九、變頻器維修入門--發光二極管的好壞測試

測試發光二極管的好壞，可以按照測試普通矽二極管正反向電阻的方法測試。指鍾式萬(wan) 用表撥在R*100或R*1K檔，用黑表筆接發光二極管正極，紅表筆接負極，測得正向電阻應在20=40K;用黑表筆接發光二極管負極，紅表筆接正極，測得反向電阻應大於(yu) 500K以上。用數字式萬(wan) 用表撥在二極管檔，黑表筆接發光二極管正極，紅表筆接負極，阻值為(wei) 無窮大。黑表筆接發光二極管負極，紅表筆接正極，發光二極管會(hui) 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

對於(yu) 變頻器修理，僅(jin) 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、製動電路、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(chan) 生的六個(ge) PWM信號，經光電隔離和放大後，作為(wei) 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，一些開發商開發了許多適宜各種換流器件的專(zhuan) 用驅動模塊。有些品牌、型號的變頻器直接采用專(zhuan) 用驅動模塊。但是，大部分的變頻器采用驅動電路。從(cong) 修理的角度考慮，這裏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(ge) 上橋臂驅動電路是三個(ge) 獨立驅動電源電路，三個(ge) 下橋臂驅動電路是一個(ge) 公共的驅動電源電路。

2)保護電路

當變頻器出現異常時，為(wei) 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(ge) 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，作好文章。這樣，也就形成了變頻器保護電路的多樣性和複雜性。有常規的檢測保護電路，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(nei) 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(guan) 電源電路

開關(guan) 電源電路向操作麵板、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(guan) 電源電路組成的結構圖。

直流高壓P端加到高頻脈衝(chong) 變壓器初級端，開關(guan) 調整管串接脈衝(chong) 變壓器另一個(ge) 初級端後，再接到直流高壓N端。開關(guan) 管周期性地導通、截止，使初級直流電壓換成矩形波。由脈衝(chong) 變壓器耦合到次級，再經整流濾波後，獲得相應的直流輸出電壓。它又對輸出電壓取樣比較，去控製脈衝(chong) 調寬電路，以改變脈衝(chong) 寬度的方式，使輸出電壓穩定。

4)主控板上通信電路

當變頻器由可編程(PLC)或上位計算機、人機界麵等進行控製時，必須通過通信接口相互傳(chuan) 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(liang) 線製的RS485接口。西門子變頻器也是一樣。兩(liang) 線分別用於(yu) 傳(chuan) 遞和接收信號。變頻器在接收到信號後傳(chuan) 遞信號之前，這兩(liang) 種信號都經過緩衝(chong) 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，還有信號的抗幹擾電路。

5)外部控製電路

變頻器外部控製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、點動及停止運行控製，多檔轉速控製。頻率設定電壓(電流)輸入信號通過變頻器內(nei) 的A/D轉換電路進入CPU。其他一些控製通過變頻器內(nei) 輸入電路的光耦隔離傳(chuan) 遞到CPU中。

在下麵文章中,上傳(chuan) 了有關(guan) 變頻器的維修知識供大家分享!

根據大家對我的提議以及對我的支持，現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(guan) 電源電路

變頻器開關(guan) 電源主要包括輸入電網濾波器、輸入整流濾波器、變換器、輸出整流濾波器、控製電路、保護電路。開關(guan) 電源電路如下圖，是由UC3844組成的開關(guan) 電路：

開關(guan) 電源主要有以下特點:

1,體(ti) 積小,重量輕:由於(yu) 沒有工頻變頻器，所以體(ti) 積和重量吸有線性電源的20~30%

2，功耗小，效率高：功率晶體(ti) 管工作在開關(guan) 狀態，所以晶體(ti) 管的上功耗小，轉化效率高，一般為(wei) 60~70%，而線性電源隻有30~40%

二極管限幅電路限幅器是一個(ge) 具有非線性電壓傳(chuan) 輸特性的運放電路。其特點是：當輸入信號電壓在某一範圍時，電路處於(yu) 線性放大狀態，具有恒定的放大倍數，而超出此範圍，進入非線性區，放大倍數接近於(yu) 零或很低。在變頻器電路設計中要求也是很高的，要做一個(ge) 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)

1、 二極管並聯限幅器電路圖如下所示：

2、二極管串聯限幅電路如下圖所示：

變頻器控製電路組成

如圖1所示，控製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、將運算電路的控製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(nei) ，無速度檢測電路為(wei) 開環控製。在控製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製更精確的閉環控製。

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(jue) 定逆變器的輸出電壓、頻率。

2)電壓、電流檢測電路

與(yu) 主回路電位隔離檢測電壓、電流等。

3)驅動電路

為(wei) 驅動主電路器件的電路，它與(yu) 控製電路隔離使主電路器件導通、關(guan) 斷。

4)I/0輸入輸出電路

為(wei) 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(nei) 部參數的輸出“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(wei) 速度信號，送入運算回路，根據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，當發生過載或過電壓等異常時，為(wei) 了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑製電壓、電流值。

逆變器控製電路中的保護電路，可分為(wei) 逆變器保護和異步電動機保護兩(liang) 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(chan) 的一種IGBT門極驅動光耦合器，其內(nei) 部集成集電極發射極電壓欠飽和檢測電路及故障狀態反饋電路，為(wei) 驅動電路的可靠工作提供了保障。其特性為(wei) ：兼容CMOS/TYL電平;光隔離，故障狀態反饋;開關(guan) 時間最大500ns;“軟”IGBT關(guan) 斷;欠飽和檢測及欠壓鎖定保護;過流保護功能;寬工作電壓範圍(15～30V);用戶可配置自動複位、自動關(guan) 閉。DSP與(yu) 該耦合器結合實現IGBT的驅動，使得IGBT VCE欠飽和檢測結構緊湊，低成本且易於(yu) 實現，同時滿足了寬範圍的安全與(yu) 調節需要。

HCPL-316J保護功能的實現

HCPL-316J內(nei) 置豐(feng) 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。其中下麵詳述欠壓鎖定保護(UVLO) 和過流保護兩(liang) 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(hui) 造成IGBT門極電壓過低，那麽(me) 它會(hui) 工作在線性放大區。HCPL316J芯片的欠壓鎖定保護的功能(UVLO)可以解決(jue) 此問題。當VCC與(yu) VE之間的電壓值小於(yu) 12V時，輸出低電平，以防止IGBT工作在線性工作區造成發熱過多進而燒毀。示意圖詳見圖1中含UVLO部分。

圖1 HCPL-316J內(nei) 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(cong) 圖上可以看出，在其內(nei) 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(liang) 端的壓降與(yu) 內(nei) 置的7V電平比較，當超過7V時，HCPL-316J芯片輸出低電平關(guan) 斷IGBT，同時，一個(ge) 錯誤檢測信號通過片內(nei) 光耦反饋給輸入側(ce) ，以便於(yu) 采取相應的解決(jue) 措施。在IGBT關(guan) 斷時，其C～E極兩(liang) 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(hui) 報故障信號。實際上，由於(yu) 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(ge) 電路板的作用相當於(yu) 一個(ge) 光耦隔離放大電路。它的核心部分是芯片HCPL-316J，其中由控製器(DSP-TMS320F2812)產(chan) 生XPWM1及XCLEAR*信號輸出給HCPL-316J，同時HCPL-316J產(chan) 生的IGBT故障信號FAULT*給控製器。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(wei) 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(wei) 高電平時，推挽電路上管(T1)導通，下管(T2)截止， 三端穩壓塊LM7915輸出端加在IGBT門極(VG1)上，IGBT VCE為(wei) 15V，IGBT導通。當HCPL-316J輸出端VOUT輸出為(wei) 低電平時，上管(T1)截止，下管(T1)導通，VCE為(wei) -9V，IGBT關(guan) 斷。以上就是IGBT的開通關(guan) 斷過程。

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