變頻器電路原理詳解經(jīng)典

要想做好變頻器維修，當(dāng)然了解變頻器基礎(chǔ)知識是相當(dāng)重要的，也是迫不及待的。下面我們就來分享一下變頻器維修基礎(chǔ)知識。大家看完后，如果有不正確地方，望您指正，如果覺得還行支持一下，給我一些鼓動！

變頻器維修入門--電路分析圖

對于變頻器修理，僅了解以上基本電路還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還須深刻了解以下主要電路。主回路主要由整流電路、限流電路、濾波電路、制動電路、逆變電路和檢測取樣電路部分組成。圖2.1是它的結(jié)構(gòu)圖。

1）驅(qū)動電路

驅(qū)動電路是將主控電路中CPU產(chǎn)生的六個PWM信號，經(jīng)光電隔離和放大后，作為逆變電路的換流器件（逆變模塊）提供驅(qū)動信號。

對驅(qū)動電路的各種要求，因換流器件的不同而異。同時，一些開發(fā)商開發(fā)了許多適宜各種換流器件的專用驅(qū)動模塊。有些品牌、型號的變頻器直接采用專用驅(qū)動模塊。但是，大部分的變頻器采用驅(qū)動電路。從修理的角度考慮，這里介紹較典型的驅(qū)動電路。圖2.2是較常見的驅(qū)動電路（驅(qū)動電路電源見圖2.3）。

廣州科沃—工控維修的120

驅(qū)動電路由隔離放大電路、驅(qū)動放大電路和驅(qū)動電路電源組成。三個上橋臂驅(qū)動電路是三個獨(dú)立驅(qū)動電源電路，三個下橋臂驅(qū)動電路是一個公共的驅(qū)動電源電路。

2）保護(hù)電路

廣州科沃—電梯維修的120

當(dāng)變頻器出現(xiàn)異常時，為了使變頻器因異常造成的損失減少到最小，甚至減少到零。每個品牌的變頻器都很重視保護(hù)功能，都設(shè)法增加保護(hù)功能，提高保護(hù)功能的有效性。

在變頻器保護(hù)功能的領(lǐng)域，廠商可謂使盡解數(shù)，作好文章。這樣，也就形成了變頻器保護(hù)電路的多樣性和復(fù)雜性。有常規(guī)的檢測保護(hù)電路，軟件綜合保護(hù)功能。有些變頻器的驅(qū)動電路模塊、智能功率模塊、整流逆變組合模塊等，內(nèi)部都具有保護(hù)功能。

圖2.4所示的電路是較典型的過流檢測保護(hù)電路。由電流取樣、信號隔離放大、信號放大輸出三部分組成。

3）開關(guān)電源電路

開關(guān)電源電路向操作面板、主控板、驅(qū)動電路及風(fēng)機(jī)等電路提供低壓電源。圖2.5富士G11型開關(guān)電源電路組成的結(jié)構(gòu)圖。廣州科沃—工控維修的120

在圖1點(diǎn)劃線內(nèi)，無速度檢測電路為開環(huán)控制。在控制電路增加了速度檢測電路，即增加速度指令，可以對異步電動機(jī)的速度進(jìn)行控制更精確的閉環(huán)控制。

1)運(yùn)算電路將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。

2)電壓、電流檢測電路

與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。

3)驅(qū)動電路

為驅(qū)動主電路器件的電路，它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。

4)I/0輸入輸出電路

為了變頻器更好人機(jī)交互，變頻器具有多種輸入信號的輸入(比如運(yùn)行、多段速度運(yùn)行等)信號，還有各種內(nèi)部參數(shù)的輸出“比如電流、頻率、保護(hù)動作驅(qū)動等)信號。

5)速度檢測電路

以裝在異步電動軸機(jī)上的速度檢測器(TG、PLG等)的信號為速度信號，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。

6)保護(hù)電路

檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。

逆變器控制電路中的保護(hù)電路，可分為逆變器保護(hù)和異步電動機(jī)保護(hù)兩種，保護(hù)功能如下

變頻器驅(qū)動電路的HCPL-316J特性

HCPL-316J是由Agilent公司生產(chǎn)的一種IGBT門極驅(qū)動光耦合器，其內(nèi)部集成集電極發(fā)射極電壓欠飽和檢測電路及故障狀態(tài)反饋電路，為驅(qū)動電路的可靠工作提供了保障。其特性為：兼容CMOS/TYL電平；光隔離，故障狀態(tài)反饋；開關(guān)時間最大500ns；“軟”IGBT關(guān)斷；欠飽和檢測及欠壓鎖定保護(hù)；過流保護(hù)功能；寬工作電壓范圍(15～30V)；用戶可配置自動復(fù)位、自動關(guān)閉。DSP與該耦合器結(jié)合實(shí)現(xiàn)IGBT的驅(qū)動，使得IGBTVCE欠飽和檢測結(jié)構(gòu)緊湊，低成本且易于實(shí)現(xiàn)，同時滿足了寬范圍的安全與調(diào)節(jié)需要。

HCPL-316J保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)

HCPL-316J內(nèi)置豐富的IGBT檢測及保護(hù)功能，使驅(qū)動電路設(shè)計(jì)起來更加方便，安全可靠。其中下面詳述欠壓鎖定保護(hù)(UVLO)和過流保護(hù)兩種保護(hù)功能的工作原理：

(1)IGBT欠壓鎖定保護(hù)(UVLO)功能

在剛剛上電的過程中，芯片供電電壓由0V逐漸上升到最大值。如果此時芯片有輸出會造成IGBT門極電壓過低，那么它會工作在線性放大區(qū)。HCPL316J芯片的欠壓鎖定保護(hù)的功能(UVLO)可以解決此問題。當(dāng)VCC與VE之間的電壓值小于12V時，輸出低電平，以防止IGBT工作在線性工作區(qū)造成發(fā)熱過多進(jìn)而燒毀。示意圖詳見圖1中含UVLO部分。

圖1HCPL-316J內(nèi)部原理圖

(2)IGBT過流保護(hù)功能

HCPL-316J具有對IGBT的過流保護(hù)功能，它通過檢測IGBT的導(dǎo)通壓降來實(shí)施保護(hù)動作。同樣從圖上可以看出，在其內(nèi)部有固定的7V電平，在檢測電路工作時，它將檢測到的IGBTC～E極兩端的壓降與內(nèi)置的7V電平比較，當(dāng)超過7V時，HCPL-316J芯片輸出低電平關(guān)斷IGBT，同時，一個錯誤檢測信號通過片內(nèi)光耦反饋給輸入側(cè)，以便于采取相應(yīng)的解決措施。在IGBT關(guān)斷時，其C～E極兩端的電壓必定是超過7V的，但此時，過流檢測電路失效，HCPL-316J芯片不會報故障信號。實(shí)際上，由于二極管的管壓降，在IGBT的C～E極間電壓不到7V時芯片就采取保護(hù)動作。

整個電路板的作用相當(dāng)于一個光耦隔離放大電路。它的核心部分是芯片HCPL-316J，其中由控制器(DSP-TMS320F2812)產(chǎn)生XPWM1及XCLEAR*信號輸出給HCPL-316J，同時HCPL-316J產(chǎn)生的IGBT故障信號FAULT*給控制器。同時在芯片的輸出端接了由NPN和PNP組成的推挽式輸出電路,目的是為了提高輸出電流能力，匹配IGBT驅(qū)動要求。

當(dāng)HCPL-316J輸出端VOUT輸出為高電平時，推挽電路上管(T1)