維修部不得不學的變頻器維修基礎知識(一)
一、變頻器工作原理
變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現電機的變速運行的設備，其中控製電路完成對主電路的控製，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對於(yu) 如矢量控製變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個(ge) 進行轉矩計算的CPU以及一些相應的電路。這是變頻器修理中最變頻器的定義(yi) 。
變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為(wei) 電壓型變頻器和電流型變頻器;按照開關(guan) 方式分類，可以分為(wei) PAM控製變頻器、PWM控製變頻器和高載頻PWM控製變頻器;按照工作原理分類，可以分為(wei) V/f控製變頻器、轉差頻率控製變頻器和矢量控製變頻器等;在變頻器修理中，按照用途分類，可以分為(wei) 通用變頻器、高性能專(zhuan) 用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。
在交流變頻器中使用的非智能控製方式有V/f協調控製、轉差頻率控製、矢量控製、直接轉矩控製等。V/f控製是為(wei) 了得到理想的轉矩-速度特性，基於(yu) 在改變電源頻率進行調速的同時，又要保證電動機的磁通不變的思想而提出的，通用型變頻器基本上都采用這種控製方式。V/f控製變頻器結構非常簡單，但是這種變頻器采用開環控製方式，不能達到較高的控製性能，而且，在低頻時，必須進行轉矩補償(chang) ，以改變低頻轉矩特性。在變頻器修理中，轉差頻率控製是一種直接控製轉矩的控製方式，它是在V/f控製的基礎上，按照知道異步電動機的實際轉速對應的電源頻率，並根據希望得到的轉矩來調節變頻器的輸出頻率，就可以使電動機具有對應的輸出轉矩。矢量控製是通過矢量坐標電路控製電動機定子電流的大小和相位，以達到對電動機在d、q、0坐標軸係中的勵磁電流和轉矩電流分別進行控製，進而達到控製電動機轉矩的目的。通過控製各矢量的作用順序和時間以及零矢量的作用時間，又可以形成各種PWM波，達到各種不同的控製目的。直接轉矩控製是利用空間矢量坐標的概念，在定子坐標係下分析交流電動機的數學模型，控製電動機的磁鏈和轉矩，通過檢測定子電阻來達到觀測定子磁鏈的目的，因此省去了矢量控製等複雜的變換計算，係統直觀、簡潔，計算速度和精度都比矢量控製方式有所提高。
二、模電和數電的區別
很多剛進入電子行業(ye) ，自動化行業(ye) 的人士對模似電子電路和數字電子電路存在一些疑惑，由其是剛進這行的人更是不明了，當然在接觸變頻器維修與(yu) 維護時肯定要熟悉。
所謂模似電子電路實際是相對數字電子電路而言。
模電：一般指頻率在百兆HZ以下，電壓在數十伏以內(nei) 的模似信號以及對此信號的分析/處理及相關(guan) 器件的運用。百兆HZ以上的信號屬於(yu) 高頻電子電路範疇。百伏以上的信號屬於(yu) 強電或高壓電範疇。
數電：一般指通過數字邏輯和計算去分析、處理信號，數字邏輯電路的構成以及運用。
數電的輸入和輸出端一般由模電組成，構成數電的基本邏輯元素就是模電中三級管飽和特性和截止特性。
由於(yu) 數電可大規模集成，可進行複雜的數學運算，對溫度、幹擾、老化等參數不敏感，因此是今後的發展方向。但現實世界中信息都是模似信息(光線、無線電、熱、冷等)，模電是不可能淘汰的，但就一個(ge) 係統而言模電部分可能會(hui) 減少。理想構成為(wei) ：模似輸入——AD采樣(數字化)——數字處理——DA轉換——模似輸出。
三、肖特基二極管和快恢複二極管又什麽(me) 區別
快恢複二極管是指反向恢複時間很短的二極管(5us以下)，工藝上多采用摻金措施，結構上有采用PN結型結構，有的采用改進的PIN結構。其正向壓降高於(yu) 普通二極管(1-2V)，反向耐壓多在1200V以下。從(cong) 性能上可分為(wei) 快恢複和超快恢複兩(liang) 個(ge) 等級。前者反向恢複時間為(wei) 數百納秒或更長，後者則在100納秒以下。
肖特基二極管是以金屬和半導體(ti) 接觸形成的勢壘為(wei) 基礎的二極管，簡稱肖特基二極管(Schottky Barrier Diode)，具有正向壓降低(0.4--0.5V)、反向恢複時間很短(10-40納秒)，而且反向漏電流較大，耐壓低，一般低於(yu) 150V，多用於(yu) 低電壓場合。
這兩(liang) 種管子通常用於(yu) 開關(guan) 電源。
肖特基二極管和快恢複二極管區別：前者的恢複時間比後者小一百倍左右，前者的反向恢複時間大約為(wei) 幾納秒~!
前者的優(you) 點還有低功耗，大電流，超高速~!電氣特性當然都是二極管阿~!
快恢複二極管在製造工藝上采用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關(guan) 速度,同時也能得到較高的耐壓.目前快恢複二極管主要應用在逆變電源中做整流元件.
肖特基二極管： 反向耐壓值較低40V-50V，通態壓降0.3-0.6V，小於(yu) 10nS的反向恢複時間。它是具有肖特基特性的“金屬半導體(ti) 結”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除材料外，還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導體(ti) 材料采用矽或砷化镓，多為(wei) N型半導體(ti) 。這種器件是由多數載流子導電的，所以，其反向飽和電流較以少數載流子導電的PN結大得多。由於(yu) 肖特基二極管中少數載流子的存貯效應甚微，所以其頻率響僅(jin) 為(wei) RC時間常數限製，因而，它是高頻和快速開關(guan) 的理想器件。其工作頻率可達100GHz。並且，MIS(金屬-絕緣體(ti) -半導體(ti) )肖特基二極管可以用來製作太陽能電池或發光二極管。
快恢複二極管：有0.8-1.1V的正向導通壓降，35-85nS的反向恢複時間，在導通和截止之間迅速轉換，提高了器件的使用頻率並改善了波形。快恢複二極管在製造工藝上采用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關(guan) 速度,同時也能得到較高的耐壓.目前快恢複二極管主要應用在逆變電源中做整流元件.
四、運放與(yu) 比較器區別
運算放大器與(yu) 專(zhuan) 用比較器在變頻器主控板的控電路中比較常見，它的作用也不用我去形容了，做這行的都比我清楚。
1、 運放可以連接成為(wei) 比較輸出，比較器就是比較。那麽(me) 市麵上為(wei) 何單獨出售兩(liang) 種產(chan) 品，他們(men) 有相同和不同之處是什麽(me) 呢?
2、 比較器輸出一般是OC便於(yu) 電平轉換;比較器沒有頻補，SLEW RATE比同級運放大，但接成放大器易自激。
比較器的開環增益比一般放大器高很多，因此比較器正負端小的差異就引起輸出端變化。
3、 頻響是一方麵，另處運放當比較器時輸出不穩定，不一定能滿足後級邏輯電路的要求。
4、 比較器為(wei) 集電極開路輸出，容易輸出TTL電平，而運放有飽和壓降，使用不便。
關(guan) 於(yu) 運算放大器與(yu) 專(zhuan) 用比較器的區別可分為(wei) 以下幾點：
1、 比較器的翻轉速度快，大約在NS數量級，而運放翻轉速度一般為(wei) US數量級(特殊高速運放除外)
2、 運放可以輸入負反饋電路，而比較器不能使用負反饋，雖然比較器也有同相和反相兩(liang) 個(ge) 輸入端，便因為(wei) 其內(nei) 部沒有相位補償(chang) 電路，如果輸入負反饋，電路不能穩定工作，內(nei) 部無相位補償(chang) 電路，這也是比較器比運放速度快的原因。
3、 運放輸入初級一般采用推挽電路，雙極性輸出，而多數比較器輸出極為(wei) 集電級開路結構，所以需要上拉電阻，單極性輸出，容易和數字電路連接。
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