【每周分享】中外品牌变频器主回路对比

2万 · 2024-9-14 09:13

本帖最后由王栋春于 2024-9-14 09:14 编辑

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现今国内变频器市场占有份额当中，国产品牌和国外品牌设备可谓是平分秋色，各有千秋。在高压、大功率应用领域，国外诸如西门子、ABB、施耐德等变频器占有很大的比重。当然对于形形色色的中小企业，在考虑到价格、售后服务等客观因素后，它们多会选择国产各品牌变频器。
因为设计理念以及所用元器件质量等诸多现实原因的共同影响下，结果导致国内外变频器内部线路存在较大的差异。为了能简要说明该现象，本人以中外变频器主电路当中的整流桥回路为引子，同大家一起了解一下。

请看图一，该图所示为国产绝大部分变频器所使用的整流电路（约占95%）——R、S、T三相交流电源直接通过三相整流桥模块（或者六只分离式整流二极管）将AC转换为DC。在上电初始阶段，直流母线P线经充电电阻为主回路滤波电解电容进行充电，待电容两端电压上升到一定值后（多在400——450V左右），主控板相关电路发出驱动信号，使旁路接触器/继电器吸合继而其常开触点闭合用以旁路充电电阻，使主电路进入全压待机状态。
由图可见，该种线路具有结构简单，无需后续辅助线路，价格相对便宜，日后维护和检修方便等优点。但是该线路的缺点也是显而易见的：首先因充电电阻的存在，其工作过程中会散发大量的热能，不利于自身和周围其它元器件的稳定工作；再者电磁式接触器/继电器的触点在经过一段时间的使用后，尤其是在频繁的通/断电运行后，其触点必然会受到电弧烧蚀，轻者出现触点氧化接触电阻增大的现象；重者因触点烧毁无法正常闭合发生故障。最后由于充电电阻和电磁式接触器/继电器的体积较大，无形之中使得变频器外观和重量随之变化。

图二所示为国外ABB、富士、施耐德等主流品牌变频器，普遍使用的整流电路。该型线路去除了图一当中的充电电阻、电磁式接触器/继电器，取而代之的是由三只可控硅和三只整流二极管构成的三相半控整流桥电路。变频器通电后，在初始充电状态下该线路采用后级移相脉冲信号发生电路（多为MCU/DSP发出）逐步增大晶闸管导通程度，使得线路直流回路滤波电容两端电压由小到大逐步变化，直至完成充电过程（此时晶闸管采用强制触发模式，晶闸管完全可以等效为普通的整流二极管）。补充：在该类型变频器通电初始状态，开关电源线路部分的供电由图示左下角的三相半波整流电路提供，待充电过程结束后再切换到主回路直流母线供电方式。
由上可知，国外变频器的主回路整流电路用件较少，安全性、可靠性、稳定性方面有较大的优势；在同等电源，同功率的情况下国外变频器较之国内变频器体积和重量均有明显的缩小和减轻。可是由于采用了专门设计的触发电路等成分，该类型电路的生产、维修成本相应会有所增加，再者此类型电路对于元件质量要求也是相对较高的！