所謂的驅(qū)動板,就是主要集成了驅(qū)動IGBT電路的信號放大板,驅(qū)動電路的作用,就是把CPU主板的6個PWM信號,經(jīng)過光耦隔離以及放大后,來控制IGBT模塊完成逆變功能,它包含了隔離電路,放大電路和驅(qū)動的電源電路。而且上三橋的驅(qū)動是獨立的電源,而下三橋的驅(qū)動是以一個公用的電源,驅(qū)動電路有問題,一般是某路導通性能變差,或者燒了光耦,阻容之類的器件,或者是驅(qū)動電源電壓不正常,這樣會造成IGBT的通斷有問題,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,或者過流之類的問題,都要檢查和修理驅(qū)動板,請關(guān)注:容濟點火器
驅(qū)動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,這時候需要檢查驅(qū)動電路,看看有沒有打火或者變色的外表。只要WVW三相輸出不平衡,或者低頻時候有抖動,啟動還有過流過載報警之類,一定要認真檢查驅(qū)動板了。在確定驅(qū)動板正常情況下,需要上IGBT模塊時候,需要把P腳從母線上斷開,中間串聯(lián)幾個大燈泡做限流電阻通電保護了。
驅(qū)動電路有問題,一般都會看到明顯的損壞痕跡的,比如電容電容三極管甚至電路板,會有爆裂,斷線和變色等異常,在沒有完整電路圖前提下,一般使用簡單的測量比較來檢查,如果有一塊正常的板子來對比是的,如果沒有也要在不同回路里邊單獨做比較??梢院唵吻謇砼K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,可以直接修補焊接回來。光耦可以拆下來,離線進行測量判斷好壞,有條件的,還可以在不裝IGBT的情況下,用示波器來測量各路驅(qū)動信號的輸出波形,對比脈沖的幅值和相位這些。而且市場上光耦不好買質(zhì)量好的,很多時候需要更換多次來篩選判斷。
懷疑驅(qū)動電路不正常,可以先把IGBT和驅(qū)動電路斷開,利用萬用表電阻表簡單測量6路驅(qū)動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。然后通電測量電壓,一般正常的直流電壓大概是10伏,驅(qū)動后大概2-3伏,如果都比較均衡,才可以重新裝上IGBT模塊。
這是臺達一款變頻器的U相的上橋臂的驅(qū)動電路,GU和EU分別是脈沖信號輸出,它們分別接到IGBT模塊的GE兩端,修理時候,驅(qū)動板子和主電源已經(jīng)脫開了,通過在虛線框外加測量電路來出來,上電后,通過啟動和停止,在mn兩點里邊串聯(lián)了250毫安的電流檔,然后利用上一個3W15歐姆的電路來構(gòu)成回路,分別測量各個驅(qū)動回去的驅(qū)動電流,正常是150毫安左右,如果有某路才50毫安,裝機有一定會報警OC過電流了,這就是驅(qū)動能力不足引起的。后來檢查發(fā)現(xiàn),是電解電容DC41容量下降造成的,更換后就解決問題了。
上邊是西門子6SE70變頻器燒了一個IGBT壞掉了,所以需要簡單檢查驅(qū)動電路板是否正常,簡單測量電壓和電阻后,不敢直接送電試機,也不太方便在直流母線上串聯(lián)燈泡限流,后通過X9端加一個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,然后測量輸出電壓,基本上是平衡的,接著帶一個小功率80瓦的三相380伏小電機,工作在1.5赫茲,也是正常,后才恢復正常供電,空轉(zhuǎn)正常,接著上負載,也是平衡的。
變頻器工作原理:變頻器是利用電力半導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機。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個部分組成。
主電路是給異步電動機提供調(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行再生運轉(zhuǎn)。
平波回路:
在整流器整流后的直流電壓中,含有電源6倍頻率的脈動電壓此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動,采用電感和電容吸收脈動電壓(電流)。裝置容量小時,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,以所確定的時間使6個開關(guān)器件導通、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)時間和電壓波形。
控制電路是給異步電動機供電(電壓、頻率可調(diào))的主電路提供控制信號的回路,它有頻率、電壓的“運算電路”,主電路的“電壓、電流檢測電路”,電動機的“速度檢測電路”,將運算電路的控制信號進行放大的“驅(qū)動電路”,以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。
(1)運算電路:將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算,決定逆變器的輸出電壓、頻率。
(2)電壓、電流檢測電路:與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。
(3)驅(qū)動電路:驅(qū)動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關(guān)斷。
(4)速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號,送入運算回路,根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)
(5)保護電路:檢測主電路的電壓、電流等,當發(fā)生過載或過電壓等異常時,為了防止逆變器和異步電動機損壞,使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。
詳細見解: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)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成的。
1.電機的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變?
電機旋轉(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50Hz3000[r/min]
4極電機50Hz1500[r/min]
結(jié)論:電機的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例
感應(yīng)式交流電機(以后簡稱為電機)的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機的極數(shù)和頻率。由電機的工作原理決定電機的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個連續(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改變該值來調(diào)整電機的速度。
另外,頻率能夠在電機的外面調(diào)節(jié)后再供給電機,這樣電機的旋轉(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:電機極對數(shù)
結(jié)論:改變頻率和電壓是較優(yōu)的電機控制方法
如果僅改變頻率而不改變電壓,頻率降低時會使電機出于過電壓(過勵磁),導致電機可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時,電壓卻不可以繼續(xù)增加,最高只能是等于電機的額定電壓。
例如:為了使電機的旋轉(zhuǎn)速度減半,把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz,這時變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V
2.當電機的旋轉(zhuǎn)速度(頻率)改變時,其輸出轉(zhuǎn)矩會怎樣?
變頻器驅(qū)動時的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩要小于直接用工頻電源驅(qū)動。
電機在工頻電源供電時起動和加速沖擊很大,而當使用變頻器供電時,這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動會產(chǎn)生一個大的起動起動電流。而當使用變頻器時,變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的,所以電機起動電流和沖擊要小些。
通常,電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要隨頻率的減?。ㄋ俣冉档停┒鴾p小。減小的實際數(shù)據(jù)在有的變頻器手冊中會給出說明。
通過使用磁通矢量控制的變頻器,將改善電機低速時轉(zhuǎn)矩的不足,甚至在低速區(qū)電機也可輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。
3.當變頻器調(diào)速到大于50Hz頻率時,電機的輸出轉(zhuǎn)矩將降低
通常的電機是按50Hz電壓設(shè)計制造的,其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個電壓范圍內(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,電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要以和頻率成反比的線性關(guān)系下降。
當電機以大于50Hz頻率速度運行時,電機負載的大小必須要給予考慮,以防止電機輸出轉(zhuǎn)矩的不足。
舉例:電機在100Hz時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大約要降低到50Hz時產(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,對一個特定的電機來說,其額定電壓和額定電流是不變的。如變頻器和電機額定值都是:15kW/380V/30A,電機可以工作在50Hz以上。
當轉(zhuǎn)速為50Hz時,變頻器的輸出電壓為380V,電流為30A。這時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。
這時的轉(zhuǎn)矩情況怎樣呢?因為P=wT(w:角速度,T:轉(zhuǎn)矩)。因為P不變,w增加了,所以轉(zhuǎn)矩會相應(yīng)減小。
我們還可以再換一個角度來看:電機的定子電壓U=E+I*R(I為電流,R為電子電阻,E為感應(yīng)電勢)可以看出,U、I不變時,E也不變。而E=k*f*X,(k:常數(shù),f:頻率,X:磁通),所以當f由50–>60Hz時,X會相應(yīng)減小
對于電機來說,T=K*I*X(K:常數(shù),I:電流,X:磁通),因此轉(zhuǎn)矩T會跟著磁通X減小而減小。同時,小于50Hz時,由于I*R很小,所以U/f=E/f不變時,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流能力來描述其過載(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:當變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時,電機的輸出轉(zhuǎn)矩會減小。
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,電機的電流不會受到影響,但元器件的發(fā)熱會減小。
環(huán)境溫度:就象不會因為檢測到周圍溫度比較低時就增大變頻器保護電流值。
海拔高度:海拔高度增加,對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。