交-直-交变频器的逆变电路

    1．逆变电路的结构

    逆变电路由图1-38a中的开关器件V1~V6构成，称为逆变桥。其功能是把直流电压转换成频率和电压都可调的三相交变电压。目前，中小容量的变频器中，逆变桥所用的开关器件大多是IGBT管。

    逆变电路实际输出线电压的波形是经过SPWM调制后的高频高压脉冲系列，所有脉冲的振幅值都等于直流电压UD，如图b所示。但就宏观效果而言，它和图c所示的正弦波是等效的。因此，在分析问题时，为了便于理解，把逆变电路的输出线电压就看成是图c所示的正弦电压。

    图1-38    逆变电路的结构

   a)逆变电路b)输出电压实际波形c)输出电压等效波形

    2．反向二极管的作用

    逆变桥中，每个逆变管旁边，都要反并联一个二极管，如图1-39中之VD7和VD10所示。以一个桥臂为例，它们的作用说明如下：

    图1-39    逆变桥反并联二极管的作用

    如前述，异步电动机定子绕组的等效电路是电阻、电感电路，其电流的变化滞后于电压，如图中右上角所示。图中：

   0~t1段：电流i与电压u的方向相反，是绕组的自感电动势（即反电动势）克服电源电压在作功（磁场作功）。这时的电流将通过反并联二极管流往直流回路，向滤波电容器充电。如果没有反并联二极管，则因为逆变管只能单方向导通，这段时间内的电流无路可通，电流的波形将发生畸变。

   t1~t2：电流i与电压u的方向相同，是电源电压克服绕组的自感电动势在作功（电源作功）。这时的电流是滤波电容器向电动机放电的电流。

    大家知道，在电阻、电感电路中，存在着电源和磁场之间进行能量交换的过程。而在变频调速系统中，电动机的磁场能量并不直接和电源能量进行交换，而只是和直流回路中的滤波电容之间进行能量交换。因此，电动机的功率因数和变频器输入侧的功率因数之间并无关联。这是变频器输出电路的工作特点。