維修部不得不學的變頻器維修基礎知識(三）
九、變頻器維修入門--發(fā)光二極管的好壞測試
測試發(fā)光二極管的好壞，可以按照測試普通硅二極管正反向電阻的方法測試。指鐘式萬用表撥在R*100或R*1K檔，用黑表筆接發(fā)光二極管正極，紅表筆接負極，測得正向電阻應在20=40K;用黑表筆接發(fā)光二極管負極，紅表筆接正極，測得反向電阻應大于500K以上。用數(shù)字式萬用表撥在二極管檔，黑表筆接發(fā)光二極管正極，紅表筆接負極，阻值為無窮大。黑表筆接發(fā)光二極管負極，紅表筆接正極，發(fā)光二極管會有微亮，表示正常。測式方法如圖
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遠不夠的，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是它的結構圖。
1)驅動電路
驅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)提供驅動信號。
對驅動電路的各種要求，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動模塊。有些品牌、型號的變頻器直接采用專用驅動模塊。但是，大部分的變頻器采用驅動電路。從修理的角度考慮，這里介紹較典型的驅動電路。圖2.2是較常見的驅動電路(驅動電路電源見圖2.3)。(信息來源：www.dqjsw.com.cn)
驅動電路由隔離放大電路、驅動放大電路和驅動電路電源組成。三個上橋臂驅動電路是三個獨立驅動電源電路，三個下橋臂驅動電路是一個公共的驅動電源電路。
2)保護電路
當變頻器出現(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功能，都設法增加保護功能，提高保護功能的有效性。
在變頻器保護功能的領域，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電路的多樣性和復雜性。有常規(guī)的檢測保護電路，軟件綜合保護功能。有些變頻器的驅動電路模塊、智能功率模塊、整流逆變組合模塊等，內(nèi)部都具有保護功能。
圖2.4所示的電路是較典型的過流檢測保護電路。由電流取樣、信號隔離放大、信號放大輸出三部分組成。
3)開關電源電路
開關電源電路向操作面板、主控板、驅動電路及風機等電路提供低壓電源。圖2.5富士G11型開關電源電路組成的結構圖。
直流高壓P端加到高頻脈沖變壓器初級端，開關調(diào)整管串接脈沖變壓器另一個初級端后，再接到直流高壓N端。開關管周期性地導通、截止，使初級直流電壓換成矩形波。由脈沖變壓器耦合到次級，再經(jīng)整流濾波后，獲得相應的直流輸出電壓。它又對輸出電壓取樣比較，去控制脈沖調(diào)寬電路，以改變脈沖寬度的方式，使輸出電壓穩(wěn)定。
4)主控板上通信電路
當變頻器由可編程(PLC)或上位計算機、人機界面等進行控制時，必須通過通信接口相互傳遞信號。圖2.6是LG變頻器的通訊接口電路。
頻器通信時，通常采用兩線制的RS485接口。西門子變頻器也是一樣。兩線分別用于傳遞和接收信號。變頻器在接收到信號后傳遞信號之前，這兩種信號都經(jīng)過緩沖器A1701、75176B等集成電路，以保證良好的通信效果。
所以，變頻器主控板上的通信接口電路主要是指這部分電路，還有信號的抗干擾電路。
5)外部控制電路
變頻器外部控制電路主要是指頻率設定電壓輸入，頻率設定電流輸入、正轉、反轉、點動及停止運行控制，多檔轉速控制。頻率設定電壓(電流)輸入信號通過變頻器內(nèi)的A/D轉換電路進入CPU。其他一些控制通過變頻器內(nèi)輸入電路的光耦隔離傳遞到CPU中。
在下面文章中,上傳了有關變頻器的維修知識供大家分享!
根據(jù)大家對我的提議以及對我的支持，現(xiàn)在將一些變頻器最基本，基礎的知識貢獻給大家。
變頻器開關電源電路
變頻器開關電源主要包括輸入電網(wǎng)濾波器、輸入整流濾波器、變換器、輸出整流濾波器、控制電路、保護電路。開關電源電路如下圖，是由UC3844組成的開關電路：
開關電源主要有以下特點:
1,體積小,重量輕:由于沒有工頻變頻器，所以體積和重量吸有線性電源的20~30%
2，功耗小，效率高：功率晶體管工作在開關狀態(tài)，所以晶體管的上功耗小，轉化效率高，一般為60~70%，而線性電源只有30~40%
二極管限幅電路限幅器是一個具有非線性電壓傳輸特性的運放電路。其特點是：當輸入信號電壓在某一范圍時，電路處于線性放大狀態(tài)，具有恒定的放大倍數(shù)，而超出此范圍，進入非線性區(qū)，放大倍數(shù)接近于零或很低。在變頻器電路設計中要求也是很高的，要做一個好的變頻器維修技術員，了解它也相當重要。(信息來源：www.dqjsw.com.cn電氣自動化技術網(wǎng))
1、 二極管并聯(lián)限幅器電路圖如下所示：
2、二極管串聯(lián)限幅電路如下圖所示：
變頻器控制電路組成
如圖1所示，控制電路由以下電路組成：頻率、電壓的運算電路、主電路的電壓、電流檢測電路、電動機的速度檢測電路、將運算電路的控制信號進行放大的驅動電路，以及逆變器和電動機的保護電路。
在圖 1點劃線內(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，可以對異步電動機的速度進行控制更精確的閉環(huán)控制。
1)運算電路將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，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)驅動電路
為驅動主電路器件的電路，它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。
4)I/0輸入輸出電路
為了變頻器更好人機交互，變頻器具有多種輸入信號的輸入 (比如運行、多段速度運行等)信號，還有各種內(nèi)部參數(shù)的輸出“比如電流、頻率、保護動作驅動等)信號。
5)速度檢測電路
以裝在異步電動軸機上的速度檢測器 (TG、PLG等)的信號為速度信號，送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉。
6)保護電路
檢測主電路的電壓、電流等，當發(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電路，可分為逆變器保護和異步電動機保護兩種，保護功能如下
變頻器驅動電路的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;開關時間最大500ns;“軟”IGBT關斷;欠飽和檢測及欠壓鎖定保護;過流保護功能;寬工作電壓范圍(15～30V);用戶可配置自動復位、自動關閉。DSP與該耦合器結合實現(xiàn)IGBT的驅動，使得IGBT VCE欠飽和檢測結構緊湊，低成本且易于實現(xiàn)，同時滿足了寬范圍的安全與調(diào)節(jié)需要。
HCPL-316J保護功能的實現(xiàn)
HCPL-316J內(nèi)置豐富的IGBT檢測及保護功能，使驅動電路設計起來更加方便，安全可靠。其中下面詳述欠壓鎖定保護(UVLO) 和過流保護兩種保護功能的工作原理：
(1)IGBT欠壓鎖定保護(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的功能(UVLO)可以解決此問題。當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)熱過多進而燒毀。示意圖詳見圖1中含UVLO部分。
圖1 HCPL-316J內(nèi)部原理圖
(2)IGBT過流保護功能
HCPL-316J具有對IGBT的過流保護功能，它通過檢測IGBT的導通壓降來實施保護動作。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IGBT C～E極兩端的壓降與內(nèi)置的7V電平比較，當超過7V時，HCPL-316J芯片輸出低電平關斷IGBT，同時，一個錯誤檢測信號通過片內(nèi)光耦反饋給輸入側，以便于采取相應的解決措施。在IGBT關斷時，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時芯片就采取保護動作。
整個電路板的作用相當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驅動要求。
當HCPL-316J輸出端VOUT輸出為高電平時，推挽電路上管(T1)導通，下管(T2)截止， 三端穩(wěn)壓塊LM7915輸出端加在IGBT門極(VG1)上，IGBT VCE為15V，IGBT導通。當HCPL-316J輸出端VOUT輸出為低電平時，上管(T1)截止，下管(T1)導通，VCE為-9V，IGBT關斷。以上就是IGBT的開通關斷過程。
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