【正文】 減速過程中，當(dāng)變頻器的輸出頻率下降過快時，電動機(jī)將處于發(fā)電制動狀態(tài)，拖動系統(tǒng)的動能要回饋到直流電路中，使直流電壓上升，導(dǎo)致變頻器本身的過電壓保護(hù)電路動作，切斷變頻器的輸出。為避免出現(xiàn)這一現(xiàn)象，必須將再生到直流電路的能量消耗掉， RB和 VB的作用就是消耗這部分能量。如上圖所示。 當(dāng)直流中間電路的電壓上升到一定值時，制動三極管 VB導(dǎo)通．將回饋到直流電路的能量消耗在制動電阻上。 (2)變頻器的控制電路 為變頻器的主電路提供通斷控制信號的電路，稱為控制電路。其主要任務(wù)是完成對逆變器開關(guān)元件的開關(guān)控制和提供多種保護(hù)功能?？刂品绞接心M控制和數(shù)字控制兩種。目前已廣泛采用了以微處理器為核心的全數(shù)字控制技術(shù)，采用盡可能簡單的硬件電路，主要靠軟件來完成各種控制功能 ,以充分發(fā)揮微處理器計算能力強(qiáng)和軟件控制靈活性高的特點(diǎn)，完成許多模擬控制方式難以實(shí)現(xiàn)的功能。控制電路主要由以下部分組成 。 1)運(yùn)算電路 運(yùn)算電路的主要作用是將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令信號同檢測電路的電流、電壓信號進(jìn)行比較運(yùn)算，決定變頻器的輸出頻率和電壓 ? 2)信號檢測電路將變頻器和電動機(jī)的工作狀態(tài)反饋至微處理器，并由微處理器按事先確定的算法進(jìn)行處理后為各部分電路提供所需的控制或保護(hù)信號。 3）驅(qū)動電路 驅(qū)動電路的作用是為變頻器中逆變電路的換流器件提供驅(qū)動信號。當(dāng)逆變電路的換流器件為晶體管時，稱為基極驅(qū)動電路；當(dāng)逆變電路的換流器件為 SCR、 IGBT或 GTO時，稱為門極驅(qū)動電路。 4)保護(hù)電路 保護(hù)電路的主要作用是對檢測電路得到的各種信號進(jìn)行運(yùn)箅處理，以判斷變頻器本身或系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常。當(dāng)檢測到出現(xiàn)異常時，進(jìn)行各種必要的處理，如使變頻器停止工作或抑制電壓、電流值等。 通用變頻器的蠅型硬件結(jié)構(gòu)如圖 4— 56所示。 (3)變頻器中的電力半導(dǎo)休器件 目前，變頻器中用作逆變的電力半導(dǎo)體器什主要有晶閘管 (SCR)、門極可關(guān)斷晶閘管 (GTO)、電力晶體管 (GTR)、功率場效應(yīng)管 (功率 MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)、智能功率模塊(IPM)等。 1)晶閘管 (SCR)晶閘管沒有自關(guān)斷能力，用門極電流觸發(fā)，關(guān)斷時要使正向陽極電流減小到維持電流以下，或者在陽極和陰極間加反向電壓。因此在逆變電路中使用時需要另設(shè)換流電路，造成電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了變頻器的成本，但由于元件容量大，在 l 000 kVA以上的大容量變頻器中得到廣泛應(yīng)用。 2)門極可關(guān)斷晶閘管 (GTO) 門極可關(guān)斷晶閘管是一種可通過門極信號控制導(dǎo)通和關(guān)斷的晶閘管，與普通晶閘管不同，它是利用門極反向電流而獲得自關(guān)斷能力，因此不需要外部換流電路。由它構(gòu)成的變頻器具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，損耗少等優(yōu)點(diǎn)，在變頻器中正在逐步代替普通晶閘管。 3)電力晶體管 (GTR)電力晶體管主要是采用達(dá)林頓連接的雙極型晶體管，它既擴(kuò)大了容量，又保持了晶體管的固有特性，用基極電流可控制其關(guān)斷，不需換流電路，在開關(guān)頻率為數(shù)千赫的中小容量 PWM(脈沖寬度調(diào)制 )變頻器中被廣泛采用。 4)功率場效應(yīng)管 (功率 MOSFET)功率場效應(yīng)管是根據(jù)門極電壓的電場效應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)通、關(guān)斷的單極晶體管，與電力晶體管相比，具有速度快、損耗小、驅(qū)動功率小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于小容量變頻器中。 5)絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 絕緣柵雙極晶體管是通過柵極驅(qū)動電壓來控制的晶體管，它集功率 MOSFET和 GTR的優(yōu)點(diǎn)于一身，具有輸入阻抗高、開關(guān)速度陜、驅(qū)動電路簡單和通態(tài)電壓低、耐壓高等優(yōu)點(diǎn)，岡此有取代 GTR和功率 MOSFET的趨勢。目前變頻器主要生產(chǎn)廠家推出的中小容量新產(chǎn)品中大都采用IGBT作為換流器件。 6)智能功率模塊 (IPM)智能功率模塊是一種將功率開關(guān)器件及其驅(qū)動電路、保護(hù)電路等集成在同一封裝內(nèi)的集成模塊。目前 IPM一般采用 IGBT作為功率開關(guān)器件，對接收到的控制信號經(jīng)光電耦合隔離后對 IGBT進(jìn)行驅(qū)動，并同時具有過電流保護(hù)、過熱保護(hù)以及驅(qū)動電源電壓不足時的保護(hù)等功能。 2變頻器的工作原理 (I)逆變的基本工作原理 將直流電變換為交流電的過程稱為逆變，完成逆變功能的裝置叫逆變器，它是變頻器的重要組成部分。電壓型逆變器的動作原理可用如下圖所示機(jī)械開關(guān)的動作來說明。 當(dāng)開關(guān) S S2與 SS4輪流閉合和斷開時，在負(fù)載上即可得到波形如左圖 b所示的交流電壓，完成直流到交流的逆變過程。用功能與機(jī)械開關(guān)類似的逆變器開關(guān)元件取代機(jī)械開關(guān)，即得到單相逆變電路。改變逆變器開關(guān)元件的導(dǎo)通與截止時間，就可改變輸出電壓的頻率，即完成變頻 。 (2)v／ f 控制 v／ f 控制是在改變變頻器輸出電壓頻率的同時改變輸出電壓的幅值，以維持電動機(jī)磁通基本恒定，從而在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)，使電動機(jī)的效率、功率因數(shù)不下降 。 v／ f 控制是目前通用變頻器中廣泛采用的控制方式。 三相交流異步電動機(jī)在工作過程中鐵心磁通處于接近飽和狀態(tài)從而使鐵心材料得到充分利用。在變頻調(diào)速的過程中，當(dāng)電動機(jī)電源的頻率變化時，電動機(jī)的阻抗將隨之變化，從而引起勵磁電流的變化，使電動機(jī)出現(xiàn)勵磁不足或勵磁過強(qiáng)。在勵磁不足時電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將降低，而勵磁過強(qiáng)時又會使鐵心中的磁通處于飽和狀態(tài)，使電動機(jī)中流過很大的勵磁電流，增加電動機(jī)的功率損耗，降低電動機(jī)的效率和功率因數(shù)。因此在改變頻率進(jìn)行淵速時，必須采取措施保持磁通恒定并為額定值。 異步電動機(jī)定子繞組的感應(yīng)電動勢 E的有效值為 則 式中 kr定子繞組的繞組系數(shù)； Nt每相定子繞組的匝數(shù)； f定子電源的頻率 (HZ)； Φm鐵心中每極磁通的最大值 (Wb) 顯然，要使電動機(jī)的磁通在整個調(diào)速過程中保持不變，只要在改變電源頻率的同時改變電動機(jī)的感應(yīng)電動勢 E，使其滿足 E/ｆ為常數(shù)即可。 但由于在電動機(jī)的實(shí)際調(diào)速控制過程中，電動機(jī)感應(yīng)電動勢的檢測和控制較困難，考慮到正常運(yùn)行時電動機(jī)的電源電壓與感應(yīng)電動勢近似相等，只要控制電源電壓 U和頻率 ,使 U/ｆ為常數(shù)，即可使電動機(jī)的磁通基本保持不變，采用這種控制方式的變頻器稱為 v/ｆ控制變頻器。 由于電動機(jī)的實(shí)際電路中存在定子阻抗上的壓降，尤其是當(dāng)電動機(jī)低速運(yùn)行時，感應(yīng)電動勢較低，定子阻抗上的壓降不能忽略。采用 v／ｆ，控制的調(diào)速系統(tǒng)在工作頻率較低時，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將下降。 為了政善在低頻時的轉(zhuǎn)矩特性，可采用補(bǔ)償電源電壓的方法。即在低頻時適當(dāng)提升電壓 U以補(bǔ)償定子阻抗 E的壓降，保證電動機(jī)在低速區(qū)域運(yùn)行時仍能得到較大的輸出轉(zhuǎn)矩，這種補(bǔ)償也稱為變頻器的轉(zhuǎn)矩增強(qiáng)功能。 變頻器的轉(zhuǎn)矩增強(qiáng)功能可分為起始轉(zhuǎn)矩增強(qiáng)功能和全范圍轉(zhuǎn)矩自動增強(qiáng)功能。所謂起始轉(zhuǎn)矩增強(qiáng)功能指的是在變頻器的低頻輸