变频器电路原理分析
日期：2008-7-30 22:31:35 来源：本站整理
点击： 作者：
点击： 作者：
点击【 大 中 小 】放大字体.
要想做好变频器维修，当然了解变频器基础知识是相当重要的，也是迫不及待的。下面我们就来分享一下变频器维修基础知识。大家看完后，如果有不正确地方，望您指正，如果觉得还行支持一下，给我一些鼓动！
变频器维修入门--电路分析图
对于变频器修理，仅了解以上基本电路还远远不够的，还须深刻了解以下主要电路。主回路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测取样电路部分组成。图2.1是它的结构图。
1）驱动电路
驱动电路是将主控电路中CPU产生的六个PWM信号，经光电隔离和放大后，作为逆变电路的换流器件（逆变模块）提供驱动信号。
对驱动电路的各种要求，因换流器件的不同而异。同时，一些开发商开发了许多适宜各种换流器件的专用驱动模块。有些品牌、型号的变频器直接采用专用驱动模块。但是，大部分的变频器采用驱动电路。从修理的角度考虑，这里介绍较典型的驱动电路。图2.2是较常见的驱动电路（驱动电路电源见图2.3）。
驱动电路由隔离放大电路、驱动放大电路和驱动电路电源组成。三个上桥臂驱动电路是三个独立驱动电源电路，三个下桥臂驱动电路是一个公共的驱动电源电路。
2）保护电路
当变频器出现异常时，为了使变频器因异常造成的损失减少到最小，甚至减少到零。每个品牌的变频器都很重视保护功能，都设法增加保护功能，提高保护功能的有效性。
在变频器保护功能的领域，厂商可谓使尽解数，作好文章。这样，也就形成了变频器保护电路的多样性和复杂性。有常规的检测保护电路，软件综合保护功能。有些变频器的驱动电路模块、智能功率模块、整流逆变组合模块等，内部都具有保护功能。
图2.4所示的电路是较典型的过流检测保护电路。由电流取样、信号隔离放大、信号放大输出三部分组成。
3）开关电源电路
开关电源电路向操作面板、主控板、驱动电路及风机等电路提供低压电源。图2.5富士G11型开关电源电路组成的结构图。
直流高压P端加到高频脉冲变压器初级端，开关调整管串接脉冲变压器另一个初级端后，再接到直流高压N端。开关管周期性地导通、截止，使初级直流电压换成矩形波。由脉冲变压器耦合到次级，再经整流滤波后，获得相应的直流输出电压。它又对输出电压取样比较，去控制脉冲调宽电路，以改变脉冲宽度的方式，使输出电压稳定。
4）主控板上通信电路
当变频器由可编程（PLC）或上位计算机、人机界面等进行控制时，必须通过通信接口相互传递信号。图2.6是LG变频器的通讯接口电路。
频器通信时，通常采用两线制的RS485接口。西门子变频器也是一样。两线分别用于传递和接收信号。变频器在接收到信号后传递信号之前，这两种信号都经过缓冲器A1701、75176B等集成电路，以保证良好的通信效果。
所以，变频器主控板上的通信接口电路主要是指这部分电路，还有信号的抗干扰电路。
5）外部控制电路
变频器外部控制电路主要是指频率设定电压输入，频率设定电流输入、正转、反转、点动及停止运行控制，多档转速控制。频率设定电压（电流）输入信号通过变频器内的A/D转换电路进入CPU。其他一些控制通过变频器内输入电路的光耦隔离传递到CPU中。
在下面文章中,上传了有关变频器的维修知识供大家分享!
根据大家对我的提议以及对我的支持，现在将一些变频器最基本，基础的知识贡献给大家。
变频器开关电源电路
变频器开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、变换器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。我们公司产品开关电源电路如下图，是由UC3844组成的开关电路：
开关电源主要有以下特点:
1,体积小,重量轻:由于没有工频变频器，所以体积和重量吸有线性电源的20~30%
2，功耗小，效率高：功率晶体管工作在开关状态，所以晶体管的上功耗小，转化效率高，一般为60~70%，而线性电源只有30~40%
二极管限幅电路限幅器是一个具有非线性电压传输特性的运放电路。其特点是：当输入信号电压在某一范围时，电路处于线性放大状态，具有恒定的放大倍数，而超出此范围，进入非线性区，放大倍数接近于零或很低。在变频器电路设计中要求也是很高的，要做一个好的变频器维修技术员，了解它也相当重要。
1、 二极管并联限幅器电路图如下所示：
2、二极管串联限幅电路如下图所示：
变频器控制电路组成
如图1所示，控制电路由以下电路组成：频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路、电动机的速度检测电路、将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路，以及逆变器和电动机的保护电路。
在图 1点划线内，无速度检测电路为开环控制。在控制电路增加了速度检测电路，即增加速度指令，可以对异步电动机的速度进行控制更精确的闭环控制。
1)运算电路将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。
2)电压、电流检测电路
与主回路电位隔离检测电压、电流等。
3)驱动电路
为驱动主电路器件的电路，它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。
4)I/0输入输出电路
为了变频器更好人机交互，变频器具有多种输入信号的输入 (比如运行、多段速度运行等)信号，还有各种内部参数的输出“比如电流、频率、保护动作驱动等)信号。
5)速度检测电路
以装在异步电动轴机上的速度检测器 (TG、PLG等)的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。
6)保护电路
检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。
逆变器控制电路中的保护电路，可分为逆变器保护和异步电动机保护两种，保护功能如下
变频器驱动电路的HCPL-316J特性
HCPL-316J是由Agilent公司生产的一种IGBT门极驱动光耦合器，其内部集成集电极发射极电压欠饱和检测电路及故障状态反馈电路，为驱动电路的可靠工作提供了保障。其特性为：兼容CMOS/TYL电平；光隔离，故障状态反馈；开关时间最大500ns；“软”IGBT关断；欠饱和检测及欠压锁定保护；过流保护功能；宽工作电压范围(15～30V)；用户可配置自动复位、自动关闭。 DSP与该耦合器结合实现IGBT的驱动，使得IGBT VCE欠饱和检测结构紧凑，低成本且易于实现，同时满足了宽范围的安全与调节需要。
HCPL-316J保护功能的实现
HCPL-316J内置丰富的IGBT检测及保护功能，使驱动电路设计起来更加方便，安全可靠。其中下面详述欠压锁定保护(UVLO) 和过流保护两种保护功能的工作原理：
(1)IGBT欠压锁定保护(UVLO)功能
在刚刚上电的过程中，芯片供电电压由0V逐渐上升到最大值。如果此时芯片有输出会造成IGBT门极电压过低，那么它会工作在线性放大区。HCPL316J芯片的欠压锁定保护的功能(UVLO)可以解决此问题。当VCC与VE之间的电压值小于12V时，输出低电平，以防止IGBT工作在线性工作区造成发热过多进而烧毁。示意图详见图1中含UVLO部分。
图1 HCPL-316J内部原理图
(2)IGBT过流保护功能
HCPL-316J具有对IGBT的过流保护功能，它通过检测IGBT的导通压降来实施保护动作。同样从图上可以看出，在其内部有固定的7V电平，在检测电路工作时，它将检测到的IGBT C～E极两端的压降与内置的7V电平比较，当超过7V时，HCPL-316J芯片输出低电平关断IGBT，同时，一个错误检测信号通过片内光耦反馈给输入侧，以便于采取相应的解决措施。在IGBT关断时，其C～E极两端的电压必定是超过7V的，但此时，过流检测电路失效，HCPL-316J芯片不会报故障信号。实际上，由于二极管的管压降，在IGBT的C～E 极间电压不到7V时芯片就采取保护动作。
WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
变频器维修入门--电路分析图
WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
对于变频器修理，仅了解以上基本电路还远远不够的，还须深刻了解以下主要电路。主回路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测取样电路部分组成。图2.1是它的结构图。
WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
1）驱动电路
WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
驱动电路是将主控电路中CPU产生的六个PWM信号，经光电隔离和放大后，作为逆变电路的换流器件（逆变模块）提供驱动信号。
WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
对驱动电路的各种要求，因换流器件的不同而异。同时，一些开发商开发了许多适宜各种换流器件的专用驱动模块。有些品牌、型号的变频器直接采用专用驱动模块。但是，大部分的变频器采用驱动电路。从修理的角度考虑，这里介绍较典型的驱动电路。图2.2是较常见的驱动电路（驱动电路电源见图2.3）。
WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
驱动电路由隔离放大电路、驱动放大电路和驱动电路电源组成。三个上桥臂驱动电路是三个独立驱动电源电路，三个下桥臂驱动电路是一个公共的驱动电源电路。
WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
2）保护电路
WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
当变频器出现异常时，为了使变频器因异常造成的损失减少到最小，甚至减少到零。每个品牌的变频器都很重视保护功能，都设法增加保护功能，提高保护功能的有效性。
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
在变频器保护功能的领域，厂商可谓使尽解数，作好文章。这样，也就形成了变频器保护电路的多样性和复杂性。有常规的检测保护电路，软件综合保护功能。有些变频器的驱动电路模块、智能功率模块、整流逆变组合模块等，内部都具有保护功能。
WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
图2.4所示的电路是较典型的过流检测保护电路。由电流取样、信号隔离放大、信号放大输出三部分组成。
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
plcjs.技.术_网
3）开关电源电路
WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
开关电源电路向操作面板、主控板、驱动电路及风机等电路提供低压电源。图2.5富士G11型开关电源电路组成的结构图。
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
直流高压P端加到高频脉冲变压器初级端，开关调整管串接脉冲变压器另一个初级端后，再接到直流高压N端。开关管周期性地导通、截止，使初级直流电压换成矩形波。由脉冲变压器耦合到次级，再经整流滤波后，获得相应的直流输出电压。它又对输出电压取样比较，去控制脉冲调宽电路，以改变脉冲宽度的方式，使输出电压稳定。
WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
4）主控板上通信电路
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
当变频器由可编程（PLC）或上位计算机、人机界面等进行控制时，必须通过通信接口相互传递信号。图2.6是LG变频器的通讯接口电路。
WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
频器通信时，通常采用两线制的RS485接口。西门子变频器也是一样。两线分别用于传递和接收信号。变频器在接收到信号后传递信号之前，这两种信号都经过缓冲器A1701、75176B等集成电路，以保证良好的通信效果。
WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
所以，变频器主控板上的通信接口电路主要是指这部分电路，还有信号的抗干扰电路。
WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
5）外部控制电路
P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
变频器外部控制电路主要是指频率设定电压输入，频率设定电流输入、正转、反转、点动及停止运行控制，多档转速控制。频率设定电压（电流）输入信号通过变频器内的A/D转换电路进入CPU。其他一些控制通过变频器内输入电路的光耦隔离传递到CPU中。
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
在下面文章中,上传了有关变频器的维修知识供大家分享!
WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
根据大家对我的提议以及对我的支持，现在将一些变频器最基本，基础的知识贡献给大家。
P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
变频器开关电源电路
P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
变频器开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、变换器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。我们公司产品开关电源电路如下图，是由UC3844组成的开关电路：
WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
开关电源主要有以下特点:
WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
1,体积小,重量轻:由于没有工频变频器，所以体积和重量吸有线性电源的20~30%
WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
2，功耗小，效率高：功率晶体管工作在开关状态，所以晶体管的上功耗小，转化效率高，一般为60~70%，而线性电源只有30~40%
P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
二极管限幅电路限幅器是一个具有非线性电压传输特性的运放电路。其特点是：当输入信号电压在某一范围时，电路处于线性放大状态，具有恒定的放大倍数，而超出此范围，进入非线性区，放大倍数接近于零或很低。在变频器电路设计中要求也是很高的，要做一个好的变频器维修技术员，了解它也相当重要。
WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
1、 二极管并联限幅器电路图如下所示：
WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
2、二极管串联限幅电路如下图所示：
WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
变频器控制电路组成
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
如图1所示，控制电路由以下电路组成：频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路、电动机的速度检测电路、将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路，以及逆变器和电动机的保护电路。
WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
在图 1点划线内，无速度检测电路为开环控制。在控制电路增加了速度检测电路，即增加速度指令，可以对异步电动机的速度进行控制更精确的闭环控制。
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
1)运算电路将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。
WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
2)电压、电流检测电路
WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
与主回路电位隔离检测电压、电流等。
WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
3)驱动电路
WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
为驱动主电路器件的电路，它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。
WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
4)I/0输入输出电路
WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
为了变频器更好人机交互，变频器具有多种输入信号的输入 (比如运行、多段速度运行等)信号，还有各种内部参数的输出“比如电流、频率、保护动作驱动等)信号。
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
5)速度检测电路
WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
以装在异步电动轴机上的速度检测器 (TG、PLG等)的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
6)保护电路
plcjs.技.术_网
检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。
WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
逆变器控制电路中的保护电路，可分为逆变器保护和异步电动机保护两种，保护功能如下
WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
变频器驱动电路的HCPL-316J特性
WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
HCPL-316J是由Agilent公司生产的一种IGBT门极驱动光耦合器，其内部集成集电极发射极电压欠饱和检测电路及故障状态反馈电路，为驱动电路的可靠工作提供了保障。其特性为：兼容CMOS/TYL电平；光隔离，故障状态反馈；开关时间最大500ns；“软”IGBT关断；欠饱和检测及欠压锁定保护；过流保护功能；宽工作电压范围(15～30V)；用户可配置自动复位、自动关闭。 DSP与该耦合器结合实现IGBT的驱动，使得IGBT VCE欠饱和检测结构紧凑，低成本且易于实现，同时满足了宽范围的安全与调节需要。
WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
HCPL-316J保护功能的实现
WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
HCPL-316J内置丰富的IGBT检测及保护功能，使驱动电路设计起来更加方便，安全可靠。其中下面详述欠压锁定保护(UVLO) 和过流保护两种保护功能的工作原理：
WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
(1)IGBT欠压锁定保护(UVLO)功能
plcjs.技.术_网
在刚刚上电的过程中，芯片供电电压由0V逐渐上升到最大值。如果此时芯片有输出会造成IGBT门极电压过低，那么它会工作在线性放大区。HCPL316J芯片的欠压锁定保护的功能(UVLO)可以解决此问题。当VCC与VE之间的电压值小于12V时，输出低电平，以防止IGBT工作在线性工作区造成发热过多进而烧毁。示意图详见图1中含UVLO部分。
WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
图1 HCPL-316J内部原理图
WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
(2)IGBT过流保护功能
WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
HCPL-316J具有对IGBT的过流保护功能，它通过检测IGBT的导通压降来实施保护动作。同样从图上可以看出，在其内部有固定的7V电平，在检测电路工作时，它将检测到的IGBT C～E极两端的压降与内置的7V电平比较，当超过7V时，HCPL-316J芯片输出低电平关断IGBT，同时，一个错误检测信号通过片内光耦反馈给输入侧，以便于采取相应的解决措施。在IGBT关断时，其C～E极两端的电压必定是超过7V的，但此时，过流检测电路失效，HCPL-316J芯片不会报故障信号。实际上，由于二极管的管压降，在IGBT的C～E 极间电压不到7V时芯片就采取保护动作。
本新闻共2页,当前在第1页1 2
WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
上一篇: 丹纳赫SERVOSTAR下载FIRMWARE的步骤下一篇: 没有了
评论内容
载入中...
载入中...
P
L
C
技
术
网
|
可
编
程
控
制
器
技
术
门
户
|
十
万
P
L
C
工
程
师
的
共
同
选
择
！
L
C
技
术
网
|
可
编
程
控
制
器
技
术
门
户
|
十
万
P
L
C
工
程
师
的
共
同
选
择
！
·最新招聘信息
·最新求职信息
·推荐产品
·推荐厂商
·栏目热门排行
·站内热门排行