1、 引言
在上個世紀80年代末。交流變頻調速逐步登上了工業傳動調速方式的歷史舞台。變頻調速在調速范圍、調速精度、控制靈敏、工作效率、運用便當等方面都有非常大的長處，這使變頻調速成為最有開展出路的一種交流調速方式。
普通的變頻器大都採用二極管整流橋將交流電轉化成直流。然后採用IGBT逆變技術將直流轉化成電壓頻率皆可調整的交流電動機。
這樣的變頻器僅僅能工作在電動狀態，所以稱之為兩象限變頻器。因為兩象限變頻器採用二極管整流橋。無法完畢能量的雙向活動。所以沒有方法將電機回饋系統的能量送回電網。
在一些電動機要回饋能量的應用中。例如電梯。提升。離心機系統，僅僅能在兩象限變頻器上添加電阻制動單元。將電動機回饋的能量耗費掉。另外，在一些大功率的應用中，二極管整流橋對電網產生嚴重的諧波污染。
IGBT功率模塊可以完畢能量的雙向活動，假如採用IGBT做整流橋，用快速度、高運算才干的DSP產生PWM控制脈沖。一方面可以調整輸入的功率因數，消弭對電網的諧波污染。讓變頻器真正成為“綠色產品”。
還有一方面可以將電動機回饋產生的能量反送到電網，到達徹底的節能效果。
吉納電機自2001年開端停止四象限變頻器開發和研制工作。到眼下以前構成380V、660V兩個系列功率等級的成熟的產品和技術，並普遍應用於煤礦和油田范疇。
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所看到的。
四象限變頻器技術介紹
2.1工作原理
當電機工作在電動狀態的時分，整流控制單元的DSP產生6路高頻的PWM脈沖控制整流側的6個IGBT的開通和關斷。
IGBT的開通和關斷與輸入電抗器共同作用產生了與輸入電壓相位分歧的正弦電流波形。這樣就消弭了二極管整流橋產生的6K±1諧波。
功率因數高達99%。
消弭了對電網的諧波污染。
此時能量從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所看到的。
四象限變頻器技術介紹
當電動機工作在發電狀態的時分。電機產生的能量經過逆變側的二極管回饋到直流母線，當直流母線電壓超越一定的值，整流側能量回饋控制局部啟動，將直流逆變成交流。經過控制逆變電壓相位和幅值將能量回饋到電網，到達節能的效果。
此時能量由電機經過逆變側、整流側流向電網。
變頻器工作在二、四象限。輸入電抗器的主要功用是電流濾波。回饋電流和電網電壓波形如圖3所看到的：
四象限變頻器技術介紹
2.2四象限變頻器的系統構成
（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。
各局部的功用羅列例如以下：
·預充電電路：由交流接觸器、功率電阻組成及對應的控制回路。
主要功用是系統上電時，完畢對直流母線電容的預充電。防止上電時強大的沖擊電流燒壞功率模塊。
·輸入電抗器：電動狀態下起儲能作用，構成正弦電流波形。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）:整流側和逆變側IGBT、隔離驅動、電流檢測以及各種維護監測功用。
·電解電容：儲能，濾波。
·輸出電抗：減少輸出dv/dt。對電機起到一定的維護作用。
（2）控制局部組成：系統輔助電源模塊，預充電控制。功率接口板。DSP控制板及人機接口板。
·系統輔助電源產生系統控制所需的5V、15V和24V電源；
·預充電控制用於控制預充電交流接觸器的動作；
·功率接口板反應系統控制所需的電流信號，電壓信號及溫度信號。而且傳送PWM控制波形到驅動板。
接口板要對信號停止濾波處置；
·DSP控制板完畢整流，逆變PWM控制算法，系統的大腦。
·人機接口板顯現變頻器運轉的各種情況以及用戶參數輸入。
3、 整流局部
整流局部系統控制方框圖如圖4所看到的。
四象限變頻器技術介紹
如圖4所看到的，系統的給定是直流母線電壓指令。這個指令與直流母線電壓反應的誤差送到電壓環的PI調理器。電壓環的PI調理與三相輸入正弦波的乘積成為三相電流的指令，三相電流指令與各自電流所饋作比擬，誤差送到電流環的PI調理器。電流環PI調理器的輸出可以經過載波調制產生各相IGBT的PWM控制信號，也可以經過空間矢量的方式產生PWM信號控制IGBT。
上述的運算都是經過DSP完畢的。
4、 典型應用
四象限變頻器的典型應用是具有位勢負載特性的場所。倒如掉升機，機車牽引，油田磕頭機。離心機等。有一些大功率的應用中。也需求四象限變頻器以減小對電網的諧波污染。
以提升機的應用為倒。當提升重物時，四象限變頻器拖動電機節制重力做工。電動機處於電動狀態。當下放重物時，逆變側產生勵磁電流，重力牽引電機發電。電動機處於發電狀態。
勢能轉化為電能經過整流側回饋的電網。
5、 完成語
採用帶有PWM控制整流器變頻用具有四象限運轉的功用，能滿足各種位勢負載的調速請求，可就電機的再生能量轉化為電能送回電網。到達最大限度的節能的目的。不僅僅如此。它還可降低電源的諧波污染。功率因數可接近於1，是一種真正的“綠色”變頻器。