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变频器的电路原理图及其调速原理
变频器电路原理图
一、变频器开关电源电路变频器开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、变换器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。我们公司产品开关电源电路如下图,是由UC3844组成的开关电路: 开关电源主要有以下特点:
1,体积小,重量轻:由于没有,所以体积和重量吸有线性电源的20~30%
2,功耗小,效率高:功率晶体管工作在开关状态,所以晶体管的上功耗小,转化效率高,一般为60~70%,而线性电源只有
30~40%
二、二极管限幅电路
限幅器是一个具有非线性电压传输特性的运放电路。其特点是:当输入信号电压在某一范围时,电路处于线性放大状态,具有恒定的放大倍数,而超出此范围,进入非线性区,放大倍数接近于零或很低。在变频器电路设计中要求也是很高的,要做一个好的变频器维修技术员,了解它也相当重要。
1、二极管并联限幅器电路图如下所示:
2、二极管串联限幅电路如下图所示:
三、变频器控制电路组成
如图1所示,控制电路由以下电路组成:频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路、电动机的速度检测电路、将运算电路的控制
信号进行放大的驱动电路,以及逆变器和电动机的保护电路。
在图 1点划线内,无速度检测电路为开环控制。在控制电路增加了速度检测电路,即增加速度指令,可以对异步电动机的速度进行控制更精确的闭环控制。
1)运算电路将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输出电压、频率。
2)电压、电流检测电路
与主回路电位隔离检测电压、电流等。
3)驱动电路
为驱动主电路器件的电路,它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。
4)I/0输入输出电路
为了变频器更好人机交互,变频器具有多种输入信号的输入(比如运行、多段速度运行等)信号,还有各种内部参数的输出“比如电流、频率、保护动作驱动等)信号。
5)速度检测电路
以装在异步电动轴机上的速度检测器(TG、PLG等)的信号为速度信号,送入运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。
6)保护电路
检测主电路的电压、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异步电动机损坏,使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。
逆变器控制电路中的保护电路,可分为逆变器保护和异步电动机保护两种,保护功能如下
四、变频器的HCPL-316J特性
HCPL-316J是由Agilent公司生产的一种IGBT门极驱动光耦合器,其内部集成集电极发射极电压欠饱和检测电路及故障状态反馈电路,为驱动电路的可靠工作提供了保障。其特性为:兼容CMOS/TYL电平;光隔离,故障状态反馈;开关时间最大500ns;“软”IGBT关断;欠饱和检测及欠压锁定保护;过流保护功能;宽工作电压范围(15~30V);用户可配置自动复位、自动关闭。 DSP与该耦合器结合实现IGBT的驱动,使得IGBT VCE欠饱和检
测结构紧凑,低成本且易于实现,同时满足了宽范围的安全与调节需要。
HCPL-316J保护功能的实现
HCPL-316J内置丰富的IGBT检测及保护功能,使驱动电路设计起来更加方便,安全可
靠。其中下面详述欠压锁定保护(UVLO) 和过流保护两种保护功能的工作原理:
(1)IGBT欠压锁定保护(UVLO)功能
在刚刚上电的过程中,芯片供电电压由0V逐渐上升到最大值。如果此时芯片有输出会造成IGBT门极电压过低,那么它会工作在线性放大区。HCPL316J芯片的欠压锁定保护的功能(UVLO)可以解决此问题。与VE之间的电压值小于12V时,输出低电平,以防止IGBT工作在线性工作区造成发热过多进而烧毁。示意图详见图
1中含UVLO部分。
图1 HCPL-316J内部原理图
(2)IGBT过流保护功能
HCPL-316J具有对IGBT的过流保护功能,它通过检测IGBT的导通压降来实施保护动作。同样从图上可以看出,在其内部有固定的7V电平,在检测电路工作时,它将检测到的IGBT C~E极两端的压降与内置的7V电平比较,当超过7V时,HCPL-316J芯片输出低电平关断IGBT,同时,一个错误检测信号通过片内光耦反馈给输入侧,以便于采取相应的解决措施。在IGBT关断时,其C~E极两端的电压必定是超过7V的,但此时,过流检测电路失效,HCPL-316J芯片不会报故障信号。实际上,由于二极管的管压降,在IGBT的C~E 极间电压不到7V时芯片就采取保护动作。
整个电路板的作用相当于一个光耦隔离放大电路。它的核心部分是芯片HCPL-316J,其中由控制器(DSP-TMS320F2812)产生XPWM1及XCLEAR*信号输