变频器的基本组成

    ①整流器    首先是将单相或三相交流电源通过整流器并经电容滤波后形成幅值基本稳定的直流电压加在逆变器上，变频器中采用二极管不可控桥式整流电路方案的占绝大多数，由于不必设置相应的控制电路，所以控制简单，成本也较低。经整流后的平均直流电压可用式(1-2)表示。    UD =1. 35UL =1. 35×380=513V    (1-2)    式中，UL为电源的线电压。    理论上讲，二极管整流器的原侧功率因数应该接近于1，但实际上由于中间直流回路采用大电容作为滤波，其值小于1。整流器的输入电流实际上是电容器的充电电流，呈较为陡峻的脉冲波，其谐波分量较大。虽然其基波功率因数接近于1，但总功率因数却不可能是1。    高次谐波电流造成的不良影响有两个方面。变频器整流及滤波电路如图1-2所示。
    图1-2    变频器整流及滤波电路    a．占用电网容量。一般情况下应考虑电源设备的裕量。    b．引起电网电压波形畸变。电网容量越大，观察到的电流波形越陡峻，畸变越严重。同时畸变程度与变频器的负载大小有关。由于电流、电压波形的畸变，供电线路上的其他设备必然受到影响，引起过热、噪声、振动甚至误工作。变频器的应用日益增多，对电网的污染问题不容忽视。    ②逆变器    逆变器是完成将直流电变换为交流电过程的装置。其动作原理可用图1-3所示的机械开关动作来说明。
    图1-3    单相逆变桥原理    由图1-3可知，当开关V1、V2与V3、V4轮流闭合和打开时，在负载上即可得到波形图的交流电压，完成直流到交流的逆变过程。用具有相同功能的电力半导体器件取代机械开关，即得到单相逆变电路，改变逆变器开关元件的导通与截止时间，就可以改变输出电压的频率，如图1-4所示。    实际应用中变频器采用三相逆变电路，最常见的结构形式是利用六个半导体主开关器件组成的三相桥式逆变电路，如图1-5所示。有规律地控制六个逆变器开关器件的导通与截止，就可把直流电逆变成三相交流电，使逆变器输出端获得一定形状的矩形脉冲波形。在这里，通过改变矩形脉冲的宽度控制其电压幅值；通过调节开关的通断速度就可调节交流电频率，从而在逆变器上同时进行输出电压和频率的控制，满足了变频调速对U/f的协调控制的要求。三相逆变电路及其输出电压见图1-6。
    图1-4    变频方法
    图1-5    三相逆变桥原理
    图1-6    三相逆变电路及其输出电压    ③中间直流环节    由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载。无论电动机处于电动还是发电制动状态，其功率因数不会为1。因此在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换。这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件（电容器或电抗器）来缓冲。所以常将中间直流环节称为中间直流储能环节。