變頻器逆變橋及制動回路介紹

1

逆變的拓撲結構

就變頻器的逆變部分拓撲結構也是多種多樣，通常按照輸出側相對于直流母線的電平數(shù)量區(qū)分，比如兩電平、三電平、甚至多電平，當然電平數(shù)越多，電路越復雜；加上電壓等級、功率密度等等因素，所采用的開關器件也大不一樣， 比如IGBT、IGCT、IEGT、SIT、SITH等等。

在電壓源型變頻器逆變回路中，最常見的就是兩電平拓撲結構，相信各位同仁對下面這張圖應該不陌生吧。

這就是逆變橋的主回路拓撲結構，順便回顧一下主回路逆變橋的功率器件：

1 ）六單元 模塊：每個模塊由六個IGBT集成到一起，常用于小容量變頻器。

２）七單元 模塊：每個模塊由七個IGBT集成到一起，其中第七個IGBT用作制動回路，此種形式的模塊，常用于小容量變頻器。

３）兩單元模塊：最常見的IGBT組成形式。

４）一單元模塊：通常大功率IGBT為單管形式。

５）智能模塊（IPM），有些廠家將IGBT的驅動電路、保護電路集成到模塊里邊，做成一體化功率模塊，使得變頻器開發(fā)更加容易，可靠性也相對提高。

６）對于每個橋臂反向并聯(lián)的二極管主要功能有：在電機工作于發(fā)電狀態(tài)時，回饋能量到直流母線， 相當于一個三相六脈動整流橋；另外就是在IGBT關斷過程中，由于電機感性負載的存在，瞬間產生高的尖峰電壓，通過反并聯(lián)的二極管吸收掉，對IGBT起到保護作用。

2

變頻器的維修

我們大多同仁對硬件的維修感興趣，甚至總想嘗試修復一臺損壞的變頻器，才有成就感，可以理解這種心情，比如用萬用表簡單測試逆變橋反并聯(lián)二極管特性，間接反映IGBT的好壞，測量三相輸出有沒有短路等等，這種方式可以幫助我們分析問題，比如說變頻器發(fā)生了過流故障、接地故障，這可能有IGBT硬件損壞情況；單靠一塊萬用表的測試手段還是很有限的，到底管子特性發(fā)生了什么變化？如果重新裝到機器上能否承受高電壓、大電流？在這里不建議工程師自己拆機維修，有可能故障擴大化，建議聯(lián)系廠家，畢竟每個廠家有自己專業(yè)的工裝及測試臺，我們自己的測試手段太泛泛了，切忌！

3

制動單元選型

說到制動單元，可以簡單理解成一個電子開關，開關條件是直流母線電壓的限值。大家先看一下變頻器中能量的流向，電動 狀態(tài)，電能從電網流向直流回路，直流通過逆變橋流向電機，電機輸出機械能；回饋狀態(tài)，當電機拖動位能性負載，或者拖動大慣性負載急降速時，負載拖動 電機，電機處于發(fā)電狀態(tài)，機械能轉化為電能，通過逆變橋的二極管向直流回路回饋電能，同時直流環(huán)節(jié)的電壓升高，由于電容容量所限，器件耐壓所限，所以直流電壓不能無限制升高，此時制動單元開通，將制動電阻接入，將電能轉換成熱能，實現(xiàn)電機的快速制動。

制動單元使用需要注意的問題：

1）比如制動電阻阻值選配不合適，電阻阻值過大，制動效果差，電阻阻值過小，導致流過制動單元的電流過大， 可能導致制動單元損壞。

2）制動電阻功率選配不合適，比如功率選擇過小， 電阻可能燒毀，最合理的功率選配，要根據電機回饋時的峰值功率和平均功率計算。

3）制動電阻的工作實際上是斬波動作的，如果接線錯誤，比如直接連接到了直流母線上，可能導致電阻紅熱甚至燒毀，整流橋損壞、前級開關跳閘等等。

4）制動電阻需要增設溫度保護回路，并且連鎖到進線開關，防止在制動回路異常時，斷開主回路，防止問題擴大化。

5）通常變頻器選型樣本上提供了制動電阻參數(shù)，阻值需要 嚴格一致，功率要根據實際回饋功率選擇，需要考慮制動時的峰值功率、平均功率以及90秒的重復周期。