所謂的驅(qū)動(dòng)板,就是主要集成了驅(qū)動(dòng)IGBT電路的信號(hào)放大板,驅(qū)動(dòng)電路的作用,就是把CPU主板的6個(gè)PWM信號(hào),經(jīng)過(guò)光耦隔離以及放大后,來(lái)控制IGBT模塊完成逆變功能,它包含了隔離電路,放大電路和驅(qū)動(dòng)的電源電路。而且上三橋的驅(qū)動(dòng)是獨(dú)立的電源,而下三橋的驅(qū)動(dòng)是以一個(gè)公用的電源,驅(qū)動(dòng)電路有問(wèn)題,一般是某路導(dǎo)通性能變差,或者燒了光耦,阻容之類的器件,或者是驅(qū)動(dòng)電源電壓不正常,這樣會(huì)造成IGBT的通斷有問(wèn)題,從而引起三相電壓輸出不平衡,只要炸了IGBT模塊,或者是三相不平衡,或者過(guò)流之類的問(wèn)題,都要檢查和修理驅(qū)動(dòng)板,請(qǐng)關(guān)注:容濟(jì)點(diǎn)火器
驅(qū)動(dòng)電路常見的表征是三相電壓電流不平衡和輸出缺相,如果一個(gè)變頻器的快熔燒掉了,或者IGBT壞了,不要直接上新的配件,這時(shí)候需要檢查驅(qū)動(dòng)電路,看看有沒(méi)有打火或者變色的外表。只要WVW三相輸出不平衡,或者低頻時(shí)候有抖動(dòng),啟動(dòng)還有過(guò)流過(guò)載報(bào)警之類,一定要認(rèn)真檢查驅(qū)動(dòng)板了。在確定驅(qū)動(dòng)板正常情況下,需要上IGBT模塊時(shí)候,需要把P腳從母線上斷開,中間串聯(lián)幾個(gè)大燈泡做限流電阻通電保護(hù)了。
驅(qū)動(dòng)電路有問(wèn)題,一般都會(huì)看到明顯的損壞痕跡的,比如電容電容三極管甚至電路板,會(huì)有爆裂,斷線和變色等異常,在沒(méi)有完整電路圖前提下,一般使用簡(jiǎn)單的測(cè)量比較來(lái)檢查,如果有一塊正常的板子來(lái)對(duì)比是的,如果沒(méi)有也要在不同回路里邊單獨(dú)做比較??梢院?jiǎn)單清理臟的灰塵和污漬,如果發(fā)現(xiàn)明顯的燒斷元件,直接更換,有斷線的地方,可以直接修補(bǔ)焊接回來(lái)。光耦可以拆下來(lái),離線進(jìn)行測(cè)量判斷好壞,有條件的,還可以在不裝IGBT的情況下,用示波器來(lái)測(cè)量各路驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出波形,對(duì)比脈沖的幅值和相位這些。而且市場(chǎng)上光耦不好買質(zhì)量好的,很多時(shí)候需要更換多次來(lái)篩選判斷。
懷疑驅(qū)動(dòng)電路不正常,可以先把IGBT和驅(qū)動(dòng)電路斷開,利用萬(wàn)用表電阻表簡(jiǎn)單測(cè)量6路驅(qū)動(dòng)電路的阻值是否一致,有些變頻器的電阻值可能不一定一樣哦,像日系的富士三菱就有差異,所以只能做參考。然后通電測(cè)量電壓,一般正常的直流電壓大概是10伏,驅(qū)動(dòng)后大概2-3伏,如果都比較均衡,才可以重新裝上IGBT模塊。
這是臺(tái)達(dá)一款變頻器的U相的上橋臂的驅(qū)動(dòng)電路,GU和EU分別是脈沖信號(hào)輸出,它們分別接到IGBT模塊的GE兩端,修理時(shí)候,驅(qū)動(dòng)板子和主電源已經(jīng)脫開了,通過(guò)在虛線框外加測(cè)量電路來(lái)出來(lái),上電后,通過(guò)啟動(dòng)和停止,在mn兩點(diǎn)里邊串聯(lián)了250毫安的電流檔,然后利用上一個(gè)3W15歐姆的電路來(lái)構(gòu)成回路,分別測(cè)量各個(gè)驅(qū)動(dòng)回去的驅(qū)動(dòng)電流,正常是150毫安左右,如果有某路才50毫安,裝機(jī)有一定會(huì)報(bào)警OC過(guò)電流了,這就是驅(qū)動(dòng)能力不足引起的。后來(lái)檢查發(fā)現(xiàn),是電解電容DC41容量下降造成的,更換后就解決問(wèn)題了。
上邊是西門子6SE70變頻器燒了一個(gè)IGBT壞掉了,所以需要簡(jiǎn)單檢查驅(qū)動(dòng)電路板是否正常,簡(jiǎn)單測(cè)量電壓和電阻后,不敢直接送電試機(jī),也不太方便在直流母線上串聯(lián)燈泡限流,后通過(guò)X9端加一個(gè)24伏電壓,然后直流母線也供應(yīng)24伏直流電壓,設(shè)置P372=1,然后測(cè)量輸出電壓,基本上是平衡的,接著帶一個(gè)小功率80瓦的三相380伏小電機(jī),工作在1.5赫茲,也是正常,后才恢復(fù)正常供電,空轉(zhuǎn)正常,接著上負(fù)載,也是平衡的。
變頻器工作原理:變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交一直一交方式(VWVF變頻或矢量控制變頻),先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源,然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。
主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分,變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成,將工頻電源變換為直流功率的“整流器”,吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”,以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。
整流器:
近大量使用的是二極管的變流器,它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器,由于其功率方向可逆可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。
平波回路:
在整流器整流后的直流電壓中,含有電源6倍頻率的脈動(dòng)電壓此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng),采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓(電流)。裝置容量小時(shí),如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量,可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路
逆變器:
同整流器相反,逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率,以所確定的時(shí)間使6個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關(guān)時(shí)間和電壓波形。
控制電路是給異步電動(dòng)機(jī)供電(電壓、頻率可調(diào))的主電路提供控制信號(hào)的回路,它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”,主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路”,電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”,將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”,以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”組成。
(1)運(yùn)算電路:將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算,決定逆變器的輸出電壓、頻率。
(2)電壓、電流檢測(cè)電路:與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。
(3)驅(qū)動(dòng)電路:驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。
(4)速度檢測(cè)電路:以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器(tg、plg等)的信號(hào)為速度信號(hào),送入運(yùn)算回路,根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)
(5)保護(hù)電路:檢測(cè)主電路的電壓、電流等,當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí),為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞,使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。
詳細(xì)見解:西門子
變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、再次整流(直流變交流)、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成的。
1.電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變?
電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度單位:r/min每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù),也可表示為rpm.
例如:2極電機(jī)50Hz3000[r/min]
4極電機(jī)50Hz1500[r/min]
結(jié)論:電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例
感應(yīng)式交流電機(jī)(以后簡(jiǎn)稱為電機(jī))的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機(jī)的極數(shù)和頻率。由電機(jī)的工作原理決定電機(jī)的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個(gè)連續(xù)的數(shù)值(為2的倍數(shù),例如極數(shù)為2,4,6),所以一般不適和通過(guò)改變?cè)撝祦?lái)調(diào)整電機(jī)的速度。
另外,頻率能夠在電機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī),這樣電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制。
因此,以控制頻率為目的的變頻器,是做為電機(jī)調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備。
n=60f/p
n:同步速度
f:電源頻率
p:電機(jī)極對(duì)數(shù)
結(jié)論:改變頻率和電壓是較優(yōu)的電機(jī)控制方法
如果僅改變頻率而不改變電壓,頻率降低時(shí)會(huì)使電機(jī)出于過(guò)電壓(過(guò)勵(lì)磁),導(dǎo)致電機(jī)可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時(shí)必須要同時(shí)改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時(shí),電壓卻不可以繼續(xù)增加,最高只能是等于電機(jī)的額定電壓。
例如:為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半,把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz,這時(shí)變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V
2.當(dāng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度(頻率)改變時(shí),其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)怎樣?
變頻器驅(qū)動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩要小于直接用工頻電源驅(qū)動(dòng)。
電機(jī)在工頻電源供電時(shí)起動(dòng)和加速?zèng)_擊很大,而當(dāng)使用變頻器供電時(shí),這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大的起動(dòng)起動(dòng)電流。而當(dāng)使用變頻器時(shí),變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機(jī)上的,所以電機(jī)起動(dòng)電流和沖擊要小些。
通常,電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要隨頻率的減小(速度降低)而減小。減小的實(shí)際數(shù)據(jù)在有的變頻器手冊(cè)中會(huì)給出說(shuō)明。
通過(guò)使用磁通矢量控制的變頻器,將改善電機(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)矩的不足,甚至在低速區(qū)電機(jī)也可輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。
3.當(dāng)變頻器調(diào)速到大于50Hz頻率時(shí),電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將降低
通常的電機(jī)是按50Hz電壓設(shè)計(jì)制造的,其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個(gè)電壓范圍內(nèi)給出的。因此在額定頻率之下的調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。(T=Te,P)
變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時(shí),電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要以和頻率成反比的線性關(guān)系下降。
當(dāng)電機(jī)以大于50Hz頻率速度運(yùn)行時(shí),電機(jī)負(fù)載的大小必須要給予考慮,以防止電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不足。
舉例:電機(jī)在100Hz時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大約要降低到50Hz時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的1/2。
因此在額定頻率之上的調(diào)速稱為恒功率調(diào)速。(P=Ue*Ie)
4.變頻器50Hz以上的應(yīng)用情況
大家知道,對(duì)一個(gè)特定的電機(jī)來(lái)說(shuō),其額定電壓和額定電流是不變的。如變頻器和電機(jī)額定值都是:15kW/380V/30A,電機(jī)可以工作在50Hz以上。
當(dāng)轉(zhuǎn)速為50Hz時(shí),變頻器的輸出電壓為380V,電流為30A。這時(shí)如果增大輸出頻率到60Hz,變頻器的最大輸出電壓電流還只能為380V/30A,很顯然輸出功率不變.所以我們稱之為恒功率調(diào)速。
這時(shí)的轉(zhuǎn)矩情況怎樣呢?因?yàn)镻=wT(w:角速度,T:轉(zhuǎn)矩)。因?yàn)镻不變,w增加了,所以轉(zhuǎn)矩會(huì)相應(yīng)減小。
我們還可以再換一個(gè)角度來(lái)看:電機(jī)的定子電壓U=E+I*R(I為電流,R為電子電阻,E為感應(yīng)電勢(shì))可以看出,U、I不變時(shí),E也不變。而E=k*f*X,(k:常數(shù),f:頻率,X:磁通),所以當(dāng)f由50–>60Hz時(shí),X會(huì)相應(yīng)減小
對(duì)于電機(jī)來(lái)說(shuō),T=K*I*X(K:常數(shù),I:電流,X:磁通),因此轉(zhuǎn)矩T會(huì)跟著磁通X減小而減小。同時(shí),小于50Hz時(shí),由于I*R很小,所以U/f=E/f不變時(shí),磁通(X)為常數(shù),轉(zhuǎn)矩T和電流成正比。這也就是為什么通常用變頻器的過(guò)流能力來(lái)描述其過(guò)載(轉(zhuǎn)矩)能力。并稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速(額定電流不變–>最大轉(zhuǎn)矩不變)
結(jié)論:當(dāng)變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時(shí),電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)減小。
5、其他和輸出轉(zhuǎn)矩有關(guān)的因素
發(fā)熱和散熱能力決定變頻器的輸出電流能力,從而影響變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩能力。
載波頻率:一般變頻器所標(biāo)的額定電流都是以最高載波頻率,最高環(huán)境溫度下能保證持續(xù)輸出的數(shù)值.降低載波頻率,電機(jī)的電流不會(huì)受到影響,但元器件的發(fā)熱會(huì)減小。
環(huán)境溫度:就象不會(huì)因?yàn)闄z測(cè)到周圍溫度比較低時(shí)就增大變頻器保護(hù)電流值。
海拔高度:海拔高度增加,對(duì)散熱和絕緣性能都有影響。一般1000m以下可以不考慮.以上每1000米降容5%就可以了。