在應(yīng)用和維修中，經(jīng)常見到的變頻器，主電路的中間環(huán)節(jié)有一個(gè)電容儲(chǔ)能電路，又稱為電壓型變頻器，其逆變電路是由電容儲(chǔ)能提供電源供應(yīng)的；電路的能量傳遞為交一直一交方式，將輸入三相交流電壓先由整流橋電路整流和電容濾波（儲(chǔ)能）變成直流電壓，再逆變?yōu)榻涣鬏敵?。變頻器本身是一個(gè)逆變器，比之于工頻電源，變頻器是一個(gè)輸出頻率（和電壓）可變的三相電源，具有（從幾伏到400伏）從零赫茲到幾百赫茲的頻率輸出范圍。變頻器整機(jī)電路方框圖如圖1-6所示，圖中的上部主電路，提示了電壓型變頻器的主電路結(jié)構(gòu)，下半部分則為控制電路，其主要任務(wù)是生成逆變功率電路所需的6路脈沖信號(hào)，并承擔(dān)故障檢測(cè)、停機(jī)保護(hù)和操作控制等任務(wù)。
一、變頻器的主電路（見圖1-6）
變頻器的主電路包括三相整流電路、電容儲(chǔ)能（濾波）電路和IGBT功率模塊（或由6只IGBT管），在整流電路和儲(chǔ)能電容之間，還增設(shè)一個(gè)由限流電阻R1、KMI接觸器主觸點(diǎn)的預(yù)充電（或稱為充電限流）電路，在上電期間先由R1對(duì)儲(chǔ)通電容C1、C2進(jìn)行限流充電，充電完成后，KM1動(dòng)作，短接R1，使變頻器進(jìn)入待機(jī)工作狀態(tài)。有些機(jī)型將整流二極管D1、D3、D5換成單向晶閘管器件，控制晶閘管在電容充電過程結(jié)束后開通，由此可省去接觸器KMI（具體電路見后文所述）。逆變功率電路由QI～Q6等6只IGBT管（功率模塊）組成，每只IGBT管的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)有反向連接的二極管，是與IGBT密切結(jié)合在一體的，不是外接的，提供IGBT的反向電流通路，消除反向電壓對(duì)IGBT的威脅，在負(fù)載電動(dòng)機(jī)因超速產(chǎn)生發(fā)電時(shí)，提供電動(dòng)機(jī)的發(fā)電電能向直流回路的回饋通路。
變頻器的功率級(jí)別，往往以18.5kW/P型（15kW/G型）為分界線，大于此者為中功率機(jī)型，小于此者為小功率機(jī)型。中、大功率的劃分尚見不出明晰的分野。小功率機(jī)型，整流電路和逆變功率電路，往往采用一體化模塊電路。為降低生產(chǎn)成本，有些機(jī)型，逆變功率電路采用6只IGBT分立器件。中功率機(jī)型，整流與逆變功率電路，多采用雙管式功率模塊（整流模塊內(nèi)含兩只整流二極管，逆變模塊內(nèi)含兩只IGBT功率管）。大功率機(jī)型，采用多只功率模塊并聯(lián)，以提升電流／功率輸出能力。
圖1-6 變頻器整機(jī)電路方框圖
小功率機(jī)型，機(jī)器內(nèi)部往往內(nèi)置制動(dòng)開關(guān)管和制動(dòng)電阻，對(duì)負(fù)載電動(dòng)機(jī)回饋的反發(fā)電能量進(jìn)行消耗，以保障儲(chǔ)能電容和逆變功率電路的安全。中、大功率機(jī)型，制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，須經(jīng)主電路引出端子外接。
二、變頻器的控制電路
變頻器的控制電路，是以MCU（單片機(jī)，或稱微控制器）為核心的，包括工作電源（開關(guān)電源電路）、電壓、電流等檢測(cè)（故障報(bào)警、保護(hù)）電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路和操作控制電路、MCU基本電路等五大部分。
(1)開關(guān)電源電路。一般是從主電路的直流回路（CI、C2兩端）取得530V直流供電，經(jīng)DC-AC-DC變換，取得+5、+15、-15、+24V等幾路穩(wěn)定直流電壓，供控制電路的工作電源。IGBT驅(qū)動(dòng)電路所需的4路或6路驅(qū)動(dòng)電源，也由開關(guān)電源供給。
(2)驅(qū)動(dòng)電路。MCU引腳輸出的6路脈沖信號(hào)，由緩沖電路輸入至驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)光一電轉(zhuǎn)換和隔離、功率放大后，用于驅(qū)動(dòng)IGBT，使之按一定規(guī)律導(dǎo)通和截止，將DC530V屯源逆變成三相交流電壓輸出。
(3)電流、電壓、功率模塊溫度、OC故障等檢測(cè)電路。從主電路的直流回路，取得電壓檢測(cè)信號(hào)，用于直流電壓值顯示、過、欠壓報(bào)警和停機(jī)保護(hù)等；從U、V、W輸出端串接電流互感器（霍爾元件及電路），對(duì)輸出電流進(jìn)行檢測(cè)，用于運(yùn)行電流顯示、輸出控制、過載報(bào)警與停機(jī)保護(hù)等；溫度傳感器安裝于散熱片上，檢測(cè)逆變功率模塊的溫度變化，異常時(shí)實(shí)施超溫報(bào)警和停機(jī)保護(hù)，并控制散熱風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)；驅(qū)動(dòng)電路一般有IGBT的故障檢測(cè)功能，逆變功率電路工作異常時(shí)，產(chǎn)生OC信號(hào)，用于報(bào)警和停機(jī)保護(hù)。
(4)操作控制電路。變頻器的控制端子內(nèi)部電路（包括輔助電源、數(shù)字／模擬輸入／輸出電路）、操作顯示面板等電路，對(duì)變頻器完成起、停、通信等控制功能。面板還有運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控功能。
(5) MCU基本電路。以上(3)、(4)電路的檢測(cè)信號(hào)和控制信號(hào)，最后都輸入MCU，進(jìn)行軟件程序處理后，輸出6路脈沖信號(hào)和相關(guān)控制信號(hào)。MCU器件作為“指揮中心”，對(duì)整機(jī)的正常工作進(jìn)行有序的協(xié)調(diào)，集中處理輸入、輸出信號(hào)。+5V工作電源、復(fù)位電路、晶振電路、外掛存儲(chǔ)器電路等形成MCU工作的基本條件，故稱為MCU基本電路。從維修角度考慮，MCU的接口電路、操作顯示電路等，也并入其基本電路的范疇之內(nèi)。故障檢修中，確定該部分電路正常，是檢修其他故障電路的前提。
變頻器產(chǎn)品，是電力電子（高反壓、大電流）器件和微電子（微控制器）技術(shù)成熟后密切結(jié)合的產(chǎn)物，在一定程度上體現(xiàn)了當(dāng)今的電子科技水平。是弱電和強(qiáng)電、軟件和硬件的有機(jī)結(jié)合。它強(qiáng)大的功能，各種完善的檢測(cè)和保護(hù)電路，控制上的智能化和靈活多變，它的微電子技術(shù)和電力半導(dǎo)體器件的結(jié)合應(yīng)用，它的電路元器件的非通用性和特殊要求，說明著這類機(jī)器的智能化電氣設(shè)備的特點(diǎn)，因而檢修思路和方法也有其獨(dú)特性。
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