变频器的滤波电路

    滤波电路的功能是对整流电路输出的波动较大的电压或电流进行平滑，为逆变电路提供波动小的直流电压或电流。滤波电路可采用大电容滤波，也可采用大电感（或称电抗）滤波。采用大电容滤波的滤波电路能为逆变电路提供稳定的直流电压，故称之为电压型变频器；采用大电感滤波的滤波电路能为逆变电路提供稳定的直流电流，故称之为电流型变频器。    (1)电容滤波电路    ①电容滤波电路。如图4-6所示，电容滤波电路采用容量很大的电容作为滤波元件。工频电源经三相整流电路对滤波电容C充电，在C上充到上正下负的直流电压Ud，然后电容往后级电路放电。这样的充、放电会不断重复，在充电时电容上的电压会上升，放电时电压会下降，电容上的电压有一些波动，电容容量越大，Ud电压波动越小，即滤波效果越好。
    图4-6    电容滤波电路    ②浪涌保护电路。对于采用电容滤波的变频器，接通电源前电容两端电压为0，在刚接通电源时，会有很大的浪涌电流经整流器件对电容充电，这样易烧坏整流器件。为了保护整流器件不被开机浪涌电流烧坏，通常采取一些浪涌保护电路。图4-7是几种常用的浪涌保护电路。    图4-7 (a)所示的电路采用了电感进行浪涌保护。在接通电源时，流过电感L的电流突然增大，L会产生左正右负的电动势阻碍电流，由于电感对电流的阻碍，流过二极管并经L对电容充电的电流不会很大，有效保护了整流二极管。当电容上充得较高电压后，流过L的电流减小，L产生的电动势低，对电流阻碍减小，L相当于导线。    图4-7 (b)所示的电路采用限流电阻进行浪涌保护。在接通电源时，开关S断开，整流电路通过限流电阻R对电容C充电，由于R的阻碍作用，流过二极管并经R对电容充电的电流较小，保护了整流二极管。图中的开关S-般由晶闸管取代，在刚接通电源时，让晶闸管关断（相当于开关断开），待电容上充得较高的电压后让晶闸管导通，相当于开关闭合，电路开始正常工作。    图4-7 (c)所示的电路采用保护电容进行浪涌保护。由于保护电容与整流二极管并联，在接通电源时，输入的电流除了要经过二极管外，还会分流对保护电容充电，这样减小了通过整流二极管的电流。当保护电容充电结束后，滤波电容C上也充得较高的电压，电流仅流过整流二极管，电路开始正常工作。    ③均压电路。滤波电路使用的电容要求容量大、耐压高，若单个电容无法满足要求，可采用多个电容并联增大容量，或采用多个电容串联方法提高耐压。电容串联后总容量虽减小，但每个串联电容两端承受的电压与容量成反比（U1/U2=C2/C1），即电容串联后，容量小的电容两端要承受更高的电压。
    图4-7    几种常用的浪涌保护电路    图4-8电路中采用两个电容C1、C2串联来提高总耐压，为了使每个电容两端承受的电压相等，要求C1、C2的容量相同，这样总耐压就为两个电容耐压之和。如C1、C2耐压都为250V，那么它们串联后就可以承受500V电压。由于电容容量有较大的变化性，即使型号、容量都相同的电容，容量也可能有一定的差别。这样在两电容串联后，容量小的电容两端承受的电压高，易被击穿，该电容击穿短路后，另一个电容会承受全部电压，也会被击穿。为了避免这种情况的出现，往往要在串联的电容两端并联阻值相同的均压电阻，使容量不同的电容两端承受的电压相同。
    图4-8    均压电路    图4-8电路中的电阻R1、R2就是均压电阻，其阻值相同，并且都并联在电容两端。当容量小的电容两端电压高时，该电容会通过并联的电阻放电来降低两端电压，使两个电容两端的电压保持相同。    (2)电感滤波电路    电感滤波电路如图4-9所示，主要采用一个电感量很大的电感L作为滤波元件。其工作原理是：工频电源经三相整流电路后有电流流过电感L，当流过的电流，增大时，L会产生左正右负的电动势阻碍电流增大，使电流慢慢增大；当流过的电流I减小时，L会产生左负右正的电动势，该电动势会产生电流与整流电路送来的电流一起送往后级电路，这样送往后级电路的电流慢慢变小，即由于电感的作用，整流送往逆变电路的电流变化很小。
    图4-9    电感滤波电路