源端子，接至交流三相電源；U、V、W為變頻器的輸出端子，接至電動(dòng)機(jī)；P+是整流橋輸出的+端，出廠時(shí)P+端與P端之間用一塊截面積足夠大的銅片短接，當(dāng)需要接入直流電抗器DL時(shí)，拆去銅片，將DL接在P+和P之間；P、N是濾波后直流電路的+、-端子，可以連接制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻；PE是接地端子。圖2 主電路對(duì)外連接端子四、變頻系統(tǒng)的共用直流母線電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)（發(fā)電）狀態(tài)時(shí)，變頻器從電動(dòng)機(jī)吸收的能量都會(huì)保存在變頻器直流環(huán)節(jié)的電解電容中，并導(dǎo)致變頻器中的直流母線電壓升高。如果變頻器配備制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻（這兩種

4、元件屬于選配件），變頻器就可以通過短時(shí)間接通電阻，使再生電能以熱方式消耗掉，稱做能耗制動(dòng)。當(dāng)然，采取再生能量回饋方案也可解決變頻調(diào)速系統(tǒng)的再生能量問題，并可達(dá)到節(jié)約能源的目的。而標(biāo)準(zhǔn)通用PWM變頻器沒有設(shè)計(jì)使再生能量反饋到三相電源的功能。如果將多臺(tái)變頻器的直流環(huán)節(jié)通過共用直流母線互連，則一臺(tái)或多臺(tái)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的再生能量就可以被其他電動(dòng)機(jī)以電動(dòng)的方式消耗吸收?；蛘?，在直流母線上設(shè)置一組一定容量的制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，用以吸收不能被電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)吸收的再生能量。若共用直流母線與能量回饋單元組合，就可以將直流母線上的多余能量直接反饋到電網(wǎng)中來，從而提高系統(tǒng)的節(jié)能效果。綜上所述，在具有多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速

5、系統(tǒng)中，選用共用直流母線方案，配置一組制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻和能量回饋單元，是一種提高系統(tǒng)性能并節(jié)約投資的較好方案。圖3所示為應(yīng)用比較廣泛的共用直流母線方案，該方案包括以下幾個(gè)部分。圖3 變頻器的公用直流母線1.三相交流電源進(jìn)線 各變頻器的電源輸入端并聯(lián)于同一交流母線上，并保證各變頻器的輸入端電源相位一致。圖3中，斷路器QF是每臺(tái)變頻器的進(jìn)線保護(hù)裝置。LR是進(jìn)線電抗器，當(dāng)多臺(tái)變頻器在同一環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，相鄰變頻器會(huì)互相干擾，為了消除或減輕這種干擾，同時(shí)為了提高變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)，接入LR是必須的。2.直流母線 KM是變頻器的直流環(huán)節(jié)與公用直流母線連接的控制開關(guān)。FU是半導(dǎo)體快

6、速熔斷器，其額定電壓可選700V，額定電流必須考慮驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)或制動(dòng)時(shí)的最大電流，一般情況下，可以選擇額定負(fù)載電流的125%。3.公共制動(dòng)單元和（或）能量回饋裝置 回饋到公共直流母線上的再生能量，在不能完全被吸收的情況下，可通過共用的制動(dòng)電阻消耗未被吸收的再生能量。若采用能量回饋裝置，則這部分再生能量將被回饋到電網(wǎng)中，從而提高節(jié)能的效率。4.控制單元 各變頻器根據(jù)控制單元的指令，通過KM將其直流環(huán)節(jié)并聯(lián)到共用直流母線上，或是在變頻器故障后快速地與共用直流母線斷開。02變頻器的外接主電路一、外接主電路結(jié)構(gòu)變頻器的外接主電路如圖4所示。三相交流電源經(jīng)斷路器QF、交流接觸器K

7、M與變頻器的電源輸入端R、S、T連接；變頻器的輸出端U、V、W則與電動(dòng)機(jī)直接相連，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)由變頻器完成。這里的斷路器作用有：一是變頻器停用或維修時(shí)，可通過斷路器切斷與電源之間的連接；二是斷路器具有過電流和欠電壓等保護(hù)功能，可對(duì)變頻器起一定的保護(hù)作用。而接觸器可通過按鈕開關(guān)方便地控制變頻器的通電與斷電，同時(shí)，當(dāng)變頻器或相關(guān)控制電路發(fā)生故障時(shí)可自動(dòng)切斷變頻器的電源。圖4 變頻器的外接主電路二、相關(guān)元件的選擇變頻器輸出端與電動(dòng)機(jī)之間是否需要配置交流接觸器，這要根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境來確定。一般情況下，一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，且不要求與工頻進(jìn)行切換時(shí)，變頻器與電動(dòng)機(jī)之間不要使用接觸器，如圖4所示

8、。而一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，則每臺(tái)電動(dòng)機(jī)必須有單獨(dú)控制的接觸器，并選配合適的熱繼電器FR對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，具體電路如圖5所示。有時(shí)雖然一臺(tái)變頻器僅驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，但有可能在變頻與工頻之間切換運(yùn)行，這時(shí)也應(yīng)在變頻器與電動(dòng)機(jī)之間配置接觸器KM3和熱繼電器FR。如圖6所示。接觸器KM3在電動(dòng)機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)用于切斷變頻器輸出端與電源之間的連接；熱繼電器FR可在工頻運(yùn)行時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)。圖5 一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)圖6 變頻與工頻切換三、變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的允許距離變頻器的輸出電壓宣稱是正弦交流電，而實(shí)際上輸出的是電壓脈沖序列，其頻率等于載波頻率，約幾kHz20kHz，幅值等于直流回路電壓平均值，

9、當(dāng)變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的連接線很長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)線的分布電感和線間分布電容的作用將不可忽視，線間分布電容與電動(dòng)機(jī)的漏磁電感之間有可能因接近于諧振點(diǎn)而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的輸入電壓偏高，使電動(dòng)機(jī)損壞，或運(yùn)行時(shí)發(fā)生振動(dòng)。因此，變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的允許距離（允許導(dǎo)線長(zhǎng)度）受到了限制。由于各種變頻器內(nèi)部采用了不同的技術(shù)方案，所以其允許距離也有區(qū)別。表1是幾種變頻器與電動(dòng)機(jī)之間允許距離規(guī)定值。表1  幾種變頻器關(guān)于電動(dòng)機(jī)導(dǎo)線允許長(zhǎng)度的規(guī)定03變頻器中的IGBT與功能模塊一、IGBT簡(jiǎn)介1.IGBT的技術(shù)特點(diǎn)GTO（門極關(guān)斷晶閘管）和GTR（電力晶體管）是電流驅(qū)動(dòng)器件，具有很強(qiáng)的通流能力，而它們的開關(guān)速度較慢，所需

10、驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。電力MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)是單極型電壓驅(qū)動(dòng)器件，它的開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。因此這兩種器件各有其優(yōu)缺點(diǎn)。IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）綜合了GTR與MOSFET的優(yōu)點(diǎn)，是以達(dá)林頓結(jié)構(gòu)組成的一種新型電力電子器件，其主體部分與晶體管相同，有集電極C和發(fā)射極E，具有通流電流大，驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，開關(guān)速度快等良好的特性，自從20世紀(jì)80年代開始投入市場(chǎng)，應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)展，目前已經(jīng)取代GTR和GTO，成為大、中功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件，該器件的工作電壓和電流容量也在逐漸提高。IGBT是GTR和MOSFET

11、相結(jié)合的一種新器件，它的輸入端和場(chǎng)效應(yīng)晶體管相同，是絕緣柵結(jié)構(gòu)，圖7所示為IGBT的內(nèi)部等效電路以及它的圖形符號(hào)。圖7 IGBT內(nèi)部等效電路及圖形符號(hào)2.IGBT的技術(shù)參數(shù)IGBT的主要技術(shù)參數(shù)有如下幾個(gè)：1）集電極最大允許電流ICM：IGBT在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，允許持續(xù)通過的最大電流。2）柵極驅(qū)動(dòng)電壓UGE：施加在柵極與發(fā)射極之間的電壓。在變頻器應(yīng)用電路中，使IGBT飽和導(dǎo)通的UGE為12V20V，而當(dāng)IGBT截止時(shí)，UGE為-15V-5V。3）集電極-發(fā)射極額定電壓UCEX：IGBT的柵極-發(fā)射極短路、管子處在截止?fàn)顟B(tài)下集電極與發(fā)射極之間能承受的最大電壓。4）開通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間：電流從10%

12、ICM上升到90%ICM所需要的時(shí)間，稱作開通時(shí)間，用tON表示；電流從90%ICM下降到到10%ICM所需要的時(shí)間，稱作關(guān)斷時(shí)間，用tOFF表示。ICM是IGBT集電極最大允許電流值。5）集電極-發(fā)射極飽和電壓UCES：IGBT在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，集電極與發(fā)射極之間的電壓降。6）漏電流ICEO：IGBT在截止?fàn)顟B(tài)下的集電極電流。3.IGBT的使用注意事項(xiàng)隨著電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，IGBT正日益廣泛地應(yīng)用于小體積、低噪聲、高性能的電源、通用變頻器和電機(jī)控制、伺服控制、不間斷電源（UPS）等場(chǎng)合。IGBT在使用過程中，應(yīng)注意如下問題：1）一般IGBT的驅(qū)動(dòng)級(jí)正向驅(qū)動(dòng)電壓GE應(yīng)保持在15V

13、20V，這樣可使IGBT的飽和電壓較小，損耗降低，避免損壞管子。2)關(guān)斷IGBT的柵極驅(qū)動(dòng)電壓-GE應(yīng)大于5V，若這個(gè)負(fù)電壓值太小，集電極電壓變化率du/dt可能使管子誤導(dǎo)通或不能關(guān)斷。3)柵極和驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間應(yīng)加一個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)電阻RG，該電阻的阻值與管子的額定電流有關(guān)，可以在IGBT使用手冊(cè)中查到。如果不加這個(gè)電阻，管子導(dǎo)通瞬間，可能產(chǎn)生電流和電壓顫動(dòng)，增加開關(guān)損耗。4)設(shè)備短路時(shí)，IC電流會(huì)急劇增加，使GE產(chǎn)生一個(gè)尖脈沖，這個(gè)尖脈沖會(huì)進(jìn)一步增加IC電流，形成正反饋。為了保護(hù)管子，可在柵極發(fā)射極間加一個(gè)穩(wěn)壓二極管，鉗制G-E電壓突然上升。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓為15V時(shí)，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值可以為16V。二、變頻

14、器中的模塊逆變電路在變頻器中，由IGBT以及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制、保護(hù)電路構(gòu)成完整的逆變電路，實(shí)現(xiàn)將直流電逆變?yōu)榻涣麟姷墓δ堋Ｄ孀冸娐房梢杂煞至⒃骷蚓哂懈鞣N功能的模塊電路構(gòu)成。隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，分立元器件構(gòu)成的逆變電路已經(jīng)退出歷史舞臺(tái)。1.IGBT模塊在變頻器的應(yīng)用電路中，通常在IGBT的旁邊反向并聯(lián)一個(gè)二極管，而且經(jīng)常做成模塊形式，圖8所示就是各種結(jié)構(gòu)的IGBT模塊。圖8 幾種結(jié)構(gòu)的IGBT模塊2.EXB系列IGBT驅(qū)動(dòng)模塊及其應(yīng)用富士EXB系列IGBT驅(qū)動(dòng)模塊是目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用較多的驅(qū)動(dòng)模塊，該系列中一款驅(qū)動(dòng)模塊與IGBT的連接電路如圖1-11所示，圖中方框內(nèi)的電路就是EXB驅(qū)動(dòng)模塊，方

15、框邊線上的數(shù)字是模塊的引腳編號(hào)。模塊的2腳和9腳是20V的工作電源，2腳為正；3腳是模塊的驅(qū)動(dòng)輸出端，在模塊內(nèi)連接由晶體管V1、V2組成的推挽電路的中點(diǎn)，對(duì)外經(jīng)柵極電阻RG連接IGBT的柵極；在2腳和9腳之間，電阻R1和穩(wěn)壓管VS穩(wěn)壓一個(gè)5V電壓，經(jīng)模塊1腳與IGBT管的發(fā)射極連接；模塊的6腳與IGBT管的集電極連接，用于進(jìn)行過電流保護(hù)。CPU的控制信號(hào)從15腳和14腳輸入。當(dāng)15腳和14腳之間有輸入信號(hào)時(shí)，該輸入信號(hào)經(jīng)隔離、放大器A放大，在a點(diǎn)形成高電位，使V1導(dǎo)通，V2截止，此時(shí)2腳的20V電壓經(jīng)V1、3腳、RG連接到IGBT的柵極G，使柵極G的電位為20V，而發(fā)射極E與1腳的5V連接，所

16、以IGBT的柵極與發(fā)射極之間電壓UGE=+20V-5V=+15V，IGBT飽和導(dǎo)通。當(dāng)15腳和14腳之間的輸入信號(hào)為0時(shí)，a點(diǎn)為低電位，此時(shí)V1截止，V2導(dǎo)通，模塊的3腳經(jīng)V2與9腳的0V連接，這時(shí)的情況相當(dāng)于IGBT的柵極為0V，發(fā)射極為5V，因此UGE=-5V。IGBT截止。以上過程實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)IGBT的驅(qū)動(dòng)控制。3.IGBT的柵極電阻RG在圖9中，IGBT的柵極接有一個(gè)電阻RG，這個(gè)電阻的選擇非常重要，這是因?yàn)镮GBT管的柵極G和發(fā)射極E之間存在著寄生的結(jié)電容CGE，這個(gè)電容的充放電將影響到IGBT的工作。RG阻值大，將延長(zhǎng)IGBT的開通和關(guān)斷時(shí)間；RG阻值太小，IGBT關(guān)斷太快，將

17、使IGBT的C、E極電壓迅速從飽和導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的低于3V上升到約為500V以上，這將通過集電極和柵極之間的結(jié)電容UCG產(chǎn)生反饋電流iCG，對(duì)IGBT的關(guān)斷起到阻礙作用，甚至發(fā)生誤導(dǎo)通。因此，柵極電阻RG的連接是必須的，不可缺少的。圖9 富士EXB系列驅(qū)動(dòng)模塊與IGBT的連接電路柵極電阻的大小應(yīng)嚴(yán)格按照IGBT的說明書選取。4.驅(qū)動(dòng)模塊輸出信號(hào)的放大IGBT是電壓控制型器件，其柵極與發(fā)射極之間的輸入阻抗很大，吸收信號(hào)源的電流和消耗的驅(qū)動(dòng)功率也很小，但由于柵極G與發(fā)射極E之間存在著結(jié)電容CGE，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)作用下，也會(huì)吸收電流。容量越大的IGBT，CGE也越大，吸收的電流也越大，而驅(qū)動(dòng)模塊輸出電流有時(shí)

18、不足20mA，甚至只有幾mA，所以對(duì)于在大容量變頻器中使用的IGBT，驅(qū)動(dòng)模塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)需要進(jìn)行放大，如圖10所示。圖10 驅(qū)動(dòng)模塊輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的放大電路在圖10中，驅(qū)動(dòng)模塊輸出端3腳與IGBT柵極之間接入了由V3和V4組成的推挽放大電路，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行再次放大，從而滿足大容量IGBT的驅(qū)動(dòng)需求。5.智能電力模塊IPM智能電力模塊IPM是電力集成電路的一種，有時(shí)也稱作智能電力集成電路SPIC。電力電子器件和配套的控制電路，過去都是分立元器件的電路裝置，而今隨著半導(dǎo)體技術(shù)及其相應(yīng)工藝技術(shù)的成熟，已經(jīng)可以將電力電子器件及其配套的控制電路集成在一個(gè)芯片上，形成所謂的電力集成電路。這種電路能集成電

19、力電子器件、有源或無源器件、完整的控制電路、檢測(cè)與保護(hù)電路，由于它結(jié)構(gòu)緊湊、集成化程度高，從而避免了分布參數(shù)、保護(hù)延遲等一系列技術(shù)問題。下面介紹變頻器中較常用的以IGBT為主開關(guān)器件的IPM。目前幾十千瓦以下的變頻器已經(jīng)開始采用這種集成度高、功能強(qiáng)大的器件IPM。富士公司R系列IPM的型號(hào)含義如圖11所示。圖11 富士智能電力模塊IPM型號(hào)含義圖12所示為富士7MBP100RA060智能電力模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。模塊內(nèi)部包含7個(gè)IGBT和7個(gè)功率二極管。其中IGBT1IGBT6構(gòu)成三相逆變橋，VDF1VDF6是與6個(gè)IGBT反向并聯(lián)的回饋二極管。動(dòng)力制動(dòng)由IGBT7作為開關(guān)管，VDW是它的續(xù)流二極

20、管。模塊的16腳ALM端是報(bào)警信號(hào)輸出端，可對(duì)模塊的短路、控制電源欠電壓、IGBT及VDF過電流、VDW過電流、IGBT芯片過熱、外殼過熱等各種運(yùn)行異常實(shí)施保護(hù)，當(dāng)ALM端有報(bào)警信號(hào)輸出時(shí)，IGBT的電流通路被封鎖，IPM受到保護(hù)。圖12 富士7MBP100RA060智能電力模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖由于IPM內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電路是專門針對(duì)內(nèi)部的IGBT設(shè)計(jì)的，因此具有最佳的驅(qū)動(dòng)條件。IPM還內(nèi)含制動(dòng)電路，即由IGBT7等電路組成，只要在外電路端子P與B之間接入制動(dòng)電阻，就能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。7MBP100RA060智能電力模塊的接線端子使用的符號(hào)及其含義如表2所示。表2  7MBP100RA060智能電力模

21、塊的接線端子符號(hào)及其含義使用IPM模塊構(gòu)成的變頻器應(yīng)用系統(tǒng)如圖13所示。圖中方框內(nèi)是IPM模塊，模塊內(nèi)的電路見圖12。模塊IPM右側(cè)畫出的是連接電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)電阻的電路，以及整流濾波電路。制動(dòng)電阻連接在端子P與B之間。模塊左側(cè)連接的是控制信號(hào)電路和報(bào)警輸出電路。圖13 IPM模塊在變頻器中的應(yīng)用電路圖13中的應(yīng)用系統(tǒng)使用4組相互絕緣的控制電源，即UCC1、UCC2、UCC3和UCC4。其中逆變橋的上橋臂使用3組，下橋臂和制動(dòng)單元共用1組。這4組控制電源還必須與主電源之間具有良好地絕緣。下橋臂控制電源的GND和主電源的GND已經(jīng)在IPM內(nèi)連接好，在IPM外部絕對(duì)不允許再連接，否則將會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，引起

22、IPM的誤動(dòng)作，甚至可能破壞IPM的輸入電路。04變頻器配套使用的電抗器、濾波器變頻器配套使用的電抗器，通常是由變頻器生產(chǎn)廠家、或其它生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的變頻器專用配套產(chǎn)品，它是變頻器產(chǎn)品的選購件。所謂變頻器選購件，就是變頻器正常銷售出廠時(shí)并不一定向用戶提供的配件，即標(biāo)配以外的器件。而標(biāo)配包括可以獨(dú)立運(yùn)行的變頻器整機(jī)、變頻器說明書、變頻器合格證、包裝箱以及一些必要的專用工具等。這些作為選購件的電抗器在變頻器運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用很多，可以解決一些運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜技術(shù)問題。當(dāng)然有些運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)可以不使用電抗器。一、三相輸入電抗器將三相輸入電抗器L接在電源和變頻器之間，如圖14所示，能限制電網(wǎng)電壓突變和操作電壓引起的電

23、流沖擊，有效地保護(hù)變頻器并能夠改善變頻器的功率因數(shù)，抑制變頻器輸入電網(wǎng)的諧波電流。三相輸入電抗器的外形如圖15所示。圖14 變頻器接入三相輸入電抗器圖15 三相輸入電抗器一般出現(xiàn)如下情況時(shí)應(yīng)使用三相輸入電抗器：1）一條電源供電線路上有多臺(tái)變頻器同時(shí)運(yùn)行，這時(shí)變頻器相互之間會(huì)有明顯的干擾。為了濾除或減輕這種干擾，可使用三相輸入電抗器。2）電源相間電壓不平衡度超過額定電壓的1.8% 。3）給變頻器提供電源的變壓器容量較大，數(shù)值達(dá)到變頻器容量的10倍以上時(shí)。4）其他應(yīng)該使用輸入電抗器的情況。二、三相輸出電抗器與輸入電抗器一樣，三相輸出電抗器的結(jié)構(gòu)也是在三相鐵心上繞制三相線圈，如圖16所示。由于電抗器

24、是長(zhǎng)期接入電路的，所以導(dǎo)線截面積應(yīng)足夠大，允許長(zhǎng)時(shí)間流過變頻器的額定電流。電抗器的電感量以基波電流流經(jīng)電抗器時(shí)的電壓降不大于額定電壓的3%為宜。圖16 三相輸出電抗器如果電動(dòng)機(jī)與變頻器之間的距離無法減小到規(guī)定的數(shù)值以內(nèi)，可以采取在變頻器輸出側(cè)接入輸出電抗器的方法，如圖17所示。這時(shí)可以適當(dāng)延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)與變頻器之間的距離。輸出電抗器可以補(bǔ)償長(zhǎng)線分布電容的影響，并能抑制輸出諧波電流，提高輸出高頻阻抗,有效抑制dv/dt.減低高頻漏電流,起到保護(hù)變頻器,減小設(shè)備噪聲的作用。圖17 輸出電抗器的連接三、直流電抗器直流電抗器又稱平波電抗器，主要用于變流器的直流側(cè)，將疊加在直流電流上的交流分量限定在某一規(guī)定

25、值,保持整流電流連續(xù)性，減小電流脈動(dòng)值,改善輸入功率因數(shù)。一種直流電抗器的外形如圖18所示。圖19所示是接入變頻器電路中的直流電抗器。圖18 直流電抗器圖19 直流電抗器接入四、能量回饋電抗器經(jīng)常工作在發(fā)電狀態(tài)的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，為更好的實(shí)現(xiàn)節(jié)能，把這部分能量進(jìn)行并網(wǎng)或直接通過變頻器直流母線被其他變頻器負(fù)載吸收利用，在此過程中電抗器主要起到濾波、降壓、防止涌流沖擊以及最大限度輸出正弦波電壓和電流的作用，一般用在電梯、港口吊機(jī)、煤礦井架等負(fù)載可能具有位能的場(chǎng)合，能量回饋電抗器采用優(yōu)質(zhì)冷軋硅剛片和高溫導(dǎo)線制作，具有耐動(dòng)熱穩(wěn)定能力強(qiáng)，電感穩(wěn)定、噪音小等特點(diǎn)。圖20所示為一款回饋電抗器的外形圖。圖20

26、回饋電抗器五、輸入、輸出濾波器變頻器濾波器是一種無源低通濾波器，它是基于變頻器在工作時(shí)，對(duì)電網(wǎng)及其他數(shù)字電子設(shè)備產(chǎn)生干擾的頻譜分量電磁兼容性特點(diǎn)而專門設(shè)計(jì)的。能有效抑制沿電源線傳播的傳導(dǎo)干擾。變頻器濾波器有輸入濾波器和輸出濾波器兩種。一種常用的輸入濾波器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖21所示。由圖中可見其主要由線圈、電容器和電阻等構(gòu)成。一種輸入濾波器的外形見圖22。輸出濾波器的外形與此類似。圖21 輸入濾波器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖圖22 輸入濾波器外形圖輸出濾波器與輸入濾波器有一定的區(qū)別，一是線圈的匝數(shù)不同，輸入濾波器線圈的匝數(shù)稍多，這是由于輸出電流中的高次諧波分量頻率較高，等于載波頻率；輸入端的諧波是由于二極管整

27、流電路、電容充電電路形成的，電源對(duì)變頻器的輸入電流實(shí)際上就是電容器的充電電流，這里的諧波頻率略低，因此，繞制輸入濾波器線圈的圈數(shù)稍多于輸出濾波器。兩者之間的第二個(gè)區(qū)別是電路結(jié)構(gòu)不同，各濾波器生產(chǎn)廠商都會(huì)在濾波線圈兩端加接電容器，但在輸出濾波器的電路結(jié)構(gòu)中，靠近變頻器的一側(cè)不允許有電容器，在電動(dòng)機(jī)一側(cè)連接的電容器應(yīng)該串入限流電阻。輸出濾波器的內(nèi)部電路如圖23所示。圖23 輸出濾波器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖輸入電抗器、輸入濾波器、直流電抗器、變頻器、輸出濾波器、輸出電抗器以及與電動(dòng)機(jī)之間的連接關(guān)系如圖24所示。當(dāng)然對(duì)于一個(gè)具體的變頻器應(yīng)用系統(tǒng)來說，最終使用哪些非標(biāo)配的選購件應(yīng)由設(shè)計(jì)人員根據(jù)安裝場(chǎng)所的需求決定

28、。圖24 電抗器、濾波器與變頻器的連接關(guān)系05變頻器的功能參數(shù)設(shè)置方法一、功能參數(shù)設(shè)置的意義變頻器是當(dāng)今先進(jìn)科技的重要成果之一，其核心控制技術(shù)是微電子技術(shù)。變頻器通常選用國(guó)際上檔次較高的16位或32位單片機(jī)做主控芯片，所以必須要有合理的硬件電路，以及性能優(yōu)異的控制程序軟件。由于變頻器面對(duì)眾多需求各異的用戶，所以其程序設(shè)計(jì)時(shí)，某些程序語句的賦值是不確定的，要求用戶根據(jù)應(yīng)用需求，從多個(gè)賦值中選擇一個(gè)適合自己項(xiàng)目運(yùn)行要求的給予確認(rèn)。這就是變頻器應(yīng)用時(shí)必須事先根據(jù)項(xiàng)目要求進(jìn)行功能參數(shù)設(shè)置的緣由。例如，富士G11S變頻器的功能參數(shù)F01，其名稱是“頻率設(shè)定”，即由誰來決定變頻器運(yùn)行的頻率。變頻器給出了011共12種選擇，根據(jù)設(shè)計(jì)和運(yùn)行要求，選擇011中的一個(gè)數(shù)字，即選擇了變頻器輸出頻率變化的依據(jù)。這種對(duì)變頻器功能參數(shù)進(jìn)行賦值選擇的過