变频器整流结构工作特点及故障分析

变频器的整体结构主要由主回路、驱动电路、开关电源电路、保护检测电路、通讯接口电路、控制电路等组成。主回路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测电路的传感器部分组成。

整流电路实际上就是一块整流模块。它的作用是把三相（或单相）50Hz、380V（220V）的交流电源，通过整流模块的桥式整流成脉动直流电。整流电路（整流模块）的故障：①整流模块中的整流二极管一个或多个损坏而开路，导致主回路PN电压值下降或无电压值。②整流模块中的整流二极管一个或多个损坏而短路，导致变频器输入电源短路，供电电源跳闸，变频器无法接上电源。

限流电路是限流电阻和继电器触点（或可控硅）相并联的电路。变频器开机瞬间会有一个很大的充电电流，为了保护整流模块，充电电路中串联限流电阻以限制充电电流值。随着充电时间的增长，它的充电电流减少。减少到一定数值，继电器动作触点闭和，短接限流电阻。正常运行时，主回路电流流经继电器触点。

限流电路故障：①继电器触点氧化，接触不良。导致变频器工作时，主回路电流，部分或全部流经限流电阻，限流电阻被烧毁。②继电器触点烧毁，不能恢复常开态。导致开机时，限流电阻不起作用，过大的充电电流损坏整流模块。③继电器线包损坏不能工作，导致变频器工作时，主回路电流全部流经限流电阻，限流电阻被烧毁。④限流电阻烧毁，①、②原因所致，再就是限流电阻老化损坏。变频器接通电源，主回路无直流电压输出。因此，也就无低压直流供电。操作盘无显示，高压指示灯不亮。一些变频器限流电路中，不用继电器，而用可控硅等开关器件。可控硅等开关器件损坏后开路、短路和可控硅无触发信号三种情况，其故障类似继电器。

滤波电路是将整流电路输出的脉动直流电压，成为波动较小的直流电压。通常变频器为电压型。由滤波电解电容对整流电路的输出进行平滑。对于380V电源的变频器，是两个电解电容串联后再并联。匀压电阻Rp、Rn是为了使直流电压平分加到每个电容上。滤波电路故障：①滤波电容老化。其容量低于额定值的85%，致使变频器运行时，输出电压低于正常值。②滤波电容损坏成开路，导致变频器运行时输出电压低于正常值。损坏成短路，会导致另一只滤波损坏。进而可能损坏限流电路中的继电器、限流电阻、损坏整流模块。③匀压电阻损坏。匀压电阻损坏后，会由于两个电容受压不均而逐个因超压被损坏。

制动电路工作时，可以使变频器在减速过程中，增加电动机的制动转矩。同时吸收制动过程中产生的泵升电压，使主回路的直流电压不至于过高。制动电路的故障：制动控制管G损坏。G损坏成开路，失去制动功能；G损坏成短路，制动电路始终处于工作状态，制动电阻Rb会损坏。同时增加整流模块的负荷，整流模块易老化，甚至损坏。

逆变电路的基本作用是在驱动信号的控制下，将直流电源转换成频率和电压可以任意调节的交流电源。即变频器的输出电源。它有六个开关器件（如GTR、IGBT），组成三相桥式逆变电路。逆变电路故障：六个开关器件中的一个或一个以上损坏，造成输出电压抖动、断相或无输出现象。同一桥臂上下两个开关器同时损坏短路（主回路短路）。造成限流电路的继电器或可控硅、整流模块损坏。损坏原因是负载电流过大，主回路直流电压过高，而过流保护和过压保护又未起到保护作用；驱动信号不正常，出现同一桥臂上下两个开关器件同时导通，逆变模块老化等等。同时，已有许多小功率变频器采用集成功率模块或智能功率模块。智能功率模块内部高度集成了整流模块、限流电路中的可控硅、逆变模块、驱动电路、保护电路及各种传感器。它的优点是：使变频器外围电路减少，只有一块功率模块，安装方便、体积减小。缺点是智能模块中只要其中的一个部件损坏，整个模块就要更换。