4.变频器的基本结构怎样？

变频器由主电路和控制电路组成，其基本构成如图1-1所示。其中，给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分称为主电路，主电路包括整流器、中间直流环节（又称平波回路）和逆变器等。

（1）整流器。电网侧的变流器为整流器，它的作用是把工频电源变换成直流电源。三相交流电源一般需经过压敏电阻网络引入到整流桥的输入端。压敏电阻网络的作用是吸收交流电网浪涌过电压，从而避免浪涌侵入，导致过电压而损坏变频器。整流电路的控制方式可以采用直流电压源，也可以采用直流电流源。电压型变频器的整流电路属于不可控整流桥直流电压源，当电源线电压为380V时，整流器件的最大反向电压一般为1000V，最大整流电流为通用变频器额定电流的2倍。

图1-1 变频器的基本构成

（2）逆变器。负载侧的变流器为逆变器。与整流器的作用相反，逆变器是将直流功率变换为所需求频率的交流功率。逆变器最常见的结构形式是利用6个半导体主开关器件组成的三相桥式逆变电路。通过有规律地控制逆变器中主开关的导通和关断，可以得到任意频率的三相交流输出波形。

（3）平波回路（中间直流环节）。由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载，无论电动机处于电动状态还是发电状态，其功率因数总不会等于1。因此，在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件——电容器或电感器来缓冲，所以中间直流环节实际上是中间直流储能环节。另外，三相不可控整流电路输出的直流电压或电流含有频率为电源频率6倍的电压或电流纹波，而逆变电路也将产生纹波电压和电流，并反过来影响直流电压或电流的波形。因此，为了保证逆变电路和控制电源能够得到较高质量的直流电流或电压，直流中间电路的另一个作用是对整流电路输出进行滤波，以减小电压或电流的波动。此外，由于异步电动机制动的需要，在直流中间电路中还设有制动电阻及其他辅助电路，这就是直流中间电路的作用。对于电流型变频器来说，当负载的异步电动机处于发电状态时，由于直流电路电压的极性将发生变化，电能可以通过适当控制直接将电能回馈给电源，而不需要专门设置制动电路。而对于电压型变频器来说，回馈能量则主要经续流二极管整流后送至直流中间电路，并使直流中间电路的输出电压上升，而当电压过高时，则有可能烧毁换流器件。因此，在电压型变频器中必须根据异步电动机减速的需要专门设置制动电路，以防止上述现象的发生。电压型变频器的直流中间电路的主要元器件是大容量电解电容，而电流型变频器则主要由大容量电感器组成。

（4）控制电路。控制电路常由运算电路，检测电路，控制信号的输入、输出电路，驱动电路和保护电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制，对整流器的电压控制，以及完成各种保护功能等。其中，运算电路主要将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率；检测电路与主电路电位隔离，检测电压、电流或速度等；驱动电路主要使主电路器件导通、关断；保护电路的主要作用是在变频器检测主电路的电压、电流时，若发生过载或过电压等异常，为了防止逆变器和异步电动机损坏而使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。

控制电路的控制方法有模拟控制和数字控制。高性能的变频器目前已经采用微型计算机进行全数字控制，主要靠软件完成各种功能。