變頻器原理分解圖（上）

PART 1

變頻器結構框圖

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變頻器內部結構

1主電路

              整流電路、起動保護、濾波電路、逆變電路 、指示電路 、制動單元 、輸入端子、 輸出端子。 

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變頻器內部結構

1.整流電路

VD1—VD6整流二極管，c1、c2，濾波電容，RL，限流電阻。

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變頻器內部結構

2.制動電路

       圖中RB電阻和VTB是制動選件，當電動機產生回饋電能，使UPN電壓達到700V， VTB受控導通，電動機的機械能轉換成的電能通過RB電阻消耗，電動機得到制動力矩停止。

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變頻器內部結構

3.逆變電路

將直流電轉換為三相交流電

圖中，VT1—VT6，逆變管，VD7—VD12，續流二極管

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變頻器內部結構

4.開關器件

1）二極管

二極管是單向導電器件，加正向電壓，導通，相當開關閉合；加反向電壓，截止，相當于開關斷開

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為變頻器內部結構

5.三相逆變波形

加在6只逆變管上的信號都為開關信號，6只逆變管就相當于6個開關，管子導通相當于開關閉合，截止時相當于開關斷開。

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變頻器內部結構圖

6.絕緣柵雙極晶體管（IGBT）

①結構及外形

IGBT是MOS和GTR取長補短相結合的產物，具有柵極G、集電極C、和發射極E的三個引出端。

   

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變頻器原理分解圖（下）

變頻器內部結構

1其他電路

 1.輸入端隔離電路

             變頻器有一系列的輸入端子，這些輸入端子和CPU是通過隔離電路聯系的。輸入端隔離電路出了問題，影響端子的正常輸入，因為每個輸入端子獨立連接一只光電耦合器，哪一只光電耦合器出了問題，那一路輸入端子不能正常工作。

 

 

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2.I-U轉換電路

      該電路是模擬輸入電壓、電流、以及模擬輸出指示端子的轉換電路。該電路出了問題，會影響這幾路信號的正常工作。

 

變頻器內部結構

3.DC/DC電源

       這是變頻器除了主電路之外所有電路的供電電源。它出了故障，整個變頻器停止工作。因為該電源的輸出端是分組輸出，哪一組出了問題，影響那一組所對應的電路。

 

變頻器內部結構

4.開關電源電路圖

       圖中L1為一次電路，L2、L3、L4、L5為二次電路，工作時一次電路導通，二次電路截止，一次電路截止時，二次電路導通。二次電路的輸出電壓由開關管的脈沖寬度調節。

開關電源容易損壞的元件是濾波電容、整流二極管、開關管。

 

變頻器內部結構

5.過壓/欠壓保護電路

            該電路是直流母線電壓的檢測電路，檢測直流母線欠壓或過壓。該電路出了問題，一是不能正確的提供檢測保護信號，產生誤報；二是失去保護功能，使制動電阻不能工作，引起主電路過壓而損壞。

 

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6.驅動電路

           該電路是將CPU輸出的PWM信號進行放大，驅動IGBT開關工作。該電路和主電路緊密相連，是很重要，又容易出故障的一部分電路

 

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1）驅動電路

隔離放大、驅動放大電路、驅動電路電源

①光耦隔離電路

圖中IC為PWM輸出和驅動電路的隔離電路。當驅動電路損壞不至于將故障擴大到PWM發生電路。

②V1為第一級放大；V2、V3為輸出跟隨器，提高輸出能力。

③圖中穩壓管DZ使電源電壓穩定在20V。

注：隔離電路中的光耦隔離集成塊容易損壞。

 

變頻器內部結構

2）驅動電路和電源的連接

電路作用：為驅動電路提供直流電源。該電路由一只5V穩壓管取得5V電源，加在IGBT開關管的發射極上，使驅動信號在零時，保證IGBT控制極為5V的負電壓，使管子可靠的截止。

       該電源需要4組，三個帶浮地，一個直接接地。該電源由變頻器的DC/DC直流電源提供。

 

變頻器內部結構

7.保護電路

       是保護逆變橋過流、過壓、過載等的保護電路。它由檢測、放大、模/數轉換等電路組成。該電路出了故障，一是誤報；二是失去保護功能，造成逆變橋的損壞。

 

變頻器內部結構

1）電流檢測電路

通過檢測變頻器的輸出電流，進行過流、過載計算，當判斷為過流、過載，立即封鎖變頻器的輸出脈沖，使PWM電路停止工作。R121為檢測電阻，檢測電流為1A。

(檢測電流為100A,R121為0.015    )。

 

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2）直流電壓檢測電路

      為保證電網電壓變化時，仍能保證U/f=C的控制方式，由該電路實時檢測直流電路的電壓Ud,根據Ud的變化調整PWM波的占空比。

 

簡約&設計

8.單片機

單片機又稱CPU，是整個變頻器的核心器件，如同人的大腦，輸出各種控制信號和處理輸入、檢測等信號。

CPU是集成電路，又經過層層保護，故障率很低。正常工作時的損壞率很低，雷擊、變頻器電源引起的過壓、工作環境潮濕、靜電感應等可能引起損壞。在故障維修時，沒有充分的理由，不要輕易懷疑單片機有問題。因為單片機有問題，就得換主板。