1矿用防爆变频器主回路的构成及工作原理
1.1变频器主回路的构成
变频器的主回路主要是由整流电路、滤波电路、限流电路、逆变电路、制动电路和检测电路的传感器部分组成的。
1.2变频调速原理
（1）变频器的功用。变频器的功用就是把频率固定的交流电变换成为频率连续可调的三相交流电。（2）变频调速的工作原理。根据公式：n0=60f/p（n0为同步转速，f为频率，p为极对数）可知当频率f连续可调时(p为定值)，电动机的同步转速也连续可调。又因为异步电机的转子转速总是要比同步转速略低一些，因此，当同步转速连续可调时，转子的转速也连续可调。
2矿用防爆变频器主电路设计
本文针对煤矿的主皮带运输机的使用，设计了660V矿用防爆变频器主电路。采用交流变直流再变交流的工作形式，660V电源电压经过整流电路后，再进行直流滤波处理，然后进入三相逆变桥电路，最后输出三相交流电压，作为电机的主供电。控制系统接收到逆变桥与电机间的霍尔电流传感器反馈的变频器对电机的供电情况之后，控制系统将采集到的各种不同数据进行计算分析、对比，然后自动对死区宽度进行增大或者减小处理来控制功率的供应。
2.1整流电路的设计
所谓整流电路就是将交流转变为直流的电路。多数情况下，负载不能够直接利用电网系统中的三相交流电，必须将其转换成能够被负载利用的稳定的直流。按照电路的控制设计，整流电路可以分为以下三种：（1）全控整流电路；（2）半控制整流电路；（3）不可控制整流电路。
2.2滤波电路的设计
变频器接收到的整流过后的电压依然不可能是平直的直流电压，在这里直流滤波电路起到的作用就是将该部分电压中的交流部分滤掉，将平直的直流部分电压输出给负载，供负载工作。
2.3逆变电路的设计
在矿用防爆大功率变频器中，负载是三相电动机，因此需要通过三相逆变器为其提供正弦交流电。三相逆变器有以下两种构成方式：（1）通过三个单相逆变桥按照一定顺序组成一个平衡的三相交流电源。这中结构的特点是需要的原件多，空间大，不方便在矿井中使用。（2）采用德国公司的IGBT模块，将三个IGBT模块构建成一个三相逆变器。其输出的电压和电流波形基本上是平滑的正弦波，满足三相交流电动机的工作要求。
2.4限流电路的设计
在变频器刚合上电源的瞬间，滤波电容器的充电电流是非常大的。过大的冲击电流可能会使三相整流桥的二极管损坏；同时，也会使电源电压瞬间下降而受到“污染”。为了减小冲击电流，在变频器刚接通电源后的一段时间之内，电路内串入限流电阻，这样是为了将电容器的充电电流限制在可允许范围之内。
2.5制动电路的设计
由CPU根据直流回路电压检测信号，发送制动动作的指令，经过普通光耦或驱动光耦控制制动开关管的通断。制动指令可能为脉冲信号，也可能为直流电压信号。由直流回路电压检测电路，处理成直流开关量信号，直接控制光耦器件，进而控制制动开关管的开通和断开。
3变频器主电路的故障分析
变频器没有显示、高压指示灯不亮、PN之间没有直流电压，都属于主回路无输出直流电压。一方面是因为限流电阻损坏开路造成的，使滤波电路没有脉动直流电压输入。另一方面是因为整流模块损坏，整流电路没有脉动直流电压输出所致的。此时不能简单的更换整流模块，还要进一步查找整流模块损坏的原因。整流模块损坏可能是主回路出现短路现象或者自身老化自然损坏导致整流模块损坏。
3.1过电压类故障
过电压出现警报一般是在停机时，其主要是因为减速时间太短或者制动单元及制动电阻有问题。
3.2过电流故障
（1）重新起动时，一升速就跳闸。这是过电流非常严重的现象，主要原因为：负载短路，机械部位有卡堵；电动机的负载突变，引起的冲击过大；逆变模块损坏；电动机的转矩过小等。（2）一上电就跳闸，一般这种现象不能复位，主要原因为：驱动电路损坏、模块损坏、电流检测电路损坏。（3）重新起动时不会跳闸，但是在加速时会跳闸，主要原因为：电流上限设置太小、加速时间设置太短、转矩补偿（U/F）设定较高。（4）电动机和电动机电缆相间或者每相对地的破坏，导致匝间或相间对地短路，因此导致过电流。（5）过电流故障和电动机的漏阻抗、电动机电缆的耦合电抗有关系，因此在选择电动机电缆是一定要按照要求去选择。（6）在装有测速编码器时，速度反馈的信号丢失或者不正常时，也会引起过电流，就要检查编码器及其电缆。（7）变频器自身工作的非正常。
作者：崔德振 单位：兖州东方机电有限公司
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