1 引言

　　在上個(ge) 世紀80年代末，交流變頻調速逐漸登上了工業(ye) 傳(chuan) 動調速方式的曆史舞台。變頻調速在調速範圍、調速精度、控製靈活、工作效率、使用方便等方麵都有很大的優(you) 點，這使變頻調速成為(wei) 最有發展前途的一種交流調速方式。

　　普通的變頻器大都采用二極管整流橋將交流電轉化成直流，然後采用igbt逆變技術將直流轉化成電壓頻率皆可調整的交流電控製交流電動機。這種變頻器隻能工作在電動狀態，所以稱之為(wei) 兩(liang) 象限變頻器。由於(yu) 兩(liang) 象限變頻器采用二極管整流橋，無法實現能量的雙向流動，所以沒有辦法將電機回饋係統的能量送回電網。在一些電動機要回饋能量的應用中，比如電梯，提升，離心機係統，隻能在兩(liang) 象限變頻器上增加電阻製動單元。將電動機回饋的能量消耗掉。另外，在一些大功率的應用中，二極管整流橋對電網產(chan) 生嚴(yan) 重的諧波汙染。

　　igbt功率模塊可以實現能量的雙向流動，如果采用igbt做整流橋，用高速度、高運算能力的dsp產(chan) 生pwm控製脈衝(chong) 。一方麵可以調整輸入的功率因數，消除對電網的諧波汙染，讓變頻器真正成為(wei) “綠色產(chan) 品”。另一方麵可以將電動機回饋產(chan) 生的能量反送到電網，達到徹底的節能效果。

　　吉納電機自2001年開始進行四象限變頻器開發和研製工作。到目前已經形成380v，660v兩(liang) 個(ge) 係列各種功率等級的成熟的產(chan) 品和技術，並廣泛應用於(yu) 煤礦和油田領域。

2 四象限變頻器的工作原理

　　四象限變頻器的電路原理圖如圖1所示。

　　2.1 工作原理

　　當電機工作在電動狀態的時候，整流控製單元的dsp產(chan) 生6路高頻的pwm脈衝(chong) 控製整流側(ce) 的6個(ge) igbt的開通和關(guan) 斷。igbt的開通和關(guan) 斷與(yu) 輸入電抗器共同作用產(chan) 生了與(yu) 輸入電壓相位一致的正弦電流波形，這樣就消除了二極管整流橋產(chan) 生的6k±1諧波。功率因數高達99%。消除了對電網的諧波汙染。

　　此時能量從(cong) 電網經由整流回路和逆變回路流向電機，變頻器工作在第一、第三象限。輸入電壓和輸入電流的波形如圖2所示。

#p#分頁標題#e#　　當電動機工作在發電狀態的時候，電機產(chan) 生的能量通過逆變側(ce) 的二極管回饋到直流母線，當直流母線電壓超過一定的值，整流側(ce) 能量回饋控製部分啟動，將直流逆變成交流，通過控製逆變電壓相位和幅值將能量回饋到電網，達到節能的效果。

　　此時能量由電機通過逆變側(ce) 、整流側(ce) 流向電網。變頻器工作在二、四象限。輸入電抗器的主要功能是電流濾波。回饋電流和電網電壓波形如圖3所示：

    2.2 四象限變頻器的係統構成

　　（1）主回路的構成：預充電電路，輸入電抗、智能功率模塊，電解電容和輸出電抗。各部分的功能列舉(ju) 如下：

　　預充電電路：由交流接觸器、功率電阻組成及相應的控製回路。主要功能是係統上電時，完成對直流母線電容的預充電。避免上電時強大的衝(chong) 擊電流燒壞功率模塊。

　　輸入電抗器：電動狀態下起儲(chu) 能作用，形成正弦電流波形。回饋狀態下，起濾波作用，濾掉電流波形的高頻成分。

　　智能功率模塊（skiip）：整流側(ce) 和逆變側(ce) igbt、 隔離驅動、電流檢測以及各種保護監測功能。

　　電解電容：儲(chu) 能，濾波。

　　輸出電抗：降低輸出dv/dt，對電機起到一定的保護作用。

　　（2）控製部分組成：係統輔助電源模塊，預充電控製，功率接口板，dsp控製板及人機接口板。

　　係統輔助電源產(chan) 生係統控製所需的5v， 15v 和24v 電源；

　　預充電控製用於(yu) 控製預充電交流接觸器的動作；

　　功率接口板反饋係統控製所需的電流信號，電壓信號及溫度信號，並且傳(chuan) 遞pwm控製波形到驅動板。接口板要對信號進行濾波處理；

　　dsp控製板完成整流，逆變pwm控製算法#p#分頁標題#e#，係統的大腦。

　　人機接口板顯示變頻器運行的各種狀況以及用戶參數輸入。