浅析变频器的基本结构构成

变频器（Variable-frequencyDrive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。简言之，变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。实现电机的变速运行的设备。变频器实际上就是一个整流逆变器。它首先是将交流电变为直流电，然后用电子元件对直流电进行开关变为交流电。一般功率较大的变频器用可控硅，并设一个可调频率的装置，使频率在一定范围内可调.用来控制电机的转数，使得转数在一定的范围内可调。如图1所示，变频器一般由整流电路、直流中间电路、逆变电路、控制电路等几大部分构成。

图1  变频器的结构构成

其中控制电路完成对主电路的控制，整流电将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。

1.整流电路

它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。目前大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。

2.中间电路

在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。有以下三种作用：

a.使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。

b.通过开关电源为各个控制线路供电。

c.配置滤波或制动装置以提高变频器性能。

 变频器电路构成

3.逆变电路

将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。

4.控制电路

控制电路有：给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。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。

（1）运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。

（2）电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。

（3）驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。

（4）速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。

（5）保护电路：检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。

主要功能是：

a.利用信号来开关逆变器的半导体器件。

b.提供操作变频器的各种控制信号。

c.监视变频器的工作状态，提供保护功能。

随着我国节能行业的加速发展以及工业自动化程度的不断提高，变频器也将得到了更为广泛的应用。