变频器硬件电路培训

变频器功率电路培训

李明2010.021主要内容一、电路控制拓扑结构介绍二、功率电路设计方案2EmersonConfidential

一、变频器控制结构原理框图3EmersonConfidential1、变频器控制拓扑结构1框图4EmersonConfidential控制拓扑结构1特点1、单DSP控制2、各种隔离要求高（电路和安规两方面）3、对小功率变频器成本压力大5EmersonConfidential2、变频器控制拓扑结构2框图6EmersonConfidential控制拓扑结构2特点1、单MCU控制2、驱动、保护、检测电路不需要隔离3、在用户接口处实现电气和安规隔离4、用户接口简单时可应用在变频器上7EmersonConfidential3、变频器控制拓扑结构3框图8EmersonConfidential控制拓扑结构3特点1、双CPU控制（DSP+MCU）2、驱动、检测、保护电路不需要隔离3、控制拓扑结构（CT/Siemens/MITSUBISHI）4、特别适用于低成本变频器设计9EmersonConfidential二、功率电路设计方案1、输入保护电路2、软启动电路3、输入缺相检测电路4、功率模块（整流、制动、逆变）5、滤波电路（电解电容）6、直流母线电压检测电路7、输出电流检测保护电路8、IGBT驱动电路9、开关电源电路10EmersonConfidential1、输入保护电路压敏电阻（抑制电源浪涌）和高频电容（抑制尖峰毛刺）组成11EmersonConfidential输入保护电路简化形式12EmersonConfidential2、软启动电路作用：减小上电时对整流桥冲击实现形式：1）取消；2）NTC电阻；3）NTC电阻和继电器并联；4）线绕电阻和继电器并联；5）线绕电阻和接触器并联；6）线绕电阻和SCR并联；7）半控整流13EmersonConfidential软启动电路（续）14EmersonConfidential3、输入缺相检测电路实现方案115EmersonConfidential输入缺相检测电路（续）实现方案2（双CPU控制）16EmersonConfidential4、功率模块整流部分：Semikron/Ixys单相输入三相输入17EmersonConfidential功率模块（续1）逆变部分：类型：IPMPIMIGBT供应商:Eupec/Infineon/Tyco/Mitsubishi/Fuji主要参数：IC（注意TH、TC、TJ区别） VCE（sat)（注意随温度变化） VGE（th)（注意驱动关断电压波形） IC（SC）/ts

（注意限制条件及实际测试时间） trtf（注意驱动电阻条件）

CIN/QG（注意驱动功率设计）FWD参数（EMC）18EmersonConfidential功率模块（续2）制动部分1、制动电阻选取2、制动IGBT保护3、制动电阻续流19EmersonConfidential5、滤波电路电解电容1）容量估算

经验估算：0.3IN(mF)——单相；0.06IN(mF)——三相2）寿命计算3）温度测试4）纹波电流测试5）串联均压设计20EmersonConfidential6、直流母线电压检测电路方案121EmersonConfidential直流母线电压检测电路（续1）方案222EmersonConfidential直流母线电压检测电路（续2）方案323EmersonConfidential直流母线电压检测电路（续3）方案4（对双CPU控制）24EmersonConfidential7、输出电流检测保护电路1、霍尔传感器2、A7800/7840系列隔离放大器3、分流器IGBT直通保护1、VCE保护2、母线保护25EmersonConfidentialA7800/7840系列电流检测方案26EmersonConfidential8、IGBT驱动电路

脉冲变压器光耦光纤适用功率模块电压等级＞1700V≤1700V＞1700V传输方向双向单向单向/双向占空比限制有无无耦合电容5-20PF1-5PF＜1PFdV/dt≤75kV/uS≤15kV/uS＞100kV/uS驱动要求中低高成本中低高1）电路方案选择——隔离驱动电路光藕或光藕加推挽放大电路脉冲变压器光纤27EmersonConfidentialIGBT驱动电路（续1）电路方案选择——不隔离驱动电路（电平转换）a、驱动芯片IR-IR21064S（SIEMENSMM420220V-0.75KW）IR-IR2117S（CTSE1220V-0.4KW上桥驱动）ON-MC33152（CTSE1220V-0.4KW下桥驱动）

TELCOM-TC4427（CTSE2380V-4KW下桥驱动）ST-L6385D（EUPECEASYPIM

DRIVER）b、分立元件28EmersonConfidentialIGBT驱动电路（续2）2）驱动电源产生

独立隔离4/6组电源/自举电源/电源幅值/极性考虑等3）驱动电路设计 驱动电阻/限幅/干扰抑制/密勒效应嵌位等29EmersonConfidential9、开关电源电路拓扑结构单端反激（Flyback），其特点最适合应用在变频器辅助电源设计。30EmersonConfidential开关电源电路设计点1输出短路保护31EmersonConfidential开关电源电路设计点2误差放大补偿设计32EmersonConfidentialWHY——误差放大补偿设计G1(S)：误差放大补偿电路G2(S)：PWM控制电路G3(S)：输出滤波器H(S)：反馈电路33EmersonConfidential三、产品硬件设计存在问题1、硬件设计思路

技术复用与创新技术细节与质量物料成本与客户需求

2、硬件设计要求

系统设计能力要求：工装/工艺/安