变频器的中间电路

    变频器的直流侧是连接变频器整流电路和逆变电路的中间电路部分，主要实现滤波和制动两大功能。整流电路输出的电压是脉动的，需要进行滤波，以获得恒流（电流型）或恒压（电压型）电源。直流侧为电压型电路的滤波原理如图3.19所示。
    图3.19    电压型电路滤波原理    电容Cd一般是容量较大的电解电容。主要作用为稳定直流电压，兼有吸收来自交流侧无功功率的作用。电感L2和电容C2组成串联谐振滤波器，用来吸收2次侧谐波电流。通过对L2和C2的设置，使其谐振于2倍的基波频率，这样，2次谐波电流就无法流通到后续电路中去了。    图3.20所示为直流侧为电流型电路的滤波原理。电感Cd为大电感。主要作用为稳定直流电流，兼有吸收来自交流侧无功功率的作用。电感L2和电容C2组成并联谐振滤波器，用来吸收二次侧谐波电压。通过对L2和C2的设置，使其谐振于2倍的基波频率，这样，2次谐波电压就无法流通到后续电路中去了。    变频器所带的电动机负载如果工作于再生制动区域（第Ⅱ象限）时，再生能量可储存于直流侧的储能电力电容器中，使直流侧电压升高。当再生能量过大时必须采取手段对再生能量进行处理，以免直流侧电压升高超过允许的值。在变频器中常见的对再生能量的处理方式主要有两种：一种是使电力电容器储存的能量回馈至电网，称回馈制动方式；另一种是设置制动单元将多余的能量消耗掉，称动力制动方式。    利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电动机的再生电能的方式，称为动力制动或再生制动。图3.21所示为其控制单元的电路结构。制动单元也是中间电路的主要环节，它介于整流器和逆变器之间，图中的制动单元包括晶体管VTB、二极管VDB和制动电阻RB。如果回馈能量较大或要求强制动，还可以选用接于H、G两点上的外接制动电阻REB。当电动机制动时，能量经逆变器回馈到直流侧，使直流侧滤波电容上的电压升高，当该值超过设定值时，即自动给VTB施加基极信号，使之导通，将RB(REB)与电容器并联，则存储于电容中的再生能量经RB(REB)消耗掉。已选购动力制动单元的变频器，可以通过特定功能码进行设定。大多数变频器的软件中预置了这类功能。此外，图3.21中的VTB、VDB一般设置在变频器箱体内。新型IPM模块，甚至将制动用IGBT集成在其中。制动电阻一般置于柜外，无论是动力制动单元还是制动电阻，在订货时均需向厂家特别注明，是作为选购件提供给用户的。
    图3.20    电流型电路滤波原理
    图3.21    动力制动电路简图    上面述及的动力制动，电动机均处于再生发电状态。传统的异步电动机能耗制动，即异步电动机定子加直流的情况下，转动着的转子产生制动力矩，使电动机速停。这种方式在变频调速中也有应用，在资料中称为“DC制动”，即由变额器输出直流的制动方式。当变频器向异步电动机的定子通直流电时（逆变器某几个元件连续导通），异步电动机便进入能耗制动状态。此时，变频器的输出频率为零，异步电动机的定子产生静止的恒幅磁场，转动着的转子切割此磁场产生制动转矩。电动机存储的动能转换成电能消耗于异步电动机的转子回路中。这种制动方式主要用于：一是准确停车的控制；二是制止启动前电动机由外因引起的不规则自由旋转。如风机，由于风筒中的风压作用而自由旋转，甚至可能反转，启动时可能会产生过流故障。