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高效工程組態(tài)成就高效自動(dòng)化
整流電路
由VD1-VD6六個(gè)整流二極管組成不可控全波整流橋。對(duì)于380V的額定電源,，一般二極管反向耐壓值應(yīng)選1200V,，二極管的正向電流為電機(jī)額定電流的1.414-2倍。
電容C1
吸收電容,整流電路輸出是脈動(dòng)的直流電壓,，必須加以濾波，
變壓器
一種常見的電氣設(shè)備,，可用來把某種數(shù)值的交變電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的交變電壓,，也可以改變交流電的數(shù)值及變換阻抗或改變相位。
壓敏電阻
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有三個(gè)作用：一,、過電壓保護(hù),；二、耐雷擊要求,；三,、安規(guī)測試需要.
熱敏電阻：過熱保護(hù)
霍爾元件
安裝在UVW的其中二相,用于檢測輸出電流值。選用時(shí)額定電流約為電機(jī)額定電流的2倍左右,。
充電電阻
作用是防止開機(jī)上電瞬間電容對(duì)地短路,，燒壞儲(chǔ)能電容開機(jī)前電容二端的電壓為 0V；所以在上電（開機(jī)）的瞬間電容對(duì)地為短路狀態(tài),。如果不加充電電阻在整流橋與電解電容之間,，則相當(dāng)于380V電源直接對(duì)地短路，瞬間整流橋通過無窮大的電流導(dǎo)致整流橋炸掉,。一般而言變頻器的功率越大,，充電電阻越小。充電電阻的選擇范圍一般為：10-300Ω。
儲(chǔ)能電容
又叫電解電容,，在充電電路中主要作用為儲(chǔ)能和濾波,。PN端的電壓工作范圍一般在 430VDC～700VDC 之間，而一般的高壓電容都在 400VDC左右,，為了滿足耐壓需要就必須是二個(gè)400VDC的電容串起來作800VDC,。容量選擇≥60uf/A
均壓電阻：防止由于儲(chǔ)能電容電壓的不均燒壞儲(chǔ)能電容；因?yàn)槎€(gè)電解電容不可能做成完全一致,，這樣每個(gè)電容上所承受的電壓就可能不同,，承受電壓高的發(fā)熱嚴(yán)重（電容里面有等效串聯(lián)電阻）或超過耐壓值而損壞。
C2電容
吸收電容,主要作用為吸收IGBT的過流與過壓能量,。
電源板

開關(guān)電源電路向操作面板,、主控板、驅(qū)動(dòng)電路,、檢測電路及風(fēng)扇等提供低壓電源,，開關(guān)電源提供的低壓電源有：±5V、±15V ,、±24V向CPU其附屬電路,、控制電路、顯示面板等提供電源,。
驅(qū)動(dòng)板
主要是將CPU生成的PWM脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生符合要求的驅(qū)動(dòng)信號(hào)激勵(lì)I(lǐng)GBT輸出電壓,。
控制板
也叫CPU板，相當(dāng)人的大腦,，處理各種信號(hào)以及控制程控制方式
1: VVVF 是 Variable Voltage and Variable Frequency 的縮寫,，意為改變電壓和改變頻率，也就是人們所說的變壓變頻,。
2: CVCF 是 Constant Voltage and Constant Frequency 的縮寫,，意為恒電壓、恒頻率,，也就是人們所說的恒壓恒頻,。
VVC的控制原理
在VVC中，控制電路用一個(gè)數(shù)學(xué)模型來計(jì)算電機(jī)負(fù)載變化時(shí)*佳的電機(jī)勵(lì)磁,，并對(duì)負(fù)載加以補(bǔ)償,。
此外集成于ASIC電路上的同步60°PWM方法決定了逆變器半導(dǎo)體器件（IGBTS）的*佳開關(guān)時(shí)間。
決定開關(guān)時(shí)間要遵循以下原則：
數(shù)值上*大的一相在1/6個(gè)周期（60°）內(nèi)保持它的正電位或負(fù)電位不變,。
其它兩相按比例變化,，使輸出線電壓保持正弦并達(dá)到所需的幅值（如下圖）
與正弦控制PWM不同，VVC是依據(jù)所需輸出電壓的數(shù)字量來工作的,。這能*保*變頻器的輸出達(dá)到電壓的額定值,，電機(jī)電流為正弦波，電機(jī)的運(yùn)行與電機(jī)直接接市電時(shí)一樣。
由于在變頻器計(jì)算*佳的輸出電壓時(shí)考慮了電機(jī)的常數(shù)（定子電阻和電感）,，所以可得到*佳的電機(jī)勵(lì)磁,。
因?yàn)樽冾l器連續(xù)的檢測負(fù)載電流，變頻器就能調(diào)節(jié)輸出電壓與負(fù)載相匹配,，所以電機(jī)電壓可適應(yīng)電機(jī)的類型,，跟隨負(fù)載的變化。
VVC+的控制原理是將矢量調(diào)制的原理應(yīng)用于固定電壓源PWM逆變器,。這一控制建立在一個(gè)改善了的電機(jī)模型上,，該電機(jī)模型較好的對(duì)負(fù)載和轉(zhuǎn)差進(jìn)行了補(bǔ)償。
因?yàn)橛泄蜔o功電流成分對(duì)于控制系統(tǒng)來說都是很重要的,，控制電壓矢量的角度可顯著的改善0-12HZ范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)性能,，而在標(biāo)準(zhǔn)的PWM U/F驅(qū)動(dòng)中0-10HZ范圍一般都存在著問題。
利用SFAVM或60°AVM原理來計(jì)算逆變器的開關(guān)模式,，可使氣隙轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)很?。ㄅc使用同步PWM的變頻器相比）。
用戶可以選擇自己*喜愛的工作原理,，或者由逆變器依據(jù)散熱器的溫度來自動(dòng)選擇控制原理,。如果溫度低于75°C采用SFAVM原理來控制，當(dāng)溫度高于75℃時(shí)就應(yīng)用60°AVM原理,。
以下給出這兩個(gè)原理的概要
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逆變器*大的開關(guān)頻率
特點(diǎn)
SFAVM
*大8kHz
1. 與同步60°PWM(VVC)相比,，轉(zhuǎn)矩紋波小
2. 無“換擋”
3. 逆變器的開關(guān)損耗大
60°AVM
*大14kHz
1. 逆變器的開關(guān)損耗減少（與SFAVM相比減少1/3）
2. 與同步60°PWM(VVC)相比轉(zhuǎn)矩紋波小
3. 與SFAVM相比轉(zhuǎn)矩紋波相對(duì)大些
如上圖所示，電機(jī)模型為負(fù)載補(bǔ)償器和電壓矢量發(fā)生器分別計(jì)算額定的空載值ISX0,，Isy0和I0,，θ0。知道實(shí)際的空載值就有可能更準(zhǔn)確地估計(jì)電機(jī)軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩,。
與V/f控制相比，電壓矢量控制在低速時(shí)很有利,，傳動(dòng)的動(dòng)特性可得到明顯的改善,。此外因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)能更好地估計(jì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，給出電壓和電流的矢量值,，與標(biāo)量（僅有大小的值）控制的情況相比,，電壓矢量控制還能得到很好的靜態(tài)特征。
各組成部分原理
自六十年代后期以來,，由于微處理器和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展及其價(jià)格的降低,，使變頻器發(fā)生了很大的變化。但是,，變頻器的基本原理并沒有變,。
變頻器可以分為四個(gè)主要部分：
1、整流器。它與單相或三相交流電源相連接,，產(chǎn)生脈動(dòng)的直流電壓,。整流器有兩種基本類型---可控和不可控的。
2,、中間電路,。它有以下三種類型：
a) 將整流電壓變換成直流電流。
b) 使脈動(dòng)的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑,，供逆變器使用,。
c) 將整流后固定的直流電壓變換成可變的直流電壓。
3,、逆變器,。它產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)電壓的頻率。另外,，一些逆變器還可以將固定的直流電壓變換成可變的交流電壓,。
4、控制電路,。它將信號(hào)傳送給整流器,、中間電路和逆變器，同時(shí)它也接收來自這部分的信號(hào),。具體被控制的部分取決于各個(gè)變頻器的設(shè)計(jì),。如下圖：
上圖示出變頻器不同的設(shè)計(jì)及控制原理。圖中：
1- 可控整流器,，
2- 不可控整流器,，
3- 可變直流電流的中間電路，
4- 固定直流電壓的中間電路,，
5- 可變直流電壓的中間電路,，
6- 脈沖幅度調(diào)試逆變器，
7- 脈沖寬度調(diào)制逆變器,。
電流逆變器：CSI（1+3+6）
脈沖幅度調(diào)制逆變器：PAM（1+4+7）,，（2+5+7）
脈沖寬度調(diào)制逆變器：PAM/VVC(2+4+7)
為了全面，還應(yīng)該簡要的提一下沒有中間電路的直接變頻器,。這種變頻器用于功率等級(jí)不兆瓦級(jí)的地方,，它們直接將50Hz電源變換為一個(gè)低頻電源，其*大輸出頻率為30Hz,。
整流器
變頻器中的整流器可由二極管或晶閘管單獨(dú)構(gòu)成,，也可由兩者共同構(gòu)成。由二極管構(gòu)成的是不可控整流器,，有晶閘管構(gòu)成的是可控整流器,。二極管和晶閘管都用的整流器是半控整流器,。
中間電路
中間電路可看做是一個(gè)能量的存儲(chǔ)裝置，電動(dòng)機(jī)可以通過逆變器從中間電路獲得能量,。和逆變器不同,，中間電路可根據(jù)三種不同的原理構(gòu)成。
在使用電源逆變器時(shí),，中間電路由一個(gè)大的電感線圈構(gòu)成,，它只能與可控整流器配合使用。電感線圈將整流器輸出的可變電流電壓轉(zhuǎn)換成可變的直流電流,。電機(jī)電壓的大小取決于負(fù)載的大小,。
中間電路的濾波器使斬波器輸出的方波電壓變得平滑。濾波器的電容和電感使輸出電壓在給定頻率下維持一定,。
中間電路還能提供如下一些附加功能,，這取決于中間電路的設(shè)計(jì)。例如：
l使整流器和逆變器解耦
l減少諧波
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l 儲(chǔ)存能量以承受斷續(xù)的負(fù)載波動(dòng)
逆變器
逆變器是變頻器*后一個(gè)環(huán)節(jié),，其后與電動(dòng)機(jī)相聯(lián)。它*終產(chǎn)生適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷骸?br /> 變頻器通過使輸出電壓適應(yīng)負(fù)載的辦法,，*保*在整個(gè)控制范圍內(nèi)提供良好的運(yùn)行條件,。這方法是將電機(jī)的勵(lì)磁維持在*佳值。
逆變器可以從中間電路得到以下三者之一,。
l 可變直流電流西門子6ES7231-5QA30-0xB0河南代理商
l 可變直流電壓
l 固定直流電壓
在以上每種情況下,，逆變器都要確保給電機(jī)提供可變的量。換句話說,，電動(dòng)機(jī)電壓的頻率總是由逆變器產(chǎn)生的,。如果中間電路提供的電流或電壓是可變的，逆變器只需調(diào)節(jié)頻率即可,。如果中間電路只提供固定的電壓,，則逆變器既要調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的頻率，還要調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的電壓,。
晶閘管在很大程度上被頻率更好的晶體管所取代,，因?yàn)榫w管可以跟快速地導(dǎo)通和關(guān)斷。開關(guān)頻率取決于所用的半導(dǎo)體器件,，典型的開關(guān)頻率在300Hz到20KHz之間。
逆變器中的半導(dǎo)體器件,，由控制電路產(chǎn)生的信號(hào)使其導(dǎo)通和關(guān)斷,。這些信號(hào)可以受到不同的控制靜態(tài)測試
1、測試整流電路
找下結(jié)果,，可以判定電路已出現(xiàn)異常,，A.到變頻器內(nèi)部直流電源的P端和N端,，將萬用表調(diào)到電阻X10檔，紅表棒接到P,，黑表棒分別依到R,、S、T,，正常時(shí)有幾十歐的阻值,，且基本平衡。相反將黑表棒接到P端,，紅表棒依
變頻器維修圖片
變頻器維修圖片(5張)
次接到R,、S、T,，有一個(gè)接近于無窮大的阻值,。將紅表棒接到N端，重復(fù)以上步驟,，都應(yīng)得到相同結(jié)果,。如果有以阻值三相不平衡，說明整流橋有故障.B.紅表棒接P端時(shí),，電阻無窮大,，可以斷定整流橋故障或啟動(dòng)電阻出現(xiàn)故障。
2,、測試逆變電路
將紅表棒接到P端,，黑表棒分別接U、V,、W上,，應(yīng)該有幾十歐的阻值，且各相阻值基本相同,，反相應(yīng)該為無窮大,。將黑表棒N端，重復(fù)以上步驟應(yīng)得到相同結(jié)果,，否則可確定逆變模塊有故障,。
動(dòng)態(tài)測試
在靜態(tài)測試結(jié)果正常以后，才可進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試,，即上電試機(jī),。在上電前后必須注意以下幾點(diǎn)：
1、上電之前,，須確認(rèn)輸入電壓是否有誤,，將380V電源接入220V級(jí)變頻器之中會(huì)出現(xiàn)炸機(jī)（炸電容、壓敏電阻,、模塊等）,；
2,、檢查變頻器各接插口是否已正確連接，連接是否有松動(dòng),，連接異常有時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)故障,，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出炸機(jī)等情況；
3,、上電后檢測故障顯示內(nèi)容,，并初步斷定故障及原因；
4,、如未顯示故障,，首先檢查參數(shù)是否有異常，并將參數(shù)復(fù)歸后,，在空載（不接電機(jī)）情況下啟動(dòng)變頻器,，并測試U、V,、W三相輸出電壓值,。如出現(xiàn)缺相、三相不平衡等情況,，則模塊或驅(qū)動(dòng)板等有故障,；
5、在輸出電壓正常（無缺相,、三相平衡）的情況下,，負(fù)載測試，盡量是滿負(fù)載測試,。[1]
故障判斷
1,、整流模塊損壞
通常是由于電網(wǎng)電壓或內(nèi)部短路引起。在排除內(nèi)部短路情況下,，更換整流橋,。在現(xiàn)場處理故障時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)檢查用戶電網(wǎng)情況,，如電網(wǎng)電壓,，有無電焊機(jī)等對(duì)電網(wǎng)有污染的設(shè)備等。
2,、逆變模塊損壞
通常是由于電機(jī)或電纜損壞及驅(qū)動(dòng)電路故障引起,。在修復(fù)驅(qū)動(dòng)電路之后，測驅(qū)動(dòng)波形良好狀態(tài)下,，更換模塊,。在現(xiàn)場服務(wù)中更換驅(qū)動(dòng)板之后，須注意檢查馬達(dá)及連接電纜,。在確定無任何故障下,，才能運(yùn)行變頻器。
3,、上電無顯示
通常是由于開關(guān)電源損壞或軟充電電路損壞使直流電路無直流電引起,，如啟動(dòng)電阻損壞，操作面板損壞同樣會(huì)產(chǎn)生這種狀況,。
4,、顯示過電壓或欠電壓
通常由于輸入缺相，電路老化及電路板受潮引起,。解決方法是找出其電壓檢測電路及檢測點(diǎn),，更換損壞的器件。
5,、顯示過電流或接地短路
通常是由于電流檢測電路損壞,。如霍爾元件、運(yùn)放電路等,。
6,、電源與驅(qū)動(dòng)板啟動(dòng)顯示過電流
通常是由于驅(qū)動(dòng)電路或逆變模塊損壞引起。
7,、空載輸出電壓正常,，帶載后顯示過載或過電流
通常是由于參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或驅(qū)動(dòng)電路老化，模塊損壞引起,。
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過電流保護(hù)
在變頻器維修中,過電流保護(hù)的對(duì)象主要指帶有突變性質(zhì)的、電流的峰值超過了變頻器的容許值的情形.
由于逆變器的過載能力較差,所以變頻器的過電流保護(hù)是至關(guān)重要的一環(huán),迄今為止,已發(fā)展得十分完善.
一,、過電流的原因
1,、工作中過電流即拖動(dòng)系統(tǒng)在工作過程中出現(xiàn)過電流.其原因大致來自以下幾方面:
① 電動(dòng)機(jī)遇到?jīng)_擊負(fù)載,或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象,引起電動(dòng)機(jī)電流的突然增加.
② 變頻器的輸出側(cè)短路,如輸出端到電動(dòng)機(jī)之間的連接線發(fā)生相互短路,或電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路等.
③ 變頻器自身工作的不正常,如逆變橋中同一橋臂的兩個(gè)逆變器件在不斷交替的工作過程中出現(xiàn)異常。例如由于環(huán)境溫度過高,，或逆變器件本身老化等原因,，使逆變器件的參數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致在交替過程中,，一個(gè)器件已經(jīng)導(dǎo)通,、而另一個(gè)器件卻還未來得及關(guān)斷，引起同一個(gè)橋臂的上,、下兩個(gè)器件的“直通”,，使直流電壓的正、負(fù)極間處于短路狀態(tài),。
2,、升速時(shí)過電流 當(dāng)負(fù)載的慣性較大，而升速時(shí)間又設(shè)定得太短時(shí),，意味著在升速過程中,，變頻器的工作效率上升太快,，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速迅速上升，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速因負(fù)載慣性較大而跟不上去,，結(jié)果是升速電流太大,。
3、降速中的過電流 當(dāng)負(fù)載的慣性較大,，而降速時(shí)間設(shè)定得太短時(shí),，也會(huì)引起過電流。因?yàn)?，降速時(shí)間太短,，同步轉(zhuǎn)速迅速下降，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子因負(fù)載的慣性大,，仍維持較高的轉(zhuǎn)速,，這時(shí)同樣可以是轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度太大而產(chǎn)生過電流。
二,、處理方法
1,、 起動(dòng)時(shí)一升速就跳閘，這是過電流十分嚴(yán)重的現(xiàn)象,，主要檢查
① 工作機(jī)械有沒有卡住
② 負(fù)載側(cè)有沒有短路,，用兆歐表檢查對(duì)地有沒有短路西門子6ES7231-5QA30-0xB0河南代理商
③ 變頻器功率模塊有沒有損壞
④ 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過小，拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)不起來
2,、 起動(dòng)時(shí)不馬上跳閘,，而在運(yùn)行過程中跳閘，主要檢查
① 升速時(shí)間設(shè)定太短,，加長加速時(shí)間
② 減速時(shí)間設(shè)定太短,，加長減速時(shí)間
③ 轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償(U/F比)設(shè)定太大，引起低頻時(shí)空載電流過大
④ 電子熱繼電器整定不當(dāng),，動(dòng)作電流設(shè)定得太小,，引起變頻器誤動(dòng)作
電壓保護(hù)
1、 過電壓保護(hù)
產(chǎn)生過電壓的原因及處理方法：
① 電源電壓太高
② 降速時(shí)間太短
③ 降速過程中,，再生制動(dòng)的放電單元工作不理想,，來不及放電，請(qǐng)?jiān)黾油饨又苿?dòng)電阻和制動(dòng)單元
④ 請(qǐng)檢查放電回路有沒有發(fā)生故障,，實(shí)際并不放電,；對(duì)于小功率的變頻器很有放電電阻損壞
2、 欠電壓保護(hù)
產(chǎn)生欠電壓的原因及處理方法：
① 電源電壓太低
② 電源缺相,；
③ 整流橋故障：如果六個(gè)整流二極管中有部分因損壞而短路,，整流后的電壓將下降，對(duì)于整流器件和晶閘管的損壞，應(yīng)注意檢查,，及時(shí)更換,。
逆變器件的介紹：
1.SCR和GTO晶閘管
⑴普通晶閘管SCR 曾稱可控硅，它有三個(gè)極：陽極,，陰極和門極,。
SCR的工作特點(diǎn)是，當(dāng)在門極與陰極間加一個(gè)不大的正向電壓（G為+,，K為—）時(shí)，SCR即導(dǎo)通,，負(fù)載Rl中就有電流流過,。導(dǎo)通后，即使取消門極電壓,，SCR仍保持導(dǎo)通狀態(tài),。只有當(dāng)陽極電路的電壓為0或負(fù)值時(shí)，SCR才關(guān)斷,。所以,，只需要用一個(gè)脈沖信號(hào)，就可以控制其導(dǎo)通了,，故它常用于可控整流,。
作為一種無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體開關(guān)器件，其允許反復(fù)導(dǎo)通和關(guān)斷的次數(shù)幾乎是無限的,，并且導(dǎo)通的控制也十分方便,。這是一般的“通-斷開關(guān)”所望塵莫及的，從而使實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速取得了突破,。但由于變頻器的逆變電路是在直流電壓下工作的,，而SCR在直流電壓下又不能自行關(guān)斷，因此,，要實(shí)現(xiàn)逆變,，還必須增加輔助器件和相應(yīng)的電路來幫助它關(guān)斷。所以,，盡管當(dāng)時(shí)的變頻調(diào)速裝置在個(gè)別領(lǐng)域（如風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載）已經(jīng)能夠?qū)嵱?，但未能進(jìn)入大范圍的普及應(yīng)用階段。
⑵門極關(guān)斷（GTO）晶閘管 SCR在一段時(shí)間內(nèi),，幾乎是能夠承受高電壓和大電流的唯*半導(dǎo)體器件,。因此，針對(duì)SCR的缺點(diǎn),，人們很自然地把努力方向引向了如何使晶閘管具有關(guān)斷能力這一點(diǎn)上,，并因此而開發(fā)出了門極關(guān)斷晶閘管。
GTO晶閘管的基本結(jié)構(gòu)和SCR類似，它的三個(gè)極也是：陽極（A）,、陰極（K）和門極（G）,。其圖行符號(hào)也和SCR相似，只是在門極上加一短線,，以示區(qū)別,。
GTO晶閘管的基本電路和工作特點(diǎn)是：
①在門極G上加正電壓或正脈沖（開關(guān)S和至位置1）GTO晶閘管即導(dǎo)通。其后,，即使撤消控制信號(hào)（開關(guān)回到位置0）,，GTO晶閘管仍保持導(dǎo)通?？梢?，GTO晶閘管的導(dǎo)通過程和SCR的導(dǎo)通過程完全相同。
②如在G,、K間加入反向電壓或較強(qiáng)的反向脈沖（開關(guān)和至位置2）,，可使GTO晶閘管關(guān)斷。?用GTO晶閘管作為逆變器件取得了較為滿意的結(jié)果,，但其關(guān)斷控制較易失敗,，故仍較復(fù)雜，工作頻率也不夠高,。而幾乎是與此同時(shí),，大功率管（GTR）迅速發(fā)展了起來，使GTO晶閘管相形見絀,。因此,，在大量的中小容量變頻器中，GTO晶閘管已基本不用,。但其工作電流大,，故在大容量變頻器中，仍居主要地位,。
逆變器件的介紹：上次我們向大家介紹了普通晶閘管（SCR）和門極關(guān)斷晶閘管（GTO）,，*重要是讓大家了解變頻器中逆變器件是如何工作的，它們起到什么作用,！接下來我們講：大功率晶體管（GTR）-大功率晶體管,，也叫雙極結(jié)型晶體管（BJT）。
1,、 變頻器用的GTR一般都是（復(fù)合管）模塊,，其內(nèi)部有三個(gè)極分別是集電極C、發(fā)射極E和基極B,。根據(jù)變頻器的工作特點(diǎn),，在晶體管旁還并聯(lián)了一個(gè)反向連接的續(xù)流二極管,。又根據(jù)逆變橋的特點(diǎn)，常做成雙管模塊,，甚至可以做成6管模塊,。
2、 工作時(shí)狀態(tài) 和普通晶體管一樣,，GTR也是一種放大器件,，具有三種基本的工作狀態(tài)：
⑴放大狀態(tài) 起基本工作特點(diǎn)是集電極電流Ic的大小隨基極電流Ib而變? Ic=βIb ?式中β------GTR的電流放大倍數(shù)。
GTR處于放大狀態(tài)時(shí),，其耗散功率Pc較大,。設(shè)Uc=200V，Rc=10Ω,，β=50,，Ib=200mA（0.2A）?計(jì)算如下：Ic= βIb=50*0.2A=10A ? Uce=Uc-IcRc=(200-10*10)V=100V ? Pc=UceIc=100*10W=1000W=1KW ?⑵飽和狀態(tài) Ib增大時(shí)，Ic隨之而增大的狀態(tài)要受到歐姆定律的制約,。當(dāng)?βIb>Uc/Rc? 時(shí)，Ic=βIb的關(guān)系便不能再維持了,，這時(shí),，GTR開始進(jìn)入“飽和"狀態(tài)。而當(dāng)?Ic的大小幾乎完全由歐姆定律決定,，即 Ics≈Uc/Rc ?時(shí),，GTR便處于深度飽和狀態(tài)（Ics 為飽和電流）。這時(shí),，GTR的飽和壓降Uces約 為1-5V,。
GTR處于飽和狀態(tài)時(shí)的功耗是很小的。上例中,，設(shè)Uces=2V,，則? Ics=Uc/Rc=200/10A=20A ? Pc=UcesIcs=2*20W=40W
可見，與放大狀態(tài)相比,，相差甚遠(yuǎn),。
⑶截止?fàn)顟B(tài) 即關(guān)斷狀態(tài)。這是基極電流Ib≤0的結(jié)果,。
在截止?fàn)顟B(tài),，GTR只有很微弱的漏電流流過，因此,，其功耗是微不足道的,。
GTR在逆變電路中是用來作為開關(guān)器件的，工作過程中,，總是在飽和狀態(tài)間進(jìn)行交替,。所以，逆變用的GTR的額定功耗通常是很小的。而如上述,，如果GTR處于放大狀態(tài),，其功耗將增大達(dá)百北以上。所以,，逆變電路中的GTR是不允許在放大狀態(tài)下小作停留的,。
3.主要參數(shù)
⑴在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)
①擊穿電壓Uceo和Ucex：能使集電極C和發(fā)射極E之間擊穿的*小電壓?；鶚OB開路是用?Uceo表示,，B、E間接入反向偏壓時(shí)用Ucex 表示,。在大多數(shù)情況下,，這兩個(gè)數(shù)據(jù)是相等的。
②漏電流Iceo 和 Icex：截止?fàn)顟B(tài)下,，從C極流向E極的電流,。B極開路時(shí)為 Iceo，B,、E間反偏時(shí)為 Icex,。
⑵在飽和狀態(tài)時(shí)
① 集電極*大電流Icm：GTR飽和導(dǎo)通是的*大允許電流。
② 飽和壓降Uces：當(dāng)GTR飽和導(dǎo)通時(shí),，C,、E間的電壓降。
⑶在開關(guān)過程中
① 開通時(shí)間Ton：從B極通入正向信號(hào)電流時(shí)起,，到集電極電流上升到0.9 Ics 所需要的時(shí)間,。
② 關(guān)斷時(shí)間Toff：從基極電流撤消時(shí)起，至Ic下降至0.1 Ics 所需的時(shí)間
開通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間將直接影響到SPWM調(diào)制是的載波頻率,。通常,，使用GTR做逆變管時(shí)的載波頻率底于2KHz。
4.變頻器用GTR的選用
⑴Uceo 通常按電源線電壓U峰值的2倍來選擇,。
Uceo≥2廠2U ?在電源電壓為380V的變頻器中,，應(yīng)有 Uceo≥2廠2U*380V=1074.8V，故選用 Uceo=1200V的GTR是適宜的,。
⑵Icm 按額定電流In峰值的2倍來選擇? Icm≥2廠2 In ? GTR是用電流信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的,，所需驅(qū)動(dòng)功率較大，故基極驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)比較復(fù)雜,，并使工作頻率難以提高,，這是其不足之處。 今天我告訴大家的是MOSFET以及IGBT
1,、 功率場效應(yīng)晶體管（POWER MOSFET） 它的3個(gè)極分別是源極S,、漏極D和柵極G
其工作特點(diǎn)是,，G、S間的控制信號(hào)是電壓信號(hào)Ugs,。改變Ugs的大小,，主電路的漏極電流Id也跟著改變。由于G,、S間的輸入阻抗很大,，故控制電流幾乎為0，所需驅(qū)動(dòng)功率很小,。和GTR相比,，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)比較簡單，工作頻率也比較高,。此外,，MOSFET還具有熱穩(wěn)定性好、安全工作區(qū)大 等優(yōu)點(diǎn)。
但是，功率場效應(yīng)晶體管在提高擊穿電壓和增大電流方面進(jìn)展較慢,，故在變頻器中的應(yīng)用尚不能居主導(dǎo)地位。
2,、 絕緣柵雙極晶體管（IGBT） IGBT是MOSFET和GTR相結(jié)合的產(chǎn)物，是柵極為絕緣柵結(jié)構(gòu)（MOS結(jié)構(gòu)）的晶體管,，它的三個(gè)極分別是集電極C、發(fā)射極E和柵極G,。
工作特點(diǎn)是,，控制部分與場效應(yīng)晶體管相同，控制信號(hào)為電壓信號(hào)Uge,輸入阻抗很高,，柵極電流I≈0,，故驅(qū)動(dòng)功率很小。而起主電路部分則與GTR相同,，工作電流為集電極電流I,。
至今，IGBT的擊穿電壓也已做到1200V,，集電極*大飽和電流已超過1500A,，由IGBT作為逆變器件的變頻器容量已達(dá)到250KVA以上。
此外,，其工作頻率可達(dá)20KHZ,。由IGBT作為逆變器件的變頻器的載波頻率一般都在10KHZ以上，故電動(dòng)機(jī)的電源波形比較平滑,，基本無電磁噪聲,。
在變頻器工作時(shí),，流過變頻器的電流是很大的, 變頻器產(chǎn)生的熱量也是非常大的，不能忽視其發(fā)熱所產(chǎn)生的影響
通常,，變頻器安裝在控制柜中,。我們要了解一臺(tái)變頻器的發(fā)熱量大概是多少. 可以用以下公式估算: ? 發(fā)熱量的近似值= 變頻器容量（KW）×55 [W]
在這里, 如果變頻器容量是以恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為準(zhǔn)的 (過流能力150% * 60s)
如果變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器, 并且也在柜子里面, 這時(shí)發(fā)熱量會(huì)更大一些。 電抗器安裝在變頻器側(cè)面或測上方比較好,。
這時(shí)可以用估算: 變頻器容量（KW）×60 [W]
因?yàn)楦髯冾l器廠家的硬件都差不多, 所以上式可以針對(duì)各品牌的產(chǎn)品.
注意： 如果有制動(dòng)電阻的話,，因?yàn)橹苿?dòng)電阻的散熱量很大， 因此*好安裝位置*好和變頻器隔離開,， 如裝在柜子上面或旁邊等,。
那么, 怎樣才能降低控制柜內(nèi)的發(fā)熱量呢?
當(dāng)變頻器安裝在控制機(jī)柜中時(shí)，要考慮變頻器發(fā)熱值的問題,。
根據(jù)機(jī)柜內(nèi)產(chǎn)生熱量值的增加,，要適當(dāng)?shù)卦黾訖C(jī)柜的尺寸。因此,，要使控制機(jī)柜的尺寸盡量減小,，就必須要使機(jī)柜中產(chǎn)生的熱量值盡可能地減少。
如果在變頻器安裝時(shí),，把變頻器的散熱器部分放到控制機(jī)柜的外面,，將會(huì)使變頻器有70%的發(fā)熱量釋放到控制機(jī)柜的外面。由于大容量變頻器有很大的發(fā)熱量,，所以對(duì)大容量變頻器更加有效,。
還可以用隔離板把本體和散熱器隔開, 使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好,。?注意：變頻器散熱設(shè)計(jì)中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的,，橫著放散熱會(huì)變差的!
冷卻風(fēng)扇
一般功率稍微大一點(diǎn)的變頻器， 都帶有冷卻風(fēng)扇,。同時(shí),，也建議在控制柜上出風(fēng)口安裝冷卻風(fēng)扇。進(jìn)風(fēng)口要加濾網(wǎng)以防止灰塵進(jìn)入控制柜,。 注意控制柜和變頻器上的風(fēng)扇都是要的,，不能誰替代誰。
其他關(guān)于散熱的問題
在海拔高于1000m的地方,，因?yàn)榭諝饷芏冉档?，因此?yīng)加大柜子的冷卻風(fēng)量以改善冷卻效果。理論上變頻器也應(yīng)考慮降容,，1000m每-5%,。但由于實(shí)際上因?yàn)樵O(shè)計(jì)上變頻器的負(fù)載能力和散熱能力一般比實(shí)際使用的要大， 所以也要看具體應(yīng)用,。 比方說在1500m的地方,，但是周期性負(fù)載,，如電梯，就不必要降容,。
2,。 開關(guān)頻率：變頻器的發(fā)熱主要來自于IGBT， IGBT的發(fā)熱有集中在開和關(guān)的瞬間,。 因此開關(guān)頻率高時(shí)自然變頻器的發(fā)熱量就變大了,。 有的廠家宣稱降低開關(guān)頻率可以擴(kuò)容， 就是這個(gè)道理,。