电工学习网：www.diangon.com 关注电工学习网官方微信公众号“电工电气学习”，收获更多经验知识。
要想做好变频器维修，当然了解变频器基础知识是相当重要的 对于变频器修理，仅了解以上基本电路还远远不够的，还须深刻了解以下主要电路。主回路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测取样电路部分组成。
主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
在变频器电路图中不能列席，在原理分析中又不能不现身的元件，它们是？
1、台达开关电源电路中，开关管的驱动控制回路
图1 看一下开关电源电路的概貌
重点回到开关管的驱动控制回路，进一步化简，见图2。
图4 制动电阻RB内部隐藏着电感L
制动开关管的负载是电阻，但添加二极管D，何也？原来，大功率电阻RB为线绕电阻，制作完毕，就不由分说地并联上了电感L，也是没法子的事儿。TV1关断瞬间，L中的能量要释放，只能向二极管借道续流啊，否则的话，TV1就立于险地了。
3、其它
像是双极型三极管和二极管，低频应用，不需考虑其结电容效应。若应用于高频工作环境，则其结电容势必站出来表明自己的存在，不考虑其要求信号就无法过关，常以在be结并联电阻的方式，减弱其对传输高频信号的影响。
其实，任何两端元件，都有“藏着的身份”，如图4，TV1通时，可将RB看作电阻；而TV1断时，RB又分明变为了电感！
另外不仅元件，电路中的任意两点，势必存在着分布电容抑或分布电感，如3844的4脚电容开路后，仍可在4、6脚测到脉冲电压和脉冲波形，只不过其振频数十倍升高而已。
若纸上谈兵，定时电容开路后当然已无脉冲信号，而在实际检修中，各处信号电压（甚至波形的形状）均正常，偏偏各路负载电压为0V——振频异常升高导致开关变压器感抗剧增而流入能量剧减的原因，应在检修者的考虑之内了。若无这种思路，开关电源的又一疑难故障就要出炉了。
交-直-交变频器是把频率不变的工频交流电通过整流器变成直流电，然后再把直流电变换成频率、电压均可控制的交流电，它的主电路由整流器、中间直流环节（直流母线）和逆变器组成，如图所示。
图 变频器的基本构成
变频器直流侧电压检测与保护电路
尽管我们在分析SPWM变频器原理的时候经常假设变频器直流侧电压是不变的，但事实上它一直是波动的。交流电网电压的波动、负载瞬变、整流器功率器件的断续导电、或者输入电源缺相等等都会引起直流电压变化。实际上，无论是对主电路器件及电动机的保护，还是对直流侧和交流输出电压的计量和显示，乃至高性能控制策略的实施都经常需要直流电压的瞬时值或有效值。例如近年来人们已经发现性能优越的矢量控制对直流中间环节电压和负载的扰动十分灵敏，当装置运行在弱磁条件下时，中间直流电压的降低可能导致电流失控和失去磁场的方位，几乎所有的解决方案都需要精密检测直流环节的电压，因此合理设计直流测电压检测电路显得非常重要。变频器主电路中间环节的电压信号的检测可采用电阻分压、线性光耦、电压互感器或霍尔传感器等。
图 直流电压检测与控制及保护电路
(1) 基于线性光耦的电压检测与保护电路
图12所示为常用的基于线性光耦的电压检测与保护电路，它具有直流电压实时检测、直流过压保护、欠压保护及制动单元启停等功能，并为控制电路和显示电路提供信号。直流侧电压采用电阻进行分压降压，经过线性光耦TLP559后分压变为弱电电压信号。然后经逻辑比较和线性运算电路处理输出与上述四种功能对应的信号。
(a) 直流电压检测电路
直流电压经R501和R502分压转变弱电信号，经线性光耦TLP559变换和隔离后再通过R186调节，送入电压跟随器，以增强带载能力。电路由IC120，IC121A，IC121B，IC121C及电阻组成。
由于直流侧电压很高，测量范围上限一般定为850V，若测量范围定为0~850V，因受A/D转换器位数的限制，则测量和显示分辨率低，影响控制和显示精度。考虑到变频器在正常工作时，其直流侧电压总是大于500V，因此可在电路中增设减法电路，将测量下限值提高到500V，这样就将测量范围缩为0~350V。该减法电路由IC121C及电阻组成，使得UD=500V时，UN=0V。N点电压用于控制及显示。
(b) 制动单元驱动电路
对于电压型变频器，为了限制电机在减速制动时在直流侧产生的泵升电压，保证变频器正常运行实现快速制动，需设计制动单元驱动电路，控制连接制动电阻的IGBT。
电机制动单元驱动电路由IC122C及电阻组成。电动机工作于发电状态且使直流母线电压UD超过上限阈值UDLH 时，Z点即输出高电平，使连接制动电阻的IGBT导通，将直流母线上的能量消耗在制动电阻上，迫使UD回落;当UD小于下限阈值UDLL后再关断IGBT。为避免在某一点附近频繁切换，电压控制采用滞环控制方式，即UDLH>UDLL。电动机发电状态结束后，必须断开制动电阻，因此 要大于电动状态时可能出现的最高直流母线电压UDM。设三相电网电压波动为+15%~-15%，则经整流后，直流母线上可能出现的最高电压为:
图 基于电阻分压法的电压检测与保护电路
直流电压检测从中间直流回路并联的分压电阻两端采集信号。直流高电压(约540~600V)经R61、R62分压后，分别送至4个比较器A1~A4的正相输入端与4个参考电压A、B、C、D比较，以完成过压和欠压保护并通知CPU发出相应的报警信号。
比较器参考电压取自电阻R51~R57组成的分压器，10V标准电压经电阻分压后取出4个不同的参考电压分别送至4个比较器的反相输入端，比较器的输出信号经光耦隔离、阻容滤波之后再经施密特反向器关闭IGBT，同时送CPU进行处理。
正常状态下，电压取样值(3V左右)处于B点和C点的电位之间，比较器A1、A2输出“0”，A3、A4输出“1”。经过隔离、滤波、反向处理，最终的输出在图中由上到下为0011，这是正常工作信号。B、C间的电压范围较大，当交流电源电压在300~460V间变化时，变频器正常工作。一旦交流电源电压高于460V，电压取样随即高于B点电压，位于A、B电位之间，A1输出0，A2、A3、A4输出1，电路输出过压信号0111;而当电源电压降至300V以下，电压取样立即低于C点电压，处于C、D电位之间，A1、A2、A3输出0，A4输出1，此时电路输出欠压信号0001。这样，变频器便发出过压或欠压预报警信号，并按预定的控制顺序关机。
变频器输出电压检测电路
前面已经提到，变频器在调频的同时必须调压，因此逆变器输出交流电压的控制与检测是至关重要的。
采用高速数字光耦是一种测量变频器交流输出电压的简单而有效的方法。高速数字光耦6N136，6N137，HCPL3120，PC900V等具有体积小、寿命长、抗干扰性强、隔离电压高、高速度、与TTL电平兼容等优点，在数据信号处理和信号传输中应用的十分广泛，可用来检测变频器交流输出电压。这里介绍一种简单实用的用线性光耦实现的变频器输出电压检测的电路，如图所示。
图 变频输出交流电压检测电路及光耦结构图
利用光耦6N137和电阻降压电路采集逆变器U、V、W三相输出对直流环节负极N的电压信号，这样三相信号都变为单极性SPWM电压脉冲，便于与单向光耦匹配。单极性SPWM脉冲电压经小电容滤波后便成为如图15所示的比较平滑的正弦半波信号，它反映了逆变器交流电压(半波)的瞬时值，然后送相应的CPU或 ASIC处理，根据需要既可以得到电压的瞬时值，也可以计算出电压的有效值。既能满足控制的需要，又可以满足显示计量的需求。例如，日本Sanken公司研究的电压矢量控制变频器就是利用这种电路完成对交流输出电压的测量，控制效果良好。
联系客服
