在上一篇文章中，我們討論了變頻器設(shè)計(jì)背后的理論。現(xiàn)在我們來(lái)看看變頻器的實(shí)際設(shè)計(jì)和構(gòu)造。

之前的文章介紹了變頻器如何由功率半導(dǎo)體（通常是整流二極管和IGBT），電容器以及一些復(fù)雜的控制和電子器件組成。 我們需要將其封裝以適合于安裝在工業(yè)機(jī)柜中，或安裝在風(fēng)機(jī)或泵旁邊的墻上。

電力電子設(shè)備通常與安裝板（電源模塊）安裝在一起。 隨著這些組件的散熱，需要將它們固定到散熱器上，通常是鋁擠壓或鑄造。 除了小功率變頻器，散熱器裝有一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。 如果風(fēng)扇僅在散熱器變熱時(shí)才打開(kāi)風(fēng)扇，這是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)轱L(fēng)扇會(huì)隨著時(shí)間的流逝而磨損，以及將灰塵和液體吹到變頻器中。

通常在電源模塊附近至少會(huì)有一個(gè)“電源”印刷電路板，以承載與IGBT相關(guān)的電路。有柵極驅(qū)動(dòng)電路，電源，電流測(cè)量電路和浪涌電路。 所有這些都有與控制電路的接口-稍后再介紹。

每個(gè)IGBT都需要一個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)電路。它們根據(jù)需要打開(kāi)和關(guān)閉IGBT，并直接連接到IGBT，因此連接到變頻器的電源部分。 柵極驅(qū)動(dòng)器還將需要電源，因此實(shí)際上需要四個(gè)獨(dú)立的電源，每個(gè)“上” IGBT一個(gè)，而三個(gè)“下” IGBT一個(gè)。 由于電源需要給控制設(shè)備，風(fēng)扇和其他所有設(shè)備供電，因此變得相當(dāng)復(fù)雜。 通常，小型IGBT從直流母線為高頻變壓器供電，其次級(jí)繞組為各種電源調(diào)節(jié)器供電。

在變頻器中，電流測(cè)量非常重要且困難。 重要，因?yàn)槲覀冃枰O(jiān)視輸出電流（以提供良好的電動(dòng)機(jī)控制和保護(hù)）以及可能的短路電流以保護(hù)IGBT。 困難，因?yàn)闇y(cè)量點(diǎn)位于變頻器的輸出（或直流母線）中，并且需要電源和隔離才能將信號(hào)傳回控制電路。實(shí)際上，這意味著使用多個(gè)霍爾傳感器來(lái)測(cè)量輸出的電流，并在直流母線中使用一個(gè)或兩個(gè)快速傳感器或電阻分流器。

直流母線電容器也將安裝在電源板上，并且在首次打開(kāi)變頻器時(shí)將不充電，因此使用由繼電器和電阻器組成的電路來(lái)限制浪涌電流。電容器通過(guò)電阻器充電，并且繼電器在幾秒鐘后切除電阻器，以使其正常工作。

這就是電源PCB。 在最大的變頻器上，它們將通過(guò)硬接線或母線連接到IGBT和電容器。在較小的變頻器上，所有組件都將安裝到一個(gè)或多個(gè)電源板上。

控制電子器件通常將在電源PCB和控制板之間分配。電源板上的特殊集成電路將為門電路生成通斷信號(hào)。這將由單獨(dú)的控制板上的主處理器控制；兩者之間的通信將使用快速串行連接。這使得控制板的隔離更加容易。重要的是要記住，此處必須隔離（使用光耦合器），因?yàn)殡娫磒cb已連接至直流母線，因此也已連接至電源。

圖1顯示了小功率變頻器的外部； 如圖2和圖3所示，拆下塑料蓋時(shí)可以看到主要組件。

圖-1 典型的小功率（2.2kW）變頻器

圖-2 拆下外殼的變頻器

圖-3 拆下散熱器的變頻器

變頻器內(nèi)部的就這么多。 用戶界面什么樣子的？

好吧，電源端子將安裝在電源PCB上，易于訪問(wèn)，并且對(duì)于電纜尺寸來(lái)說(shuō)足夠堅(jiān)固。

控制板上的端子較小，因?yàn)樗鼈兺ǔ＝尤胼^低的電壓和電流。變頻器通常具有各種控制和監(jiān)視功能，例如可編程數(shù)字輸入，模擬輸入，模擬輸出和繼電器連接。數(shù)字輸入可啟動(dòng)和停止變頻器，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，選擇固定頻率等。模擬輸入可用于控制電機(jī)速度，或者在變頻器以閉環(huán)控制模式運(yùn)行時(shí)可連接到傳感器。模擬輸出和繼電器可以用來(lái)指示故障，以及“運(yùn)行”，“達(dá)到速度”等。所有這些功能都可以進(jìn)行編程以滿足用戶需求。大多數(shù)變頻器還將具有某種形式的串行接口，例如Modbus或Canbus，以允許在較大的系統(tǒng)中進(jìn)行控制和監(jiān)視。這可以通過(guò)單獨(dú)的連接器（例如RJ45）連接。

在變頻器的前面，應(yīng)該有一些按鈕和一個(gè)簡(jiǎn)單的顯示屏來(lái)設(shè)置或控制它，盡管在某些變頻器上這是一個(gè)選擇。 顯示器可以由簡(jiǎn)單的七段式LED組成，也可以是文本顯示器，以多種語(yǔ)言顯示更多信息。所有這些控制連接，按鈕和顯示都安裝在主控制板上。

所有這些都需要外殼。對(duì)于較小的變頻器，解決方案是一個(gè)簡(jiǎn)單的塑料盒，巧妙地將其安裝在端子，PCB等周圍。 對(duì)于較大的變頻器，需要堅(jiān)固的金屬外殼和蓋子（帶端子通道）。

如果將變頻器安裝在機(jī)柜或機(jī)器中，則IP20外殼可能是合適的。但是，如果將設(shè)備安裝在工廠或過(guò)程區(qū)域的墻壁上，則防護(hù)等級(jí)更高，例如IP55或更高。 變頻器供應(yīng)商將提供許多（但不是全部）這些選項(xiàng)。這是一個(gè)重要的考慮因素，因?yàn)樵S多變頻器由于灰塵或液體污染電子設(shè)備而導(dǎo)致故障。

在下一篇文章中，我們將介紹如何選擇變頻器以及如何開(kāi)始使用和安裝它。