变频器电路及检修方法.pdf

6.变频器电路及检修方法

变频器在国内使用日益广泛和大量，变频器是相对高电压和大电流的设备，所以故障

率也较高，维修量不少。网上对变频器维修的讨论不少，但从具体电子电路的分析入

手来检修的不多。

1.变频器的电路结构

P

U

S

SV

电压检测电机

S

W

N

驱动和保护电流检测

按键及显示

控制器

开关电源

开关量输入开关量输出模拟量输入模拟量输出

图2.73变频器电路结构图

图2.73是变频器的电路结构图。这是一个AC-DC-AC的变换过程。三相交流电（小

功率的变频器使用单相交流）经整流桥整流后到滤波电容，得到直流电压。控制器控

制六个大功率器件交替导通，电机线圈得到相对高频的交变脉冲电压，因为电机线圈

电流不能突变，在线圈就会产生类似正弦波的三相交流电流，脉冲电压的频率是可控

的，而电机的转速又跟频率成正比，所以变频器可以起到控制电机速度的作用。

为了很好的控制使用变频器，在变频器加入了控制信号输入输出电路、电压电流

检测电路、按键及显示电路、制动电路，当然也少不了电源系统给各功能电路提供电

源。

主电源由三相整流桥整流得到（小功率的变频器可见使用单相交流电源），整流

后滤波电容充电的瞬间电流很大，对整流桥和电容的冲击会造成诸多问题。为了避免

冲击，小功率变频器会在直流母线中串联热敏电阻，一般功率的变频器会使用继电器

触点并接限流充电电阻的方式。此方式的原理是：变频器初始上电后，整流后电源通

过限流电阻给后级滤波电容充电，串联的电阻限制了充电电流的大小，一个电压检测

电路检测电容上的电压，当电压达到某个程度时，控制并联在限流电阻上的继电器触

点闭合，此时整流后电源直接连充电电容，此时的电流就没有变频器刚刚上电时那么

大了。电路既可以避免大电流冲击，又不致于让限流电阻长期串联在主电路中造成能

量消耗和对后级的影响。在大功率变频器中，继电器则换成了可控硅，其原理也是一

样的，只是可控硅比继电器机械触点能够耐受更大的电流。

变频器停止输出后，机械负载因为惯性作用会带动电机继续转动，如果要设法使

其迅速制动，电机线圈切割磁力线产生很高电压，电压经IGBT的C、E极上反并的续

流二极管全波整流后加到直流母线，会使直流母线上的电压升高，这对电路元件会造

成损害。

能耗制动电路的原理就是通过检测直流母线上电压的大小判断电机是否处于制

动状态，如果电压高到一定程度，电路控制制动IGBT导通，电容能量通过制动IGBT

回路迅速消耗在制动电阻上，结果，电容上电压迅速下降，机械动能迅速转化为电阻

热能，电机也就得以迅速停止转动。

回馈制动的原理，在母线电压判断上与能耗制动相同，只是将能量回馈给了电网。

2.变频器的主电源电路

变频器主电源电路除了各元件的选择要匹配相应的功率之外，还要考虑电路缓冲

问题。我们知道，高压大容量电容在充电初始阶段的充电电流是非常大的，如果不加

限制，无论对变频器电路元件还是变频器输入电源的冲击都是相当大的，因此，变频

器的电路设计上都有相应的对策。在微小功率的变频器而言，一般采用在充电回路上

串联负温度系数热敏电阻（NTC）的办法，即常温下NTC的阻值较大，电路初始通电

时可保证电容充电电流不会太大，一旦通电后NTC因发热阻值减小，此时电容的电压

已经达到较高水平，因此充电电流既不