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逆变器件的介绍

1.SCR和GTO晶闸管

⑴普通晶闸管SCR 曾称可控硅，它有三个极：阳极，阴极和门极。

SCR的工作特点是，当在门极与阴极间加一个不大的正向电压（G为+，K为—）时，SCR即导通，负载Rl中就有电流流过。导通后，即使取消门极电压，SCR仍保持导通状态。只有当阳极电路的电压为0或负值时，SCR才关断。所以，只需要用一个脉冲信号，就可以控制其导通了，故它常用于可控整流。

作为一种无触点的半导体开关器件，其允许反复导通和关断的次数几乎是的，并且导通的控制也十分方便。这是一般的“通-断开关”所望尘莫及的，从而使实现异步电动机的变频调速取得了突破。但由于变频器的逆变电路是在直流电压下工作的，而SCR在直流电压下又不能自行关断，因此，要实现逆变，还必须增加辅助器件和相应的电路来帮助它关断。所以，尽管当时的变频调速装置在个别领域（如风机和泵类负载）已经能够实用，但未能进入大范围的普及应用阶段。

⑵门极关断（GTO）晶闸管 SCR在一段时间内，几乎是能够承受高电压和大电流的only半导体器件。因此，针对SCR的缺点，人们很自然地把努力方向引向了如何使晶闸管具有关断能力这一点上，英威腾GD300变频器维修中心，并因此而开发出了门极关断晶闸管。

GTO晶闸管的基本结构和SCR类似，它的三个极也是：阳极（A）、阴极（K）和门极（G）。其图行符号也和SCR相似，只是在门极上加一短线，以示区别。

GTO晶闸管的基本电路和工作特点是：

①在门极G上加正电压或正脉冲（开关S和至位置1）GTO晶闸管即导通。其后，即使撤消控制信号（开关回到位置0），GTO晶闸管仍保持导通。可见，GTO晶闸管的导通过程和SCR的导通过程完全相同。

②如在G、K间加入反向电压或较强的反向脉冲（开关和至位置2），可使GTO晶闸管关断。　用GTO晶闸管作为逆变器件取得了较为满意的结果，但其关断控制较易失败，故仍较复杂，工作频率也不够高。而几乎是与此同时，大功率管（GTR）迅速发展了起来，使GTO晶闸管相形见绌。因此，在大量的中小容量变频器中，GTO晶闸管已基本不用。但其工作电流大，故在大容量变频器中，仍居主要地位。

自研发至今，变频技术在许多生产工艺中都取得了显著的节能效果。***《节能减排“十二五”规划》要求实施节能改造工程，电机系统节能是主要工程之一，要求对电机系统实施变频调速、永磁调速、无功补偿等节能改造，优化系统运行和控制，提高系统整体运行效率。规划提出，2015年电机系统运行效率比2010年提高2个~3个百分点，“十二五”时期形成800亿千瓦时的节电能力。

　　因此，“十二五”以来，节能环保作为我国工业经济发展的，在为我国工业的可持续发展指明方向的同时，也在有效拉动我国变频器行业的可持续发展，使我国变频器行业不断拓展产业的市场占有率，并凭借强劲的发展力成为我国工业经济发展的重要基点。

　　变频节能主要用在需要通过实施交流电机转速变化，改变驱动机械特性从而达到生产工艺要求的场合，较多地应用在风机、水泵上。当电机只能在额定转速运行时，其驱动机械也只能以某一额定速度运行。

　　当生产工艺要求调整工艺参数时，只能通过增(减)系统阻力方法强制改变流量，电机则始终处在额定工况下运行，造成电能的浪费。如风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节出口(或入口)的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，除白白消耗电能外，还增加了系统附件，而且也增加了系统故障发生概率。当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵或风机转速即可满足要求。

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变频器用GTR的选用

⑴Uceo 通常按电源线电压U峰值的2倍来选择。

Uceo≥2厂2U 　在电源电压为380V的变频器中，应有 Uceo≥2厂2U*380V=1074.8V，故选用 Uceo=1200V的GTR是适宜的。

⑵Icm 按额定电流In峰值的2倍来选择　 Icm≥2厂2 In 　 GTR是用电流信号进行驱动的，所需驱动功率较大，故基极驱动系统比较复杂，并使工作频率难以提高，这是其不足之处。 今天我告诉大家的是MOSFET以及IGBT

1、 功率场效应晶体管（POWER MOSFET） 它的3个极分别是源极S、漏极D和栅极G

其工作特点是，G、S间的控制信号是电压信号Ugs。改变Ugs的大小，主电路的漏极电流Id也跟着改变。由于G、S间的输入阻抗很大，故控制电流几乎为0，所需驱动功率很小。和GTR相比，其驱动系统比较简单，工作频率也比较高。此外，MOSFET还具有热稳定性好、安全工作区大 等优点。

但是，功率场效应晶体管在提高击穿电压和增大电流方面进展较慢，故在变频器中的应用尚不能居主导地位。

2、 绝缘栅双极晶体管（IGBT） IGBT是MOSFET和GTR相结合的产物，是栅极为绝缘栅结构（MOS结构）的晶体管，它的三个极分别是集电极C、发射极E和栅极G。

工作特点是，控制部分与场效应晶体管相同，控制信号为电压信号Uge，输入阻抗很高，栅极电流I≈0，故驱动功率很小。而起主电路部分则与GTR相同，工作电流为集电极电流I。

至今，IGBT的击穿电压也已做到1200V，集电极max饱和电流已超过1500A，由IGBT作为逆变器件的变频器容量已达到250KVA以上。

此外，其工作频率可达20KHZ。由IGBT作为逆变器件的变频器的载波频率一般都在10KHZ以上，故电动机的电源波形比较平滑，基本无电磁噪声。

在变频器工作时，流过变频器的电流是很大的， 变频器产生的热量也是非常大的，不能忽视其发热所产生的影响

通常，变频器安装在控制柜中。我们要了解一台变频器的发热量大概是多少. 可以用以下公式估算: 　 发热量的近似值= 变频器容量（KW）×55 [W]

在这里， 如果变频器容量是以恒转矩负载为准的 (过流能力150% * 60s)

如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器， 并且也在柜子里面， 这时发热量会更大一些。 电抗器安装在变频器侧面或测上方比较好。

这时可以用估算: 变频器容量（KW）×60 [W]

因为各变频器厂家的硬件都差不多， 所以上式可以针对各品牌的产品.

注意： 如果有制动电阻的话，因为制动电阻的散热量很大， 因此安装位置和变频器隔离开， 如装在柜子上面或旁边等。