变频器原理图讲解

1、系列原理图简介 机型简介 整个30X系列包括以下几个类型，同功率的机型在硬件上的区别就是控制板的功能上有 优化，驱动板都是相同的。不同功率段的硬件设计模式上，15KW以下包括15KW采取驱动 板带整流桥+单管IGBT+DS板的模式，30KW45K采用可控硅+驱动板45DRV不带整流部分 +IGNT模块+DSP板的模式，55KW75K尿用可控硅+驱动板 55POWE不带整流部分 +55DRV+IGN模块+DSP板的模式，90KW以上的结构和55KW不同之处在于55DRV不同。 4KW驱动板 驱动板按功率段分，15KW以下的驱动板模式和18.5KW以上驱动板模式。这里主要以4KW 小功率机型和45

2、KW大功率机型为例讲解。先以4KW为例进行介绍。 驱动板主要包括整流滤波+软启动+开关电源+电源指示灯+UVW电流检测+PW毗耦隔离+电 平转换+故障保护电路+母线电压检测，下面分别介绍： 3.1软启动+ 母线电压检测 左图母线电压检测是变压器副边输出经过电阻分压后 仁一 Fl hJOKJt 亠匸 工 w HL-fefr1 ;右图为软启动电路，刚通电瞬间电容相当于短路I,母线电流很大，通过 I|、1j 电阻R92限流来消耗能量,到电容充好电后通过继电器将R92短路，这里设定的是母线电压 - -丄 二， 信号给 口号给 DSP标准是母线电压 $kA 丄 =7 t 为 530V时 Udc=1.50

3、v 为400V继电器动作右图中还有电源指示灯电路通过电阻分压方式设计 3.2开关电源 单端反激式开关电源由反激式变压器 +UC3844电源控制芯片+MOS管,单端反激工作原理 MOS管导通,母线电压加在变压器原边线圈，副边线圈为上负下正，二极管反向，副边绕组没 有电流；MOS!截止，副边线圈为上正下负，绕组中储存的能量向负载释放.根据IN=IN,在 MOS管导通期间储存的能量在截止期间有多少释放，取决于截止时间. UC3844电源管理器主要是控制 MOS?的脉冲占空比，根据IF , VF, +15V三个反馈信号调 整输出脉冲占空比，IF1v,VF15V,+15V15V,三种情况下都会自动调节.

4、标准是+15V误差为 0.02V; 电感的作用，滤除占波开关电流中的脉动成份。从滤波效果看，电感量越大，效果越明 显；但电感过大，会使滤波器的电磁时间常数变大，使输出电压对占空比变化的响应速度 变慢。L=(1-D)*T*Uo/(lmax-lmin),过度时间 Tr=L(lmax-lmin)/Uo(D2/D1-1),D2 为负载改 变后的占空比； U9A为半波整流,U9B为反相求和,U6C为反相输出跟随器；全波整流负极性输出电路如下图 al| Ui0,D1截止,D2导通，流过c点电流等于Ia流过R71电 分析 3.3电流检测 * M 点电流流过R52电流 Ui0,ahoc故障电压2.52V时跳H

5、OC舜时过流故障,labssc故 障电压2.62V时跳SC驱动故障。 频率检测包括输入频率检测和输出频率检测，输入检测通过检测三相整流后光藕关断时 间测试是否输入缺相；输出检测 V和W两相间时序。 3.4IGBT 驱动 两个稳压二极管防止门极输入电压过大损坏器件，IGBT内置续流二极管，关键是门极电 阻的选择合适，使的充放电完成。见下右图所示： 充电和放电特性要达到平稳，右图虚线为充放电没有完成。 四.45DRV驱动板 18.5KW以上的机器把功率器件分开来做，整流采用可控硅+KKG板控制，风扇控制采用专门 的电源板驱动，软启动采用二极管+电阻串接在R和P之间，在可控硅没有动作前形成回路 给电

6、容充电，逆变部分采用光耦加IGBT模块方式。以45KW为例介绍：主要介绍与4KW頁 区别的地方。 4.1电源 利用555 开关电源部分不直接提供IGBT的驱动电源，而是另外采用变压器隔离的方式 祁_第:二 X 电路组成施密特触发电路， 上电通过电阻R3和R2给电容C2 充电，输出为高电平；当输入 2VCC/3 输出为低电平，电容C2通过R1放电, 直到电容电压降到VCC/3这样周期 运转，输出方波。 4.2 KKG驱动板 KKG板驱动电源也是采用555电路组成施密特电路产生方波，再用六个变压器隔离驱动六 路可控硅。 4.3电流检测 TLd 04V, IT*- 例如检测电流0100A的霍尔对应输

7、出 18.5KW以上都是采用霍尔检测元件检测电流 利用运放跟随电路，采用电阻分压确定 不同功率机器的最大电流对应输出电压一定。 Ui=Uh*(R105+R123+R124)/(R104+R105+R123+R12) 4.4 IGBT 驱动 采用HCPL-316J驱动芯片，使IGBT工作在饱和导通和截止区，主要作为开关器件。 316J具有驱动+欠压保护+过流保护：驱动电压12V输出故障信号，输入驱动信号锁定，316J 输出低电平；IGBT短路出现过流信号即脚14检测到IGBT集电极上电压=7V,输出故障信 号，锁定输入驱动信号，316J输出低电平。故障延迟输出时间 Tus=C*U/l=Cpf*7

8、V/250uA. 五控制板 5.1电源部分 控制板电源分给24V应用端子电源，3.3VDSP数字电源和3.3V模拟电源，1.8VDSP程序电 源，5V转换电路电源，5V键盘电源，10V模拟输入用电源，AD校验用3V基准电源和1V/2V 反馈电源.重点讨论并联和串联线性电源： 1.并联型：TL431的8脚和地电压为内部稳压为2.5V Uo=1.23V*9K/2.2K=5.03V, LM2575的4脚FEEDBAC内部的 参考电压为1.23V, 二极管D42流过的电流1.5*5V/9K=0.83A, 5.2上电复位 IMP809是低电平复位，上电复位时 CON俞出低电平锁定7424电平转换芯片，等

9、DSP完 全稳定工作后才启动电平转换芯片 5.3模拟输出 PWM输入0100%占空比的脉冲信号，经过二阶滤波电路后对应03V,输出020MA;电 压电流转换电路，要求输出 20MA 20X 1.7=3.4V, U8的5, 6脚电压=3.4V, U8的2, 3脚 电压二输入3V;根据这些电压确定电阻大小。运放和三极管构成恒流源电路，利用运放的 U+=U-,l+=l-=0 的两个准测。 5.4 AD校验 左图的ADCRERP/ADCREfFMb基准模拟输入参考电压，外部模拟输入信号和参考电压 比较后DSP内部算出对应的码，再将码转换成 PWM脉冲信号输出；比较这两个模拟信号, 通过参数修改模拟输出和模拟输入达到相等。 六.制动单元 制动单元的作用：将电机处于发电状态时产生的电能转变为热能消耗 制动电流取变频器额定电流的一半 电阻功率取最大功率的 10%20% 例如：220V电源 选择制动电压为Udc=690/1.732=400V IN