电梯变频器主电路的结构和工作原理.docx

?电梯变频器主电路的结构和工作原理??四象限电梯变频器主电路如图2-3所示。?图2-3?四象限电梯变频器主电路图Figure?2-3?main?circuit?of?four?quadrants?elevator?transducer2．3．1?主电路结构?2．3．1．1?交－直部分?1．网侧变流器T1－T6?绝缘栅双极型晶体管（IGBT）T1－T6组成三相变流桥。当变频器工作于整流状态时，将电源的三相交流电全波整流成直流电；当工作于能量回馈状态时，将直流环节电能逆变成交流电并输出到电网。?2．滤波电容器CF功能?（1）滤平全波整流后的电压纹波。?（2）当负载变化时，使直流电压保持平稳。??由于受到电解电容的电容量和耐压能力的限制，滤波电路通常由若干个电容器并联成一组，再由两个电容器组串联而成，如图2-3中的CF1和CF2。因为电解电容器的容量有较大的离散性，故电容器组CF1和CF2的电容量常不能完全相等，这将使它们承受的电压不相等。为了使两个电容器组受压相等，在CF1和CF2旁各并联一个阻值相等的均压电阻RC1和RC2。?3．限流电阻RL与开关SL??当变频器刚合上电源的瞬间，滤波电容器CF的充电电流很大。过大的冲击电流将可能使三相整流桥的IGBT损坏；同时，也使电源电压瞬间下降而受到污染。??为了减小冲击电流，在变频器刚接通电源后的一段时间里，电路内串入限流电阻RL，将电容器CF的充电电流限制在允许范围内。当CF充电到一定程度时，令晶闸管SL接通，将RL短路，变频器进入正常运行状态。?4．电源指示HL??HL除了表示电源是否接通以外，还有一个十分重要的功能，即在变频器切断电源后，显示滤波电容器CF上的电荷是否已经释放完毕。??由于CF的容量较大，而切断电源又必须在逆变电路停止工作的状态下进行，所以CF没有快速放电的回路，其放电时间往往长达数分钟，而且CF上的电压较高，如不放完，对人身安全构成威胁。因此，在维修变频器时，必须等HL完全熄灭后才能接触变频器内部的导电部分。?2．3．1．2?直－交部分?1．负载侧变流器T1’－T6’??绝缘栅双极型晶体管（IGBT）T1’－T6’组成负载侧变流桥，其结构和网侧整流桥相同，但是工作状态与网侧整流桥相反。?2．续流二级管D1’－D6’主要功能?（1）电动机的绕组是电感性的，其电流具有无功分量。D1’－D6’为无功电流返回直流电源时提供通道。?（2）当频率下降、电动机处于再生制动状态时，再生电流将通过D1’－D6’整流后返回直流环节。?（3）为上下桥臂的IGBT换相提供通道。?3．缓冲电路??逆变管在关断和导通的瞬间，其电压和电流的变化率是很大的，有可能使逆变管受到损坏。因此，在每个逆变管旁加入了缓冲电路，以减缓电压和电流的变化率。图2-4是负载侧变流器缓冲电路，下面讲述各元件的功能。图2-4?缓冲电路?Figure?2-4?buffering?circuitC1－C6功能：逆变管T1’－T6’每次由导通状态切换到截止状态的关断瞬间，集电极和发射极间的电压将极为迅速地由近乎0V上升到直流母线电压值Ud，过高的电压增长率将导致逆变管的损坏。加入了C1－C6可以减小T1’－T6’每次关断时的电压增长率。?（2）R1－R6功能：逆变管T1’－T6’每次由截止状态切换成导通状态的接通瞬间，C1－C6上所充的电压将向T1’－T6’放电。此放电电流的初始值很大并将叠加到负载电流上，导致T1’－T6’的损坏。R1－R6起到了限制逆变管在接通瞬间C1－C6的放电电流。?（3）VD1－VD6功能：加入了R1－R6后，C1－C6在T1’－T6’关断时减小电压增长率的效果受到影响。VD1－VD6接入后，在T1’－T6’关断过程中，迫使C1－C6的放电电流流经R1－R6。??网侧变流器缓冲电路和负载侧变流器缓冲电路相同，这里就不再重复。?2．3．1．3?制动电阻和制动单元?在四象限变频器中，由于存在能量回馈功能，制动电阻和制动单元是可选部件。但是在普通变频器中，制动单元必不可少，否则电机回馈的电能会造成很大的危险。图2-3虚线框内就是制动电阻和制动单元电路。?1．制动电阻RB??电动机在工作频率下降过程中，将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到直流环节中，使直流母线电压不断上升，甚至可能达到危险的情况。因此，必须将再生到直流电路的能量消耗掉，使直流母线电压保持在安全范围内，制动电阻RB就是用于消耗这部分能量的。?2．制动单元TB?制动单元TB由IGBT及其驱动电路构成，其功能是为放电电流流经RB提供通道。?2．3．2?主电路工作原理?2．3．2．1?电动状态??当电机处于电动状态时，网侧变流器本质是PWM整流器，常用的二极管三相整流器由于工作电流是不可控的，导致电源输入电流有很大的畸变，且整个系统功率因数