图3-5 IGBT模型

图3-6 脉冲方波接近正弦波

种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也称SPWM波形。要改变等效输出的正弦波的幅值时，只需按照同一比例系数改变上述各脉冲的宽度即可。

3.将开关换成IGBT

本变频器采用的是IGBT（绝缘栅双极型晶体管）作为开关的逆变电路，为了得到近似的正弦交流电，把开关换成IGBT。IGBT如图3-5有G（栅极）、C（集电极）、（发射极）E三个电极，三个电极在不加电的情况下不导通，在C、E级内部有一个二极管的结构。如果给G、E级加一个正向电压（大于6V，一般取12V到15V），则C、E级内部导通。G极不加电压或者是加负压时，IGBT关断，加负压就是为了可靠关断。

芯片控制IGBT这种类型的电子开关，晶体管受电子信号控制可以在1秒钟内开关上万次。把开关的程序写进芯片，按照预期发出开关信号，控制开关的导通频率和时间，使得电压平均值组成的波形接近正弦波（如图3-6所示）。

以上的内容是变频器主电路的整流器、滤波电路、逆变电路原理上的一个简易的扩展描述，内容全部使用最简单的单相回路描述，没有涉及复杂的三相回路。可以看到，变频器的原理部分篇幅较长，不适合写在简明摘要中。而且，了解以上原理确实不能直接对设备的更新改造、日常操作、日常维护工作产生影响。但是，了解深层次原理会加深技术工作者对设备和组成元件和电路的了解，从而对创新工作产生积极影响。如果一名技术工作者，对各种电路模式、各种半导体元件的功能掌握得很娴熟，就有可能通过组合创新，在其他领域迸发出创新性想法。特别是IGBT的功能是控制电，是电能转换与应用的核心芯片。现在普遍使用在变频器、可持续电源、电动汽车调速、光伏风电逆变器中，使用的范围非常广，了解它对生活也很有帮助。对设备感兴趣学有余力的同志，可以掌握更进一步的原理。

在“四懂三会”中提到的会操作、会维护、会排除故障，并没有明确提到会维修。从实际工作来看，变频器这种设备的维修工作是由厂家和供应商提供的，航油技术人员基本不会遇到维修变频器的场景。变频器的维修比较复杂，逻辑判断环节很多，需要用万用表对整个电路中的元器件进行测量判断，很多涉及控制芯片的问题更是精密难知。航油工作人员不是这类设备的维修人员，不需要了解具体机器内部电路和印刷电路板的设置情况。但是，航油工作人员需要和厂商外委配合，快速准确地处理设备更新和相关的维修问题。

我们想阐明一个观点，航油油库技术人员对设备的了解应该有一个知识边界。不是无休止地深入设备的原理和维修技能中，而是有一个分界点。这个分界点是对于设备日常使用维护，更新改造能提高效率，保证生产安全的知识应必须掌握。涉及设备重要功能的原理，能讲清楚的推荐掌握。对于设备过于复杂的原理性知识和精密的维修技能，选择性放弃。毕竟，油库的设备非常多，可以把精力用在更关键更有效率的地方。

（作者单位：航油华北公司）