变频器的逆变 脉冲 传输电路

变频器的逆变 脉冲 传输电路 变频器的逆变脉冲传输电路2010-07-2316:12变频器的逆变脉冲传输电路，一般由CPU的PWM脉冲输出引脚、驱动器/反相器电路、驱动功率电路等部分组成。下图为英威腾INVT-P9/1.5kW变频器的脉冲实际电路，系据实物测绘所成。 一、电路工作原理简述如下:变频器接受运行命令后，U3CPUS87C196MH)从28-33脚输出六路PWM脉冲电压，经(U4:LS07)六缓冲器/驱动器，进行缓冲与隔离，经主板排线端子J1/J4，送入后级脉冲驱动电路。在CPU和后级驱动IC之间，加有缓冲电路的理由，因驱动IC的输入电路为发光二极管，需吸入一定的工作电流(达10mA)，而CPU引脚的拉电流输出能力往往有限，加入缓冲级，因缓冲级数字电路的输入阻抗较高，可降低CPU的输出负担，增加工作安全性。中间缓冲电路经常采用同相驱动器或反相驱动器。本电路采用同相驱动器电路。同相驱动器，在原理上可以理解为三极管射极输出器，输出电压跟随于输入电压，且同相位，具有较强的带负载能力;反相驱动器，如同三极管反相放大器，输入信号与输出信号反相，输出阻抗小于输入阻抗。CPU的六个脉冲输出端，全部经上拉电阻接+5V供电，在停机状态，各脚静态电压为+5V，脉冲输出状态，各脚直流电压约为2.5V左右。可以看出，CPU输出为负向脉冲信号，输出的是从+5V到0V变化的脉冲信号。U4的六个输出脚电压状态也是如此。据此可据动/静态电压的明显变化，检测脉冲传输电路的缓冲级工作是否正常，能否正常输出六路脉冲信号。 J1/J4排线端子将六路脉冲信号加到六路驱动IC的输入端，下图电路只画出了U相上、下臂驱动电路，另二相驱动电路完全与此相同。驱动电路是由PC923、PC923驱动IC组合的经典驱动电路，在各个品牌的变频器产品中广泛采用。PC923内部为一光电耦合电路，输入侧为发光二极管，输出侧为射极输出互补放大器电路，具有近安培级电流/功率输出能力，可直接驱动15kW以下变频器逆变模块，驱动更大功率的模块时，须加装后级功率放大器。驱动IC的输入侧供电，由Q1、R52、R53、Z1等元件构成，该电路为一动态恒流电路，输入CPU主板供电的+5V，静态输出电压为+5V，动态输出直流电压约为4V左右。电阻R52、R53、稳压管Z1提供了恒定基极偏流，使IC总是试图维持恒定电流输出。在驱动IC的3脚输入负向脉冲信号时，形成发光二极管的工作电流，此工作电路即为Q1恒流电路所提供。用恒流电路提供驱动IC输入电流的目的， 是使驱动脉冲波形能保护较好的"陡峭形状"，改善传输特性。有些变频器电路，则直接取用+5V电源，省去恒流供电电路这一环节。 驱动IC的输入侧内部电路为一只发光二极管，其导通电压值约为1、2V，因为脉冲电路，截止电压为OV。测量PC923的2、3脚之间的直流电压值，3脚搭负表笔，停机状态时，两引脚间电压为0V，启动和运行状态，两引脚电压约为0.6V左右。如果负表笔搭接5V电源地，停机状态，2、3脚都为+5V，运行状态，2脚电压为4V左右，3脚电压为3.4V左右。 再看PC923的输出侧电路。7、8脚之间加有开关电源绕组，经D11、E8整 24V左右的供电电压。该电压又经R62、R63、Z4稳压处理成流滤波来的22- +15-18V、负9V左右的正负两路供电，公共0V端子线接到了IGBT的EU端子上，IGBT的BU端子则经R36栅极电阻接入PC923的6脚(脉冲输出脚)。如果将EU端子作为零电位参考点，在脉冲信号作用期间，PC923发光二极管有电流输入时，PC923的6脚输出+15V电压，经R36加到逆变功率模块内部IBGT的栅极，驱动IGBT令其开通;PC923发光二极管截止时，PC923的6脚输出-9V电压，加到IGBT的栅极，令其关断。 以EU端子为零电位参考点(拱接负表笔)，停止状态，PC923的6脚或BU端子，应为-9V(有的机型为-7.5V或-10V,有差异)直流电压，0V交流电压;在启动和运行状态，BU端子应为+4V直流电压，15V交流电压。 变频器脉冲传输电路的一个显著特点，是停止和运行状态，各电路动/静态工作电压值，均有显著变化，非常利于对其工作状态的检测和判断，不用示波器，只用万用表，即能明确检测和判断出电路状态是否正常。 PC929驱动IC与PC923相比，除内部有一个脉冲信号传输通道外，还含有IGBT管压降检测电路，又称IGBT保护电路，和OC/SC故障报警电路。IGBT保护电路不是通过电流采样对IGBT实施保护的，而是通过对IGBT管压降的检测，来实施保护动作的。对IGBT过载和短路的保护，恰恰正是依赖于对IGBT管压降检测电路的。IGBT在额定电流运行状态下，导通管压降一般在3V以内。当导通电流达额定电源的2倍左右时，因导通内阻的存在，C、E间电压降达7V以上，此际IGBT管压降检测电路动作，变频器报出OC或SC信号，停机保护。9脚内部电路和外围电路构成了IGBT管压降检测电路，R22、R19、D26、C5、 R46、R45、D3等为外部IGBT管压降检测电路，D3为钳位二极管，D26、C5为消噪电路。D3的负极接入了EU端子，R19接入了EX端子，此两个端子恰是逆变功率电路中U相下臂IGBT的C、E极!，IGBT管压降检测电路是并接在IGBT的C、E极上，正常状态下，当IGBT开通时，EU端子与驱动电源的0V/EX端子等电位，D3的正极为驱动电源的+15V高电位，因而形成正向导通电流通路，从而将PC929的9脚电位也嵌位为接近0V的低电位;过载或IGBT故障状态时，IGBT的C、E极间电压降增大(开路情况下两极间电压大于500V)，D3负端出现高电压，反偏截止，PC929的9脚出现R46、R45、R19对+15V分压引入的大于7V以上的高电位，PC923内部保护电路动作，切断了11脚脉冲信号的传输，同时8脚内部OC信号报警电路输出一个低电平的OC电压信号，光电耦合器U7导通，将OC信号经J1/J4端子报于CPU，CPU报警并停机保护。 需要说明的是:以上各点电压值都是在切断逆变电路供电，或将逆变电路脱离，单独检测驱动板故障时，检测得出的，在整机连接、逆变电路正常供电的情况下，尤其在运行情况下(即使是空载运行)严禁测量驱动电路的脉冲信号!用示波器测量也不行!搭笔即由表笔引线引入干扰，引起IGBT误通而炸毁!在某维修书中，见到作者写到在整机运行状态下，用示波器测量驱动电路的脉冲输入、输出脚各电压值，简直胆大妄为，胡扯一通! IGBT检测电路并接于IGBT的C、E极上的，当驱动板脱开逆变电路，单独检修时，因EU、EX两端子间呈开路状态，D3失去导通回路，IGBT检测电路动作，CPU接受指令，即报出OC信号，停止六路脉冲信号的传输。在检修过程中需要暂时中止OC故障报警功能，利于对脉冲传输电路的检测。方法是，用导线短接EU、EX端子，向CPU人为报出"IGBT正常开通"信号，促使CPU正常输出脉冲信号。 二、故障判断步骤: 1、故障表现:变频器上电即跳OC，可能为驱动IC损坏、模块损坏; 启动即跳OC，检查OC信号的来源，是电流互感器及后续电路，还是驱动电路，将U7等三只驱动光耦的输入侧1、2脚暂时 短接，切断OC信号传输后，不再报OC故障，说明OC故障在驱动电路和逆变电路。否则在电流检测电路。 启动过程或运行过程中跳OC，可能为驱动电源容量不足，使IGBT处于欠激励状态，导通内阻变大，引发IGBT管压降检测电路动作，检查驱动电源中滤波电容容量。 不报OC故障，但无三相输出电压。故障原因有三:一为Q1等电路损坏，驱动IC输入侧形不成输入电流通路，驱动电路无脉冲信号输出;二因下三臂驱动IC共用一组电源，可能为电源稳压管击穿，或正供电丢失，下三臂IGBT失去激励电压，不能开通，三相电压无输出;三、脉冲信号传输通道的中间缓冲级电路失常，脉冲信号不能传输到后级驱动电路。 2、当逆变模块损坏时，驱动电路、驱动电源受到冲击，也会出现不同程序的损坏。先需检修驱动电路令其正常输出六路脉冲信号后，再更换逆变模块; 3、当驱动电路与主电路脱离后，报出OC故障，将EU、EV、EW与EX、EY、EZ分别短接(EX、EY、EZ其实是一个点)，中止OC信号的报警。使变频器处于"运行"状态，检测脉冲传输通道电路，判断故障出在哪个环节电路，并排除; 4、将逆变供电串接灯泡或2A保险管，上电试机，正常后恢复逆变电路的正常