变频器的直-交逆变工作原理

    逆变是将直流电转变为交流电的过程，逆变器是把直流电(DC)变成为交流电(AC)的装置，是交-直-交变频器的核心部分。

   1)逆变原理

   (1)直流电变换成交流电的方法。如图1-25所示，电路中用灯假设电动机负载。连接到DC电源上的4个开关S1到S4交替地通断，其电流波形如图1-26所示。

    图1-25    交流电的产生

    图1-26    电流波形

    分析：

    ①接通S1、S4，电流按A方向方向流过灯L。

    ②接通S2、S3，电流按B方向方向流过灯L。

    这样交替地通断S1、S4和S2、S3开关组就产生交流电，流过灯L的电流方向也交替换向。

   (2)改变频率的方法。通过改变开关通断的时间可以改变频率。例如，S1、S4接通0. 5s后S2、S3接通0.5s，交替进行就会产生1s换向一次的交流电，即频率为1Hz的交流电，如图1-27所示。

    图1-27    1Hz AC波形

    图1-28    频率

    一般S1、S4和S2、S3接通相同的时间，假设在一个周期内持续时间共为t0（如图1-28所示），则频率f为

    (3)三相交流电的转换。三相逆变器的等效电路如图1-29所示。

    图1-29    三相逆变器的等效电路

    如图1-30所示，依次通断开关S1~S6，在U-V、V-W及W-U端会产生等效于逆变器的脉冲波形，该矩形波AC电压向电动机供电。通过改变开关通断周期，就可以得到要求的电动机供电频率；而通过改变DC电压，则可以改变电动机的供电电压。

   2)逆变器电路的构成

    如图1-31所示，用6个晶体管代替6个开关构成逆变器电路，该电路连接三相电动机，晶体管的交替通断电使电动机运转，通过改变晶体管接通顺序，就可以改变电动机的旋转方向。

    图1-30    三相交流电压的产生

    图1-31    晶体管逆变电路

    晶体管有3个引脚：集电极(C)、发射极(E)和基极(B)（栅极G，IGBT）。当基极无信号时，C、E两端断路（开关断开）；当基极有信号时，C、E两端接通（开关合上）。即晶体管像开关S那样，快速地完成通断功能，如图1-32所示。

    图1-32    晶体管

    艾特贸易网提示：

    逆变过程与整流过程相反，分为有源逆变和无源逆变两种。两者之间的区别是：有源逆变是把直流电逆变为电源同频率的交流电反送到电网中去；无源逆变则是将直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载。