一、內(nèi)部主電路結(jié)構(gòu)

       采用“交-直-交”結(jié)構(gòu)的低壓變頻器，其內(nèi)部主電路由整流和逆變兩大部分組成，如圖1所示。從R、S、T端輸入的三相交流電，經(jīng)三相整流橋（由二極管D1～D6構(gòu)成）整流成直流電，電壓為UD。電容器C1和C2是濾波電容器。6個IGBT管（絕緣柵雙極性晶體管）V1～V6構(gòu)成三相逆變橋，把直流電逆變成頻率和電壓任意可調(diào)的三相交流電。

圖1 變頻器內(nèi)部主電路

二、均壓電阻和限流電阻

       圖1中，濾波電容器C1和C2兩端各并聯(lián)了一個電阻，是為了使兩只電容器上的電壓基本相等，防止電容器在工作中損壞（目前，由于技術(shù)的進(jìn)步，低壓（380V）變頻器的電解電容大多數(shù)可以不需要串聯(lián)使用了）。在整流橋和濾波電容器之間接有一個電阻R和一對接觸器觸點KM，其緣由是：變頻器剛接通電源時，濾波電容器上的電壓為0V，而電源電壓為380V時的整流電壓峰值是537V，這樣在接通電源的瞬間將有很大的充電沖擊電流，有可能損壞整流二極管；另外，端電壓為0的濾波電容器會使整流電壓瞬間降低至0V，形成對電源網(wǎng)絡(luò)的干擾。為了解決上述問題，在整流橋和濾波電容器之間接入一個限流電阻R，可將濾波電容器的充電電流限制在一個允許范圍內(nèi)。但是，如果限流電阻R始終接在電路內(nèi)，其電壓降將影響變頻器的輸出電壓，也會降低變頻器的電能轉(zhuǎn)換效率，因此，濾波電容器充電完畢后，由接觸器KM將限流電阻R短接，使之退出運行。

三、主電路的對外連接端子

       各種變頻器主電路的對外連接端子大致相同，如圖2所示。其中，R、S、T是變頻器的電源端子，接至交流三相電源；U、V、W為變頻器的輸出端子，接至電動機；P+是整流橋輸出的+端，出廠時P+端與P端之間用一塊截面積足夠大的銅片短接，當(dāng)需要接入直流電抗器DL時，拆去銅片，將DL接在P+和P之間；P、N是濾波后直流電路的+、-端子，可以連接制動單元和制動電阻；PE是接地端子。

圖2 主電路對外連接端子

四、變頻系統(tǒng)的共用直流母線

       電動機在制動（發(fā)電）狀態(tài)時，變頻器從電動機吸收的能量都會保存在變頻器直流環(huán)節(jié)的電解電容中，并導(dǎo)致變頻器中的直流母線電壓升高。如果變頻器配備制動單元和制動電阻（這兩種元件屬于選配件），變頻器就可以通過短時間接通電阻，使再生電能以熱方式消耗掉，稱做能耗制動。當(dāng)然，采取再生能量回饋方案也可解決變頻調(diào)速系統(tǒng)的再生能量問題，并可達(dá)到節(jié)約能源的目的。而標(biāo)準(zhǔn)通用PWM變頻器沒有設(shè)計使再生能量反饋到三相電源的功能。如果將多臺變頻器的直流環(huán)節(jié)通過共用直流母線互連，則一臺或多臺電動機產(chǎn)生的再生能量就可以被其他電動機以電動的方式消耗吸收。或者，在直流母線上設(shè)置一組一定容量的制動單元和制動電阻，用以吸收不能被電動狀態(tài)電動機吸收的再生能量。若共用直流母線與能量回饋單元組合，就可以將直流母線上的多余能量直接反饋到電網(wǎng)中來，從而提高系統(tǒng)的節(jié)能效果。綜上所述，在具有多臺電動機的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，選用共用直流母線方案，配置一組制動單元、制動電阻和能量回饋單元，是一種提高系統(tǒng)性能并節(jié)約投資的較好方案。

       圖3所示為應(yīng)用比較廣泛的共用直流母線方案，該方案包括以下幾個部分。

圖3 變頻器的公用直流母線

1.三相交流電源進(jìn)線

       各變頻器的電源輸入端并聯(lián)于同一交流母線上，并保證各變頻器的輸入端電源相位一致。圖3中，斷路器QF是每臺變頻器的進(jìn)線保護(hù)裝置。LR是進(jìn)線電抗器，當(dāng)多臺變頻器在同一環(huán)境中運行時，相鄰變頻器會互相干擾，為了消除或減輕這種干擾，同時為了提高變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)，接入LR是必須的。

2.直流母線

       KM是變頻器的直流環(huán)節(jié)與公用直流母線連接的控制開關(guān)。FU是半導(dǎo)體快速熔斷器，其額定電壓可選700V，額定電流必須考慮驅(qū)動電動機在電動或制動時的最大電流，一般情況下，可以選擇額定負(fù)載電流的125%。

3.公共制動單元和（或）能量回饋裝置

       回饋到公共直流母線上的再生能量，在不能完全被吸收的情況下，可通過共用的制動電阻消耗未被吸收的再生能量。若采用能量回饋裝置，則這部分再生能量將被回饋到電網(wǎng)中，從而提高節(jié)能的效率。

4.控制單元

       各變頻器根據(jù)控制單元的指令，通過KM將其直流環(huán)節(jié)并聯(lián)到共用直流母線上，或是在變頻器故障后快速地與共用直流母線斷開。

02變頻器的外接主電路

一、外接主電路結(jié)構(gòu)

       變頻器的外接主電路如圖4所示。三相交流電源經(jīng)斷路器QF、交流接觸器KM與變頻器的電源輸入端R、S、T連接；變頻器的輸出端U、V、W則與電動機直接相連，這時電動機的保護(hù)由變頻器完成。這里的斷路器作用有：一是變頻器停用或維修時，可通過斷路器切斷與電源之間的連接；二是斷路器具有過電流和欠電壓等保護(hù)功能，可對變頻器起一定的保護(hù)作用。而接觸器可通過按鈕開關(guān)方便地控制變頻器的通電與斷電，同時，當(dāng)變頻器或相關(guān)控制電路發(fā)生故障時可自動切斷變頻器的電源。

圖4 變頻器的外接主電路

二、相關(guān)元件的選擇

       變頻器輸出端與電動機之間是否需要配置交流接觸器，這要根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境來確定。一般情況下，一臺變頻器控制一臺電動機，且不要求與工頻進(jìn)行切換時，變頻器與電動機之間不要使用接觸器，如圖4所示。而一臺變頻器驅(qū)動多臺電動機時，則每臺電動機必須有單獨控制的接觸器，并選配合適的熱繼電器FR對電動機進(jìn)行保護(hù)，具體電路如圖5所示。有時雖然一臺變頻器僅驅(qū)動一臺電動機，但有可能在變頻與工頻之間切換運行，這時也應(yīng)在變頻器與電動機之間配置接觸器KM3和熱繼電器FR。如圖6所示。接觸器KM3在電動機工頻運行時用于切斷變頻器輸出端與電源之間的連接；熱繼電器FR可在工頻運行時對電動機進(jìn)行保護(hù)。

圖5 一臺變頻器驅(qū)動多臺電動機

圖6 變頻與工頻切換

三、變頻器與電動機之間的允許距離

       變頻器的輸出電壓宣稱是正弦交流電，而實際上輸出的是電壓脈沖序列，其頻率等于載波頻率，約幾kHz~20kHz，幅值等于直流回路電壓平均值，當(dāng)變頻器與電動機之間的連接線很長時，導(dǎo)線的分布電感和線間分布電容的作用將不可忽視，線間分布電容與電動機的漏磁電感之間有可能因接近于諧振點而導(dǎo)致電動機的輸入電壓偏高，使電動機損壞，或運行時發(fā)生振動。因此，變頻器與電動機之間的允許距離（允許導(dǎo)線長度）受到了限制。由于各種變頻器內(nèi)部采用了不同的技術(shù)方案，所以其允許距離也有區(qū)別。表1是幾種變頻器與電動機之間允許距離規(guī)定值。

表1 幾種變頻器關(guān)于電動機導(dǎo)線允許長度的規(guī)定

03變頻器中的IGBT與功能模塊

一、IGBT簡介

1.IGBT的技術(shù)特點

       GTO（門極關(guān)斷晶閘管）和GTR（電力晶體管）是電流驅(qū)動器件，具有很強的通流能力，而它們的開關(guān)速度較慢，所需驅(qū)動功率大，驅(qū)動電路復(fù)雜。電力MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)是單極型電壓驅(qū)動器件，它的開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動功率小，驅(qū)動電路簡單。因此這兩種器件各有其優(yōu)缺點。

       IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）綜合了GTR與MOSFET的優(yōu)點，是以達(dá)林頓結(jié)構(gòu)組成的一種新型電力電子器件，其主體部分與晶體管相同，有集電極C和發(fā)射極E，具有通流電流大，驅(qū)動功率小，驅(qū)動電路簡單，開關(guān)速度快等良好的特性，自從20世紀(jì)80年代開始投入市場，應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴展，目前已經(jīng)取代GTR和GTO，成為大、中功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件，該器件的工作電壓和電流容量也在逐漸提高。

IGBT是GTR和MOSFET相結(jié)合的一種新器件，它的輸入端和場效應(yīng)晶體管相同，是絕緣柵結(jié)構(gòu)，圖7所示為IGBT的內(nèi)部等效電路以及它的圖形符號。

圖7 IGBT內(nèi)部等效電路及圖形符號

2.IGBT的技術(shù)參數(shù)

IGBT的主要技術(shù)參數(shù)有如下幾個：

       1）集電極最大允許電流ICM：IGBT在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，允許持續(xù)通過的最大電流。

       2）柵極驅(qū)動電壓UGE：施加在柵極與發(fā)射極之間的電壓。在變頻器應(yīng)用電路中，使IGBT飽和導(dǎo)通的UGE為12V～20V，而當(dāng)IGBT截止時，UGE為-15V～-5V。

       3）集電極-發(fā)射極額定電壓UCEX：IGBT的柵極-發(fā)射極短路、管子處在截止?fàn)顟B(tài)下集電極與發(fā)射極之間能承受的最大電壓。

       4）開通時間與關(guān)斷時間：電流從10%ICM上升到90%ICM所需要的時間，稱作開通時間，用tON表示；電流從90%ICM下降到到10%ICM所需要的時間，稱作關(guān)斷時間，用tOFF表示。ICM是IGBT集電極最大允許電流值。

       5）集電極-發(fā)射極飽和電壓UCES：IGBT在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，集電極與發(fā)射極之間的電壓降。

       6）漏電流ICEO：IGBT在截止?fàn)顟B(tài)下的集電極電流。

3.IGBT的使用注意事項

       隨著電子技術(shù)及計算機控制技術(shù)的發(fā)展，IGBT正日益廣泛地應(yīng)用于小體積、低噪聲、高性能的電源、通用變頻器和電機控制、伺服控制、不間斷電源（UPS）等場合。IGBT在使用過程中，應(yīng)注意如下問題：

       1）一般IGBT的驅(qū)動級正向驅(qū)動電壓ＵGE應(yīng)保持在15V～20V，這樣可使IGBT的飽和電壓較小，損耗降低，避免損壞管子。

       2)關(guān)斷IGBT的柵極驅(qū)動電壓-ＵGE應(yīng)大于5V，若這個負(fù)電壓值太小，集電極電壓變化率du/dt可能使管子誤導(dǎo)通或不能關(guān)斷。

       3)柵極和驅(qū)動信號之間應(yīng)加一個柵極驅(qū)動電阻RG，該電阻的阻值與管子的額定電流有關(guān)，可以在IGBT使用手冊中查到。如果不加這個電阻，管子導(dǎo)通瞬間，可能產(chǎn)生電流和電壓顫動，增加開關(guān)損耗。

       4)設(shè)備短路時，IC電流會急劇增加，使ＵGE產(chǎn)生一個尖脈沖，這個尖脈沖會進(jìn)一步增加IC電流，形成正反饋。為了保護(hù)管子，可在柵極—發(fā)射極間加一個穩(wěn)壓二極管，鉗制G-E電壓突然上升。當(dāng)驅(qū)動電壓為15V時，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值可以為16V。

二、變頻器中的模塊逆變電路

       在變頻器中，由IGBT以及相應(yīng)的驅(qū)動控制、保護(hù)電路構(gòu)成完整的逆變電路，實現(xiàn)將直流電逆變?yōu)榻涣麟姷墓δ堋Ｄ孀冸娐房梢杂煞至⒃�器件或具有各種功能的模塊電路構(gòu)成。隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，分立元器件構(gòu)成的逆變電路已經(jīng)退出歷史舞臺。

1.IGBT模塊

       在變頻器的應(yīng)用電路中，通常在IGBT的旁邊反向并聯(lián)一個二極管，而且經(jīng)常做成模塊形式，圖8所示就是各種結(jié)構(gòu)的IGBT模塊。

圖8 幾種結(jié)構(gòu)的IGBT模塊

2.EXB系列IGBT驅(qū)動模塊及其應(yīng)用

       富士EXB系列IGBT驅(qū)動模塊是目前國內(nèi)市場應(yīng)用較多的驅(qū)動模塊，該系列中一款驅(qū)動模塊與IGBT的連接電路如圖1-11所示，圖中方框內(nèi)的電路就是EXB驅(qū)動模塊，方框邊線上的數(shù)字是模塊的引腳編號。模塊的2腳和9腳是20V的工作電源，2腳為正；3腳是模塊的驅(qū)動輸出端，在模塊內(nèi)連接由晶體管V1、V2組成的推挽電路的中點，對外經(jīng)柵極電阻RG連接IGBT的柵極；在2腳和9腳之間，電阻R1和穩(wěn)壓管VS穩(wěn)壓一個5V電壓，經(jīng)模塊1腳與IGBT管的發(fā)射極連接；模塊的6腳與IGBT管的集電極連接，用于進(jìn)行過電流保護(hù)。

        CPU的控制信號從15腳和14腳輸入。當(dāng)15腳和14腳之間有輸入信號時，該輸入信號經(jīng)隔離、放大器A放大，在a點形成高電位，使V1導(dǎo)通，V2截止，此時2腳的20V電壓經(jīng)V1、3腳、RG連接到IGBT的柵極G，使柵極G的電位為20V，而發(fā)射極E與1腳的5V連接，所以IGBT的柵極與發(fā)射極之間電壓UGE=+20V-5V=+15V，IGBT飽和導(dǎo)通。

       當(dāng)15腳和14腳之間的輸入信號為0時，a點為低電位，此時V1截止，V2導(dǎo)通，模塊的3腳經(jīng)V2與9腳的0V連接，這時的情況相當(dāng)于IGBT的柵極為0V，發(fā)射極為5V，因此UGE=-5V。IGBT截止。

       以上過程實現(xiàn)了驅(qū)動模塊對IGBT的驅(qū)動控制。

3.IGBT的柵極電阻RG

       在圖9中，IGBT的柵極接有一個電阻RG，這個電阻的選擇非常重要，這是因為IGBT管的柵極G和發(fā)射極E之間存在著寄生的結(jié)電容CGE，這個電容的充放電將影響到IGBT的工作。RG阻值大，將延長IGBT的開通和關(guān)斷時間；RG阻值太小，IGBT關(guān)斷太快，將使IGBT的C、E極電壓迅速從飽和導(dǎo)通狀態(tài)時的低于3V上升到約為500V以上，這將通過集電極和柵極之間的結(jié)電容UCG產(chǎn)生反饋電流iCG，對IGBT的關(guān)斷起到阻礙作用，甚至發(fā)生誤導(dǎo)通。因此，柵極電阻RG的連接是必須的，不可缺少的。

圖9 富士EXB系列驅(qū)動模塊與IGBT的連接電路

       柵極電阻的大小應(yīng)嚴(yán)格按照IGBT的說明書選取。

4.驅(qū)動模塊輸出信號的放大

       IGBT是電壓控制型器件，其柵極與發(fā)射極之間的輸入阻抗很大，吸收信號源的電流和消耗的驅(qū)動功率也很小，但由于柵極G與發(fā)射極E之間存在著結(jié)電容CGE，在驅(qū)動信號作用下，也會吸收電流。容量越大的IGBT，CGE也越大，吸收的電流也越大，而驅(qū)動模塊輸出電流有時不足20mA，甚至只有幾mA，所以對于在大容量變頻器中使用的IGBT，驅(qū)動模塊輸出的驅(qū)動信號需要進(jìn)行放大，如圖10所示。

圖10 驅(qū)動模塊輸出驅(qū)動信號的放大電路

       在圖10中，驅(qū)動模塊輸出端3腳與IGBT柵極之間接入了由V3和V4組成的推挽放大電路，將驅(qū)動信號進(jìn)行再次放大，從而滿足大容量IGBT的驅(qū)動需求。

5.智能電力模塊IPM

       智能電力模塊IPM是電力集成電路的一種，有時也稱作智能電力集成電路SPIC。

       電力電子器件和配套的控制電路，過去都是分立元器件的電路裝置，而今隨著半導(dǎo)體技術(shù)及其相應(yīng)工藝技術(shù)的成熟，已經(jīng)可以將電力電子器件及其配套的控制電路集成在一個芯片上，形成所謂的電力集成電路。這種電路能集成電力電子器件、有源或無源器件、完整的控制電路、檢測與保護(hù)電路，由于它結(jié)構(gòu)緊湊、集成化程度高，從而避免了分布參數(shù)、保護(hù)延遲等一系列技術(shù)問題。

       下面介紹變頻器中較常用的以IGBT為主開關(guān)器件的IPM。目前幾十千瓦以下的變頻器已經(jīng)開始采用這種集成度高、功能強大的器件IPM。富士公司R系列IPM的型號含義如圖11所示。

圖11 富士智能電力模塊IPM型號含義

       圖12所示為富士7MBP100RA060智能電力模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。模塊內(nèi)部包含7個IGBT和7個功率二極管。其中IGBT1～I(xiàn)GBT6構(gòu)成三相逆變橋，VDF1～VDF6是與6個IGBT反向并聯(lián)的回饋二極管。動力制動由IGBT7作為開關(guān)管，VDW是它的續(xù)流二極管。模塊的16腳ALM端是報警信號輸出端，可對模塊的短路、控制電源欠電壓、IGBT及VDF過電流、VDW過電流、IGBT芯片過熱、外殼過熱等各種運行異常實施保護(hù)，當(dāng)ALM端有報警信號輸出時，IGBT的電流通路被封鎖，IPM受到保護(hù)。

圖12 富士7MBP100RA060智能電力模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

       由于IPM內(nèi)部的驅(qū)動電路是專門針對內(nèi)部的IGBT設(shè)計的，因此具有最佳的驅(qū)動條件。IPM還內(nèi)含制動電路，即由IGBT7等電路組成，只要在外電路端子P與B之間接入制動電阻，就能實現(xiàn)制動。

        7MBP100RA060智能電力模塊的接線端子使用的符號及其含義如表2所示。

表2 7MBP100RA060智能電力模塊的接線端子符號及其含義

        使用IPM模塊構(gòu)成的變頻器應(yīng)用系統(tǒng)如圖13所示。圖中方框內(nèi)是IPM模塊，模塊內(nèi)的電路見圖12。模塊IPM右側(cè)畫出的是連接電動機、制動電阻的電路，以及整流濾波電路。制動電阻連接在端子P與B之間。模塊左側(cè)連接的是控制信號電路和報警輸出電路。

圖13 IPM模塊在變頻器中的應(yīng)用電路

        圖13中的應(yīng)用系統(tǒng)使用4組相互絕緣的控制電源，即UCC1、UCC2、UCC3和UCC4。其中逆變橋的上橋臂使用3組，下橋臂和制動單元共用1組。這4組控制電源還必須與主電源之間具有良好地絕緣。

        下橋臂控制電源的GND和主電源的GND已經(jīng)在IPM內(nèi)連接好，在IPM外部絕對不允許再連接，否則將會產(chǎn)生環(huán)流，引起IPM的誤動作，甚至可能破壞IPM的輸入電路。

04變頻器配套使用的電抗器、濾波器

        變頻器配套使用的電抗器，通常是由變頻器生產(chǎn)廠家、或其它生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的變頻器專用配套產(chǎn)品，它是變頻器產(chǎn)品的選購件。所謂變頻器選購件，就是變頻器正常銷售出廠時并不一定向用戶提供的配件，即標(biāo)配以外的器件。而標(biāo)配包括可以獨立運行的變頻器整機、變頻器說明書、變頻器合格證、包裝箱以及一些必要的專用工具等。這些作為選購件的電抗器在變頻器運行現(xiàn)場應(yīng)用很多，可以解決一些運行現(xiàn)場的復(fù)雜技術(shù)問題。當(dāng)然有些運行現(xiàn)場可以不使用電抗器。

1.三相輸入電抗器

        將三相輸入電抗器L接在電源和變頻器之間，如圖14所示，能限制電網(wǎng)電壓突變和操作電壓引起的電流沖擊，有效地保護(hù)變頻器并能夠改善變頻器的功率因數(shù)，抑制變頻器輸入電網(wǎng)的諧波電流。三相輸入電抗器的外形如圖15所示。

圖14 變頻器接入三相輸入電抗器

圖15 三相輸入電抗器

一般出現(xiàn)如下情況時應(yīng)使用三相輸入電抗器：

        1）一條電源供電線路上有多臺變頻器同時運行，這時變頻器相互之間會有明顯的干擾。為了濾除或減輕這種干擾，可使用三相輸入電抗器。

       2）電源相間電壓不平衡度超過額定電壓的1.8% 。

       3）給變頻器提供電源的變壓器容量較大，數(shù)值達(dá)到變頻器容量的10倍以上時。

       4）其他應(yīng)該使用輸入電抗器的情況。

2.三相輸出電抗器

       與輸入電抗器一樣，三相輸出電抗器的結(jié)構(gòu)也是在三相鐵心上繞制三相線圈，如圖16所示。由于電抗器是長期接入電路的，所以導(dǎo)線截面積應(yīng)足夠大，允許長時間流過變頻器的額定電流。電抗器的電感量以基波電流流經(jīng)電抗器時的電壓降不大于額定電壓的3%為宜。

圖16 三相輸出電抗器

        如果電動機與變頻器之間的距離無法減小到規(guī)定的數(shù)值以內(nèi)，可以采取在變頻器輸出側(cè)接入輸出電抗器的方法，如圖17所示。這時可以適當(dāng)延長電動機與變頻器之間的距離。輸出電抗器可以補償長線分布電容的影響，并能抑制輸出諧波電流，提高輸出高頻阻抗,有效抑制dv/dt.減低高頻漏電流,起到保護(hù)變頻器,減小設(shè)備噪聲的作用。

圖17 輸出電抗器的連接

3.直流電抗器

       直流電抗器又稱平波電抗器，主要用于變流器的直流側(cè)，將疊加在直流電流上的交流分量限定在某一規(guī)定值,保持整流電流連續(xù)性，減小電流脈動值,改善輸入功率因數(shù)。一種直流電抗器的外形如圖18所示。圖19所示是接入變頻器電路中的直流電抗器。

圖18 直流電抗器

圖19 直流電抗器接入

4.能量回饋電抗器

       經(jīng)常工作在發(fā)電狀態(tài)的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，為更好的實現(xiàn)節(jié)能，把這部分能量進(jìn)行并網(wǎng)或直接通過變頻器直流母線被其他變頻器負(fù)載吸收利用，在此過程中電抗器主要起到濾波、降壓、防止涌流沖擊以及最大限度輸出正弦波電壓和電流的作用，一般用在電梯、港口吊機、煤礦井架等負(fù)載可能具有位能的場合，能量回饋電抗器采用優(yōu)質(zhì)冷軋硅剛片和高溫導(dǎo)線制作，具有耐動熱穩(wěn)定能力強，電感穩(wěn)定、噪音小等特點。圖20所示為一款回饋電抗器的外形圖。

圖20 回饋電抗器

5.輸入、輸出濾波器

       變頻器濾波器是一種無源低通濾波器，它是基于變頻器在工作時，對電網(wǎng)及其他數(shù)字電子設(shè)備產(chǎn)生干擾的頻譜分量電磁兼容性特點而專門設(shè)計的。能有效抑制沿電源線傳播的傳導(dǎo)干擾。

       變頻器濾波器有輸入濾波器和輸出濾波器兩種。一種常用的輸入濾波器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖21所示。由圖中可見其主要由線圈、電容器和電阻等構(gòu)成。一種輸入濾波器的外形見圖22。輸出濾波器的外形與此類似。

圖21 輸入濾波器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖

圖22 輸入濾波器外形圖

       輸出濾波器與輸入濾波器有一定的區(qū)別，一是線圈的匝數(shù)不同，輸入濾波器線圈的匝數(shù)稍多，這是由于輸出電流中的高次諧波分量頻率較高，等于載波頻率；輸入端的諧波是由于二極管整流電路、電容充電電路形成的，電源對變頻器的輸入電流實際上就是電容器的充電電流，這里的諧波頻率略低，因此，繞制輸入濾波器線圈的圈數(shù)稍多于輸出濾波器。兩者之間的第二個區(qū)別是電路結(jié)構(gòu)不同，各濾波器生產(chǎn)廠商都會在濾波線圈兩端加接電容器，但在輸出濾波器的電路結(jié)構(gòu)中，靠近變頻器的一側(cè)不允許有電容器，在電動機一側(cè)連接的電容器應(yīng)該串入限流電阻。輸出濾波器的內(nèi)部電路如圖23所示。

圖23 輸出濾波器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖

       輸入電抗器、輸入濾波器、直流電抗器、變頻器、輸出濾波器、輸出電抗器以及與電動機之間的連接關(guān)系如圖24所示。當(dāng)然對于一個具體的變頻器應(yīng)用系統(tǒng)來說，最終使用哪些非標(biāo)配的選購件應(yīng)由設(shè)計人員根據(jù)安裝場所的需求決定。

圖24 電抗器、濾波器與變頻器的連接關(guān)系

05變頻器的功能參數(shù)設(shè)置方法

1.功能參數(shù)設(shè)置的意義

       變頻器是當(dāng)今先進(jìn)科技的重要成果之一，其核心控制技術(shù)是微電子技術(shù)。變頻器通常選用國際上檔次較高的16位或32位單片機做主控芯片，所以必須要有合理的硬件電路，以及性能優(yōu)異的控制程序軟件。由于變頻器面對眾多需求各異的用戶，所以其程序設(shè)計時，某些程序語句的賦值是不確定的，要求用戶根據(jù)應(yīng)用需求，從多個賦值中選擇一個適合自己項目運行要求的給予確認(rèn)。這就是變頻器應(yīng)用時必須事先根據(jù)項目要求進(jìn)行功能參數(shù)設(shè)置的緣由。例如，富士G11S變頻器的功能參數(shù)F01，其名稱是“頻率設(shè)定”，即由誰來決定變頻器運行的頻率。變頻器給出了0～11共12種選擇，根據(jù)設(shè)計和運行要求，選擇0～11中的一個數(shù)字，即選擇了變頻器輸出頻率變化的依據(jù)。這種對變頻器功能參數(shù)進(jìn)行賦值選擇的過程，就是對變頻器功能參數(shù)的設(shè)置。

變頻器的功能參數(shù)很多，通常有上百個，甚至幾百個。為了調(diào)試和設(shè)置方便，有的變頻器將自己的參數(shù)分成幾個組，例如，基本功能參數(shù)組，輔助功能參數(shù)組，高級功能參數(shù)組等。每種變頻器的參數(shù)分組方法、分組數(shù)量、分組名稱各不相同。詳細(xì)情況可查閱產(chǎn)品說明書。表3是幾種低壓變頻器的功能參數(shù)代碼表。

表3 幾種變頻器功能參數(shù)代碼表

2.功能參數(shù)設(shè)置的方法

       變頻器、電動機軟起動器以及各種數(shù)顯儀表，都是以單片機為核心控制單元的智能化設(shè)備，使用前均應(yīng)對其功能參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，這已成為電子電氣技術(shù)人員的一項基本功。變頻器功能參數(shù)的設(shè)置，通常通過操作控制面板上的按鍵來完成。因此應(yīng)對變頻器控制面板上的按鍵安排及其基本功能有所了解。圖25是創(chuàng)世變頻器面板上的按鍵及顯示屏排列示意圖，表4是面板上的按鍵名稱及功能說明。

圖25 創(chuàng)世變頻器面板按鍵及顯示屏排列圖

       表4 圖25中按鍵名稱及功能說明

現(xiàn)以創(chuàng)世變頻器為例，介紹功能參數(shù)的設(shè)置方法。上電后變頻器進(jìn)入運行監(jiān)測模式并顯示頻率值，然后按以下步驟進(jìn)行設(shè)置：

       1）按一下功能鍵FUN，進(jìn)入編程模式，顯示屏顯示功能碼P×××。

       2）用上下鍵和移位鍵配合選擇所需設(shè)定的參數(shù)代碼號，例如P005,用確認(rèn)鍵ENT確認(rèn)后，顯示屏顯示內(nèi)容由參數(shù)代碼號P005變?yōu)镻005的參數(shù)值。

       3）再用上下鍵和移位鍵三鍵配合修改參數(shù)值，修改完畢按確認(rèn)鍵ENT鍵保存，顯示屏顯示下一個參數(shù)代碼號。

       4）重復(fù)上述2）、3）兩項操作，直至將所有需要修改設(shè)置的參數(shù)設(shè)置完畢。

       5）按功能鍵FUN返回運行監(jiān)測模式。

參數(shù)設(shè)置工作結(jié)束。

       對于型號各異的變頻器，參數(shù)設(shè)置的方法大同小異。一個基本思想是：首先按一下功能鍵（有的變頻器是按模式鍵或其他類似功能鍵，有的是按兩下或n下），使變頻器進(jìn)入?yún)��?shù)設(shè)置狀態(tài)，顯示屏上會顯示一個參數(shù)代碼；接著用上下鍵和移位鍵三個鍵配合修改，使顯示的參數(shù)代碼變成欲修改的代碼（這三個鍵在所有變頻器中都有配置），這時按確認(rèn)鍵（所有變頻器都配置具有確認(rèn)功能的按鍵），顯示內(nèi)容變成欲修改代碼的參數(shù)值；然后用上下鍵和移位鍵三個鍵配合修改代碼的參數(shù)值；最后確認(rèn)保存。如此反復(fù)操作直至設(shè)置完全部參數(shù)，并返回運行狀態(tài)。