变频器原理图讲解

1、系列原理图简介一 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+DSP板的模式，30KW45KW采用可控硅+驱动板45DRV不带整流部分+IGNT模块+DSP板的模式，55KW75KW采用可控硅+驱动板55POWER不带整流部分+55DRV+IGNT模块+DSP板的模式,90KW以上的结构和55KW不同之处在于55DRV不同。二系统框图三 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

2、率机型和45KW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+PWM光耦隔离+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Udc信号给DSP,标准是母线电压为530V时Udc=1.50v;右图为软启动电路,刚通电瞬间电容相当于短路,母线电流很大,通过电阻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

3、+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管截止,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=I'N'，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管的脉冲占空比,根据IF，VF，+15V三个反馈信号调整输出脉冲占空比,IF>1v,VF>15V,+15V>15V,三种情况下都会自动调节.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

4、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/(Imax-Imin),过度时间Tr=L(Imax-Imin)/Uo(D2/D1-1) ,D2为负载改变后的占空比；3.3电流检测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分析Ui>0,a<0,D1导通，D2截止，Uo=-Ui；Ui<0，a>0,D1截止,D2导通,流过c点电流等于Ia流过R71电流和b点电流流过R52电流之和，R52=R71/2,且方向相反，Uo=Ui;我们检测的电流是I

5、a,Ib,Ic=-(Ia+Ib)，则C点信号就是两个大小方向相反IC信号的绝对值相加。此图CH1监视Iabs，CH2监视Iw。3.3保护电路电流检测保护电路，检测Iabs>hoc故障电压2.52V时跳HOC瞬时过流故障,Iabs>sc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

6、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有区别的地方。4.1 电源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。利用555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

7、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18.5KW以上都是采用霍尔检测元件检测电流,例如检测电流0100A的霍尔对应输出04V，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I

8、GBT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/I=Cpf*7V/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,则输出Uo=(R223+R117+R116)*2.5V/R116 =42*2.5/10=10.5V 2.串联型：LM2575串联在输入和输出间；U

9、o=1.23V*9K/2.2K=5.03V,LM2575的4脚FEEDBACK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输出低电平锁定7424电平转换芯片，等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，20×1.7=3.4V, U8的5，6脚电压=3.4V, U8的2，3脚电压=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-,I+=I-=0的两个准测。5.4 AD校验 左图的ADCRERP/ADCREFM作为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