1. 电压型变频
最简单的电压型变频器由可控整流器与电压型逆变器组成,用可控整流器调压、逆变器调频,如图3-3 所示。图中逆变电路功率开关为晶闸管。因中间直流电路并联大电容 Cd,直流极性无法改变,故从可控整流器到 Cd 之间直流电流 Id 的方向与直流电压 Ud 的极性不能改变,功率只能从交流电网输送到直流电路,反之不行。这种变频器能量只能单方向传送,不能适应再生制动运行,应用范围受限。
图3-3 无再生制动功能的电压型变频
为适应再生制动运行,可在图3-3 基础上增加附加电路。方法一是设法在中间直流电路中处理再生能量,即在电容 Cd 两端并联一条由耗能电阻 R 与功率开关(晶闸管或自关断器件)串联的电路,如图3-4 所示:再生电能经逆变器续流二极管反馈到直流电路使电容电压升高时,触发导通与耗能电阻串联的功率开关,再生能量消耗在电阻上。该方法适用于小容量系统。
图3-4 并联耗能电阻的电压型变频器
方法二是在整流电路中设置再生反馈通路——反并联一组逆变桥,如图3-5 所示。此时 Ud 极性不变,但 Id 可借助反并联三相桥(工作在有源逆变状态)改变方向,使再生电能反馈回交流电网。该方法可用于大容量系统。
图3-5 反并联逆变桥的电压型变频器
2. 电压调节方式
为适应变频调速,变频电源必须在变频的同时实现变压。对输出矩形波的变频器,在逆变器输出端可利用变压器调压或移相调节,而在逆变器输入端调节电压主要有两种方式。
一种采用可控整流器整流,通过对触发脉冲的相位控制直接得到可调直流电压,见图3-3。该方式电路简单,但电网侧功率因数低,低电压时更为严重。
另一种采用不控整流器整流,在直流环节增加斩波器实现调压,如图3-6 所示。由于使用不控整流器,电网侧功率因数明显改善。
图3-6 利用斩波器调压的变频器
上述两种方法均通过调节逆变器输入端直流电压来改变逆变器输出电压幅值,又称脉幅调制(Pulse Amplitude Modulation, PAM)。此时逆变器本身只调节输出电压的交变频率,调压与调频分别由两个环节完成。