變頻器電路全圖及說(shuō)明

.康沃CVF-G-5.5kW變頻器主電路圖康沃CVF-G-5.5kW變頻器主電路圖說(shuō).這臺(tái)5.5kW康沃變頻器的主電路，就是一個(gè)模塊加上四只電容器呀。除了模塊和電容，沒(méi)有其它東西了。在維修界，流行著這樣的說(shuō)法：寧修三臺(tái)大的，不修一臺(tái)小的；小機(jī)器風(fēng)險(xiǎn)大，大機(jī)器風(fēng)險(xiǎn)小。小功率變頻器結(jié)構(gòu)緊湊，有時(shí)候檢查電路都伸不進(jìn)表筆去，只有引出線(xiàn)來(lái)測(cè)量，確實(shí)麻煩。此其一；小功率變頻器，主電路就一個(gè)模塊，整流和逆變都在里面了。內(nèi)部壞了一只IGBT管子，一般情況下只有將整個(gè)模塊換新，投入的成本高，利潤(rùn)空間小。而且萬(wàn)一出現(xiàn)意外情況，換上的模塊再壞一次，那就是賠錢(qián)買(mǎi)賣(mài)了。要高了價(jià)，用戶(hù)不修了，要低的價(jià)，有一定的修理風(fēng)險(xiǎn)。如同雞肋，食之無(wú)味，棄之可惜。修理風(fēng)險(xiǎn)也大。大機(jī)器空間大，在檢修上方便，無(wú)論是整流電路還是逆變電路，采用分立式模塊，壞一只換一只，維修成本偏偏低下來(lái)了。而大功率變頻器的維修收費(fèi)上，相應(yīng)空間也大呀。修一臺(tái)大功率機(jī)器，比修小的三臺(tái)，都合算啊。 因變頻器直流電路的儲(chǔ)能電容器容量較大，且電壓值較高，整流電路對(duì)電容器的直接充電，有可能會(huì)造成整流模塊損壞和前級(jí)電源開(kāi)關(guān)跳閘。其實(shí)這種強(qiáng)Y充電，對(duì)電容器的電極引線(xiàn)，也是一個(gè)大的沖擊，也有可能造成電容器的損壞。故一般在整流電路和儲(chǔ)能電容器之間接有充電電阻和充電繼電器（接觸器）。變頻器在上電初期，由充電電阻限流給電容器充電，在電容器上建立起一定電壓后，充電繼電器閉合，整流電路才與儲(chǔ)能電容器連為一體，變頻器可以運(yùn)行。充電電阻起了一個(gè)緩沖作用，實(shí)施了一個(gè)安全充電的過(guò)程。 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)速超過(guò)變頻器的輸出轉(zhuǎn)速，由U、V、W輸出端子向直流電路饋回再生能量時(shí)，若不能及時(shí)將此能量耗散掉，異常升高的直流電壓會(huì)危及儲(chǔ)能電容和逆模塊的安全。BSM15GP120模塊內(nèi)置制動(dòng)單元，機(jī)器內(nèi)部?jī)?nèi)置制動(dòng)電阻RXG28-60。雖有內(nèi)置制動(dòng)電阻，但機(jī)器也有P1、PB外接制動(dòng)電阻端子，當(dāng)內(nèi)置電阻不能完全消耗再行能量時(shí)，可由端子并接外部制動(dòng)電阻，完成對(duì)電機(jī)發(fā)電的再生能量的耗散。制動(dòng)單元的開(kāi)關(guān)信號(hào)由GB、N兩個(gè)控制端子引入，制動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)是由CPU主板提供的。 對(duì)IGBT逆變電路的保護(hù)，1、過(guò)流、短路保護(hù)電路IGBT管壓降檢測(cè)電路，又稱(chēng)為模塊故障檢測(cè)電路。驅(qū)動(dòng)電路一般也兼有模塊故障檢測(cè)功能。在IGBT模塊內(nèi)流通異常電流時(shí)，實(shí)施快速停機(jī)保護(hù)；2、電壓保護(hù)電路直流電路的電壓檢測(cè)電路，逆變電路供電異常時(shí)，實(shí)施停機(jī)保護(hù)；3、個(gè)別機(jī)器還有輸入三相電源檢測(cè)電路，和輸出三相電壓檢測(cè)電路，在輸入電源電壓缺相和缺出異常時(shí)，均會(huì)實(shí)施停機(jī)保護(hù)；4、溫度保護(hù)電路模塊溫度檢測(cè)電路，在運(yùn)行狀態(tài)中檢測(cè)模塊溫度異常上升時(shí)，實(shí)施停機(jī)保護(hù)。一般的溫度檢測(cè)電路，由溫度傳感元件與后續(xù)電路構(gòu)成。BSM15GP120模塊內(nèi)部，內(nèi)置有模塊溫度檢測(cè)電路，模塊溫升異常時(shí)輸出高電平信號(hào)給CPU。 早期生產(chǎn)的變頻器產(chǎn)品，逆變功率電路有采用可控硅器件的，在可控硅的關(guān)斷和換相上控制較為復(fù)雜，載波頻率往往也較低。電機(jī)運(yùn)行的噪聲和振動(dòng)都要大一些。是不是也有人考慮過(guò)用雙極型器件（晶體三極管）做功率逆變電路的，但因三極管為電流驅(qū)動(dòng)型器件，驅(qū)動(dòng)電路須提供很大的驅(qū)動(dòng)功率，這會(huì)帶來(lái)極大驅(qū)動(dòng)功耗和驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)做成一塊相當(dāng)大的線(xiàn)路板，這樣不光考慮模塊的散熱，還要考慮驅(qū)動(dòng)電路的散熱了。也有人考慮用場(chǎng)效應(yīng)晶體管來(lái)做，但場(chǎng)效應(yīng)晶體管的導(dǎo)導(dǎo)通壓降太大，這會(huì)形成管子本身的功耗，而且場(chǎng)效應(yīng)晶體管的功率容量也是有限的。再后來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了新型器件IGBT管子。該器件融合了雙極型器件和場(chǎng)效應(yīng)器件兩者的優(yōu)點(diǎn)電壓控制、較小的導(dǎo)通壓降和較大的功率容量。使驅(qū)動(dòng)電路和IGBT模塊本身的功耗都大為降低，并且易于驅(qū)動(dòng)。所以現(xiàn)在所有的變頻器的功率輸出電路，一律都是采用IGBT模塊了。康沃CVF-G-5.5kW變頻器開(kāi)關(guān)電源電路圖康沃CVF-G-5.5kW變頻器開(kāi)關(guān)電源電路圖說(shuō)任何電子設(shè)備，電源電路的故障率總是相當(dāng)高的因其要提供整機(jī)的電源供應(yīng)，負(fù)擔(dān)最重?？醇译娋S修有關(guān)彩色電視機(jī)的文章，對(duì)于開(kāi)關(guān)電源的修理，那是需要拿出專(zhuān)門(mén)章節(jié)來(lái)討論的。變頻器的開(kāi)關(guān)電源電路，形式上比較單一，相差倒不大，不像彩電的電源電路那么五花八門(mén)。別以為電路簡(jiǎn)單，修理就會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單電路也是有疑難故障的喲！檢修起來(lái)不像線(xiàn)性電源那么直觀，開(kāi)關(guān)電源的任一個(gè)小環(huán)節(jié)振蕩、穩(wěn)壓、保護(hù)、負(fù)載等出現(xiàn)異常，都會(huì)使電路出現(xiàn)千奇百怪的故障現(xiàn)象！人干電氣、電子修理這個(gè)行當(dāng)越久、越深入，便越是自負(fù)不起來(lái)，同一種電路，你修過(guò)了一千種故障，但說(shuō)不定哪一天，在你覺(jué)得躊躇滿(mǎn)志不在話(huà)下的當(dāng)兒，第一千零一種故障現(xiàn)身了，也能讓你撓會(huì)兒頭。 R40、R41、LED組成上電啟動(dòng)電路，為振蕩芯片U1-3844B提供上電時(shí)的起振電流。在電路起振工作后，由自供電繞組、D13、D14、C30構(gòu)成的整流濾波電路為U1提供工作電源。自供電繞組、D13、C31整流濾波電路輸出的電壓，同時(shí)也作為反饋電壓信號(hào)輸入到U1的2腳，由內(nèi)部誤差放大器與基準(zhǔn)電壓比較，輸出控制電壓控制內(nèi)部PWM波發(fā)生器，改變U1的6腳輸出脈沖的占空比，從而控制開(kāi)關(guān)管K2225的導(dǎo)通與截止時(shí)間，維持次級(jí)繞組輸出電壓的穩(wěn)定。自供電繞組、D13、D14、C30、C31既是U1的供電電源，同時(shí)構(gòu)成了穩(wěn)壓電路，將因電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載電流變動(dòng)引起的次級(jí)繞組輸出電壓的變化，反饋到U1的2腳，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓控制。 在U1的7腳供電電壓值超過(guò)16V以上時(shí)，U1的8腳輸出5V基準(zhǔn)電壓，為U1的4腳外接振蕩電路的定時(shí)元件提供充、放電能量，4腳R、C元件與內(nèi)部電路配合，在4腳產(chǎn)生鋸齒波振蕩脈沖，該脈沖送入內(nèi)部PWM波形成電路。 開(kāi)關(guān)變壓器BT的初級(jí)繞組與開(kāi)關(guān)管串接，由開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和截止，將直流供電能量經(jīng)BT繞組轉(zhuǎn)變?yōu)榻蛔兡芰浚姶拍芰浚?，再耦合到次?jí)電路。與主繞組相并聯(lián)的D15、C32、R39等元件，提供開(kāi)關(guān)管截止時(shí)主繞組感生反向電流的泄放通路，抑制了反向電壓的峰值，并加快了開(kāi)關(guān)管的截止速度，同時(shí)也避免了開(kāi)關(guān)管承受過(guò)高反壓而損壞，具有一定保護(hù)作用；開(kāi)關(guān)管源極串聯(lián)的電流采樣電路R37，將流過(guò)主繞組和開(kāi)關(guān)管的電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，輸入到U1的3腳，當(dāng)開(kāi)關(guān)管流過(guò)異常電流時(shí)，R37上電壓降上升，U1的3腳內(nèi)部電流信號(hào)處理電路，輸出控制信號(hào)，或改變6腳脈沖信號(hào)的占空比，使開(kāi)關(guān)管截止時(shí)間變長(zhǎng)，以降低電源的輸出電流。在有過(guò)流狀況發(fā)生但R36上電壓降在1V以下時(shí)，內(nèi)部電流信號(hào)處理電路輸入信號(hào)，控制6腳輸出信號(hào)的占空比，實(shí)施限流控制。而當(dāng)過(guò)流嚴(yán)重使R36上電壓上升為1V以上時(shí)，內(nèi)部電流信號(hào)處理電路使U1停振，以實(shí)施過(guò)流保護(hù)。當(dāng)聽(tīng)到開(kāi)關(guān)電源發(fā)出“打嗝”聲，處于時(shí)振時(shí)停狀態(tài)下，說(shuō)明負(fù)載電路有嚴(yán)重過(guò)流情況發(fā)生，處于過(guò)流停振保護(hù)的臨界點(diǎn)上?！按蜞谩爆F(xiàn)象，實(shí)質(zhì)上是電路本身實(shí)施的保護(hù)動(dòng)作。 次級(jí)繞組輸出電壓經(jīng)D9、C25整流濾波成+8V直流電源，送入CPU主板，再經(jīng)后級(jí)電路穩(wěn)壓成+5V，供CPU電路；次級(jí)繞組輸出電壓經(jīng)D6、C20整流濾波成24V直流電源，供充電繼電器MC的線(xiàn)圈供電，變頻器上電時(shí)，先由充電電阻給直流電路的儲(chǔ)能電容器充電，CPU再輸出一個(gè)MC閉合指令（由CON1端子的29腳進(jìn)入），MC閉合，將充電電阻短接。24V電源還作為兩只散熱風(fēng)扇的供電電源，兩只散熱風(fēng)扇由三極管T2、T3驅(qū)動(dòng)，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)指令也由CPU以端子CON1的27腳輸入，控制T2、T3的導(dǎo)通與截止。另有兩組D10、C27和D8、C23等整流濾波電源，分別輸出+18V和-18V兩路供電，送入CPU主板，再由后級(jí)穩(wěn)壓電路處理成+15V、-15V直流穩(wěn)壓電源，供電流、電壓保護(hù)檢測(cè)電路和控制電路。-18V的供電繞組，同時(shí)還由D7正向整流成正電壓，作為直流電壓的檢測(cè)信號(hào)，送入后級(jí)直流電路電壓檢測(cè)電路，進(jìn)一步處理后，送入CPU，供過(guò)、欠壓保護(hù)、直流電壓顯示、參與輸出電路控制等?？滴諧VF-G-5.5kW變頻器驅(qū)動(dòng)電路圖康沃CVF-G-5.5kW變頻器驅(qū)動(dòng)電路圖說(shuō)小功率變頻器主電路、開(kāi)關(guān)電源電路、驅(qū)動(dòng)電路，往往是做于一塊線(xiàn)路板上的，不能簡(jiǎn)單地稱(chēng)為電源/驅(qū)動(dòng)板了，三相整流、三相逆變和儲(chǔ)能電容器也在線(xiàn)路板上呀。該塊線(xiàn)路板的故障率較高，能占到變頻器總故障率的80%左右。CPU主板故障相對(duì)較小，低電壓小電流信號(hào)嘛。主電路器件，如逆變模塊，和驅(qū)動(dòng)電路，有故障共生的特點(diǎn)，模塊的損壞，必將波及驅(qū)動(dòng)電路受沖擊；驅(qū)動(dòng)電路的異常，也往往危及到模塊。所謂變頻器維修，維修人員的大部分時(shí)間是耗費(fèi)在這塊板子上的。電源/驅(qū)動(dòng)板的電路結(jié)構(gòu)是大同小異的，各個(gè)品牌的變頻器的電源/驅(qū)動(dòng)板你要是修理多了經(jīng)手多了感覺(jué)都差不多的。CPU主板，這是一個(gè)不太準(zhǔn)確的稱(chēng)謂，變頻器的中心控制部件國(guó)人習(xí)慣上稱(chēng)為單片機(jī)，國(guó)際上稱(chēng)其為微控制器（因結(jié)構(gòu)性能上高于微處理器）。但大家吆喝CPU主板已經(jīng)成習(xí)慣了，仿佛約定俗成似的，我也隨大溜，把以微控制器為中心的那塊板子，稱(chēng)為CPU主板了。CPU主板電路，包括單片機(jī)及外單片機(jī)外圍電路，控制端子的輸入、輸出信號(hào)電路、電流電壓檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路、其它控制電路等。對(duì)CPU主板電路的維修，在無(wú)電路原理圖的情況下，難度是較大的。尤其是多層印刷線(xiàn)路和小體積貼片元件構(gòu)成的CPU主板。一般變頻器都是都是由這兩塊板子構(gòu)成的，當(dāng)然也有例外的啊，也有把開(kāi)關(guān)電源與單片機(jī)做在一個(gè)板子上的。驅(qū)動(dòng)IC由TLP250擔(dān)任，對(duì)驅(qū)動(dòng)IC的供電來(lái)說(shuō)（以U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路為例），是由D5、C19整流濾波電路直接提供24V單電源供電的，但24V電源回路中，由R26、Z1、C5的穩(wěn)壓電路又“人為”分離出一個(gè)零電位點(diǎn)來(lái)，這個(gè)零電位點(diǎn)經(jīng)模塊觸發(fā)端子加到逆變模塊內(nèi)部IGBT管子的射極。假定穩(wěn)壓管Z1的擊穿電壓值為9V，則供電電源的正端對(duì)零電位點(diǎn)的電壓值為+15V，對(duì)供電電源的負(fù)端電壓值為-9V。因而，當(dāng)U1的6/7腳輸出高電平的激勵(lì)電壓時(shí)，IGBT的柵-射結(jié)被接入+15V的激勵(lì)電壓，IGBT管子被驅(qū)動(dòng)而開(kāi)通，這個(gè)驅(qū)動(dòng)過(guò)程實(shí)質(zhì)上是+15V電壓對(duì)柵-射結(jié)電容充電的過(guò)程；當(dāng)U1的6/7腳輸出低電平的激勵(lì)電壓時(shí)，IGBT的柵-射結(jié)被接入-9V的截止電壓，IGBT管子的柵-射結(jié)承受反偏壓而截止，這個(gè)截止過(guò)程實(shí)質(zhì)上是-9V供電對(duì)IGBT管子的柵-射結(jié)電容內(nèi)儲(chǔ)存的電荷進(jìn)行中和而使其快速消失的過(guò)程。可以說(shuō)，對(duì)IGBT管子的開(kāi)通的控制是由+15V電源對(duì)其柵-射結(jié)電容“灌入電流”的結(jié)果使然；而對(duì)IGBT管子的截止的控制，則是由-9V電源對(duì)柵-射結(jié)電容內(nèi)儲(chǔ)存電荷進(jìn)行快速“拉出電流”的結(jié)果使然。我一直對(duì)IGBT管子是電壓型控制器件的理論頗有微言，而認(rèn)為此類(lèi)管子仍為電流型控制器件，在寫(xiě)作此文的過(guò)程中，覺(jué)得我的說(shuō)法有點(diǎn)矯枉過(guò)正的意思了。相對(duì)于雙極型器件，IGBT管子的驅(qū)動(dòng)電路只是提供了瞬態(tài)的驅(qū)動(dòng)電流，而前者的驅(qū)動(dòng)電路則一直在提供“常態(tài)”的驅(qū)動(dòng)電流。大功率變頻器的逆變電路若是采用雙極型器件的話(huà)，其驅(qū)動(dòng)電路的電流輸出能力和本身功耗，將是非常之大的。這也正是IGBT模塊所以被廣泛采用的原因了。將IGBT器件定義為電壓驅(qū)動(dòng)型器件，容易讓人產(chǎn)生IGBT管子的觸發(fā)回路不吸取電流，不消耗驅(qū)動(dòng)功率的誤解。我們說(shuō)，電容本身雖然為儲(chǔ)能元件，IGBT管子的柵-射結(jié)電容上的電荷，在驅(qū)動(dòng)電路的作用下反復(fù)充放， IGBT管子的輸入回路的內(nèi)電路（比如串接于回路的電阻元件）是消耗能量的。事實(shí)上，瞬態(tài)較大的充、放電電流，在驅(qū)動(dòng)IC或功率驅(qū)動(dòng)管的內(nèi)阻和柵極電阻（R12）上，仍舊