变频技术的基本类型

滤波电路
整流电路输出是脉动直流电压。要想得到稳恒的 直流电压，必须加以滤波。 CF1和CF2为滤波电 容。滤波电路的作用是滤除整流后的电压纹波。 此外，还具有在整流器和逆变器之间的去耦作用， 消除相互干扰。由于电解电容器的容量和耐压值 的限制，滤波电容通常采用多个电容器串并联成 一组。因为大电解容器的电容量存在着离散性， 所以CF1和CF2的容量不一定完全相等。其结果是 两组电容器所承受的电压Ud1和Ud2不平衡，使得 承受电压较高的一组电容器容易击穿。为使CF1和 CF2两端电压相等，在CF1和CF2各并联一只阻值 相等的电阻R1和R2，以均衡CF1和CF2两端电压。
SPWM调制技术
PWM方法源于无线电中的载波调制技术。 在交流异步电动机变频调速中，通常采用 正弦波脉冲宽度调制（Sinusoidal PWM） 方法，简称SPWM。在PWM中，如果脉冲 宽度和占空比的大小，按正弦规律分布， 则为正弦波脉宽调制（SPWM）。从脉宽 调制的极性来看，有单极性调制和双极性 调制两种方法。
单极性调制原理
三角波单极性调制SPWM原理如图3-3所示。以 正弦波USi 作为参考调制信号,用三角波Uti 作为 载波信号。如果正弦波信号和三角信号都是正 极性信号，称为单极性SPWM调制。图3-3中， 在比较器A的“+”端输入正弦波参考调制信号电 压USi，在A的“-” 端输入三角波载频信号电压 Uti。当 USi> Uti时，电压比较器A输出高电平。 当USi< Uti时，电压比较器A输出低电平。在电 压比较器A输出端就得到了SPWM电压脉冲序 列。在SPWM脉冲序列中，各脉冲的幅度相等， 而脉冲宽度不等。
将上述SPWM波形应用到图3-1所示的电路 中，在正弦参考调制信号和三角波载波信 号的交叉点时刻控制IGBT的导通与关断。 正半周时，将SPWM信号加到VT1和VT4基 极，使VT1和VT4按照脉冲电平及规律进行 通断工作。此时，VT2和VT3关断。负载电 流由“a”到“b”。在负半周时，将SPWM信 号加到VT2和VT3基极，使VT2和VT3按照 脉冲电平及规律进行通断工作，此时，VT1 和VT4关断。负载电流由”b”到“a”。可见， 流经负载的电流是正负交替的交流电。
目前，较普遍的变频调速系统是恒幅脉宽调制（PWM）变频 电路。三相或单相交流电压经整流器整流滤波后得到直流电压， 将这个恒定的直流电压输入逆变器，调节逆变器的脉冲宽度和 输出频率来实现调压调频的双重任务。 在频率一定时如果可调宽度增加则电压平均值增加。也就是增 大了占空比 如图3-1所示为单相逆变电路，其实质是直流斩波器，电路以 IGBT为逆变管。通过控制逆变管VT1、VT4和VT2、VT3的交 替导通和关断时间，达到控制逆变电器的输出波形与频率的目 的。图3-2所示为单相逆变器输出波形，由图3-2可以看出逆变 管VT1，VT4在基波频率的正半周多次重复（图中画出7次导 通关断）导通与关断，而逆变管VT2、VT3在负半周内也同样 导通和关断同样次数，如果使逆变管导通的时间间隔象正弦函 数一样变化，逐渐增大，再逐渐减小；而等幅不等宽的脉冲电 压面积，接近于所对应正弦波电压面积，则逆变器的输出电压 将很接近基波电压，高次谐波电压将大为减小。若采用高速开 关器件和计算机控制，使逆变器的输出脉冲次数增多，逆变器 输出电压则更为理想，因此PWM型逆变电路广泛用于交流异 步电动机变频调速。
变频器的组成
变频器按变换方式可分两大类，即 交—交变频器和交—直—交变频器。 交—交变频器 交—交变频器是将电网工频交流电变 换成为频率和电压连续可调的交流电。 图3-6所示为单相交—交变频器主电 路原理示意图。由图中可以看出，控 制正组桥和反组桥交替的导通，在负 载上就可以产生新的电压和频率的交 流电。因为没有中间直流环节，所以， 能量转换效率高。但输出频率较低， 一般为0~25HZ, 它广泛应用于大功率 的三相异步电动机和同步电动机低速 下变频调速。但由于交—交变频器输 交—交变频器可分为 出频率低和功率因数低，其应用受到 1、方波型交—交变频器 2、正弦波型交—交变频器 制约。
限流电路 指示电路
均 压 电 阻
整流电路
在SPWM变频器中，大多采用桥式全波整 流电路。在中小型变频器中，整流器件采6组成了三相桥式不 可控全波整流电路。通常小功率变频器多 采用单相220V整流。大功率变频器通常采 用380V整流。当输入交流电压为380V时， 整流后的脉动直流峰值电压可达537V，平 均电压可达515V。
变频器发展趋势
1．智能化 2．专业化 3．模块化 4．环保化
变频器功能与应用
1．节能 2．自动控制 3 . 提高产品质量
PWM变频调速控制技术
脉宽调制技术（Pulse Width Modulation PWM）是变频器的控制技术之一。各种逆 变电路多采用PWM技术，这种技术也是自 动控制中常用的技术手段之一。PWM控制 方式，就是对逆变电路开关器件的通断进 行控制，使输出端得到一系列幅值相等而 宽度不同的方波脉冲。通过控制这些方波 脉冲的宽度和占空比来调节平均电压。
由图3-4可知，脉冲宽度也就是开关器件的导通 关断时间，它取决于两个比较电压USi和Uti 的 交叉点及交叉点之间的距离（时间）。在这个 序列脉冲中，占空比是按正弦规律变化的。所 以脉冲序列的瞬时电压平均值也是正弦规律。 但采集两个比较电压USi和Uti 的交叉点及交叉 点之间的距离是非常困难的。只有采用计算机 技术，才能在较短的时间内，计算出正弦波与 三角波的所有的交叉点，并且使逆变器的功率 开关器件按各交叉点所规定的时刻有序导通或 关断。
交—直—交变频器的组成
交—直—交变频器是先 将电网工频交流电经过 整流器变换成直流电， 再经过逆变器变换成电 压和频率任意可调的交 流电。交—直—交变频 器是应用最为广泛的变 频器。它由主电路和控 制电路组成，主电路包 括整流器，中间直流环 节和逆变器，其基本组 成如图3-7所示。
变频器主电路
1 .交—直变换环节 交—直变换电路就 是整流滤波电路。 其任务是将工频电 源的三相或单相交 流电变换成稳恒的 直流电。因整流后 的直流电压比较高， 其电路结构具有特 殊性。交—直变换 电路如图3-8所示。