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616G3安川变频器驱动电路图说.doc

616G3安川变频器驱动电路图说

hhl327
2011-10-21 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《616G3安川变频器驱动电路图说doc》,可适用于IT/计算机领域

《GkW安川变频器》主电路《GkW安川变频器》主电路《GkW安川变频器》主电路图说所有变频器主电路的结构都是相似的乃至于是相同的。而安川变频器的主电路和台湾东元变频器的主电路更是如出一辙。稍后我观察到两机的控制面板是一样的控制面板和参数的设置也是相似的。发现两种从硬件到软件都相似甚至于是相同的机器给安装调试与维修都会带来很多的方便。只要手头有一种技术资料参考就可以调试和维修二种设备了。打开这两种大功率变频器的外壳检查主电路时安装于逆变模块上方(与模块并联的)的六只长方形盒体状的大东西首先会引起我们的兴趣与每相上臂IGBT管子并联的是型号为MSDP与下臂IGBT管子并联的型号为MSDN。用句网络上的话说:这究竟是个什么东东?安装于此处意欲何为呢?大凡并联在IGBT管子上的东西或电容或阻容网络均是为保护IGBT管子而设置的。即当该管子截止时快速消耗掉反向电压所形成的能量提供一个反向电流的通路以保护IGBT管子不承受(实质上是使其承受得少一点罢了)反压的冲击。众所周知无论是双极型或是场效应器件在承受正向电压上往往有一定的富裕量但对于反向电压的耐受能力却是极其脆弱的。所以在IGBT管子上并联的一嘟喽一嘟喽的东西可以说都是完成此一消耗反压任务的。需要说明的是:MSDP和MSDN的内部电路笔者并未打开实物进行验证模块损坏后这两种器件往往都是完好的所以也不便将其破坏后拆解。上图的内部电路是据测量揣摩画出的仅为读者朋友提供一个参考。我查找了大量资料和在网络上进行了搜寻均未找到此元件的资料。从揣测电路的基础上进行原理上的分析显然容易产生误导。故暂时省略对其原理的解析。但在模块上并联了此类元件后将在检修上给我们带来新的体验。见下述。按照常规的检修方法我们在更换损坏的模块后进行通电试验前须将上图中的P点切断串入两只W(或W)灯泡再行上电这样万一逆变模块回路或驱动电路异常造成上、下臂两只IGBT管子共通对直流电源的短路时因灯泡的限流作用使昂贵的IGBT模块免遭损坏。其它品牌的变频器在管子两端并联皮法级的小容量电容在通电或变频器启动后只要U、V、W输出端子空载灯泡是不会亮的。但安川变频器在检修中的表现就有所不同了。在P点串入灯泡上电灯泡不亮是对的我松了一口气按操作面板启动变频器灯泡变为雪亮!坏了输出模块有短路现象!这是我的第一判断。停电检查模块和驱动电路均无异常。回头查看电路结构在拆除掉MSDP和MSDN后启动变频器后灯泡不亮了。测空载输出三相电压正常。这两只元件与外接ΩW电阻提供了约百毫安的电流通路使W灯泡变为雪亮。以几十瓦的功耗的牺牲换来IGBT管子更高的安全性这是安川变频器的模块保护电路的特色。变频器空载启动后由于MSDP和MSDN等元件的关系逆变电路自身形成了一定的电路通路并非为逆变模块不良造成。该机是一个特例。有了电路通路也并一定是模块已经损坏了观察一下是哪些元件提供了此电流的通路?当新鲜的经验固化成思维定式对故障的误判就在所难免了。整机控制电源是由图下方一只多抽头变压器来取得的。插座CN和CN的短接线不同可调整输入电压的级别以保证次级绕组ACV电压的精确度。散热风机是采用ACV电源的此电源又经整滤波做为开关电源的输入。单独检修驱动板时须将风扇端子的、接触器端子的、CNCNCN的端子均短接人为消除欠压(FULU)、过热(OH)、风扇坏(FAN)等故障信号才能使CPU输出六路脉冲信号便于对驱动电路进行检查。《GkW安川变频器》驱动保护电路《GkW安川变频器》驱动电路保护电路图说驱动电路的种类也是大同小异的。我们见得最多的是用PC、AJ等IC构成的驱动电路模块故障检测电路(保护电路)也同时集成在内了。虽然可以找到有关AJ等的电路资料能看到内部的单元方框电路图和对电路原理的介绍但对其保护电路的具体构成总是感到一丝“触不到实处”的茫然IC内部的保护电路的确是看不到也摸不着的呀。恰巧本电路是用分立元件构成的检测与保护电路更便于理解检测与保护动作过程。将上图中的一路脉冲与保护电路稍为改画即可看出IGBT管压降检测电路是如何对模块实施保护动作的了:电路原理:由CPU引脚来的PWM脉冲信号经U光电耦合器隔离和放大后送入模块保护电路。正常状态下此脉冲信号再经Q和Q的推挽式功率放大电路放大直接驱动IGBT模块。一般认为IGBT模块为电压型驱动模块此种观念有失偏颇。IGBT管子的输入栅射结电容恰恰需要瞬态的大涌入电流!这就是为什么会采用Q、Q来做功率放大的原因。驱动信号的引入电阻也是ΩW的功率电阻。而从这个意义上来讲从本质上来看IGBT模块仍为电流型驱动器件。这是笔者的看法不知当否?当驱动电路的电流输出能力不足时会使三相输出电流产生断续电机振动发出隆隆声。脉冲处理电路原理另见其它图说此处重点是看保护电路如何动作的。在变频器未接受启动信号时U的输出脚、为截止负电压如以V电源线做为参考点的话此时、脚电压约V(忽略内部管子的饱合压降)此负压经R、R引入到Q和Q的基极。Q因反偏压而截止Q因正偏压而导通IGBT模块的栅偏压为负处于截止状态。电阻R、R对V和负V分压得到V的电平。D为击穿电压值为V的稳压管R与R的分压值不足以使其击穿故Q无偏流处于截止状态。光电耦合器U无输入电流故无GF(接地)和OC(过载、短路)等故障信号返回CPU。当CPU发送驱动脉冲的时候U的、脚变为峰值为V的正脉冲电压D的正极此际便上升为V此时便出现了两种情况:一种情况下是模块良好IGBT管子在正激励脉冲驱动下迅即导通可认为P、E两点之间瞬时短接了。D的负端电位瞬即拉为V也将D的负端电位拉为V以下因未达到D的击穿值使Q仍无基极偏流而截止一种情况下是模块已或因负载异常使运行电流过大或因Q等驱动电路本身不良使IGBT管子并未良好地导通D的负端为高电位而截止V经R使D击穿Q得到偏流导通将Q基极的正脉冲电压拉为零电平IGBT模块失去脉冲而截止。同时Q的导通产生了U的输入电流U将模块故障信号送入CPU。可见此电路是保护电路先切断了IGBT管子的驱动脉冲同时送出了模块故障信号。保护是及时和快速的。《GkW安川变频器》驱动FU电路《GkW安川变频器》驱动FU电路图说驱动电路的保护电路是根据激励脉冲发送期间IGBT管子的管压降的大小来实施保护动作和发送OC信号的。据资料上介绍:IGBT模块在正常(额定电流)情况下的导通压降为V左右。而当其管压降达到V以上时说明IGBT模块中流过的电流已超过Ie的至此时的保护动作当然是愈快愈好的了。设置此保护电路的目的是弥补电流互感器等后续电流检测电路保护动作迟缓的不足电流检测电路中不可避免地应用较大容量的滤波电容使电路有了一定时间常数而反应迟缓。而IGBT的管压降检测电路则由于反应迅速可称之为快速保护动作电路犹如快速行动部队是处理应急事件的。对轻微过流和限流调节等处理还是由电流互感器回路的电流检测电路来实施的。在驱动电路中还附设了保险熔断的检测电路。一般变频器是在主电路P点处串入一只快速熔断保险来实施模块保护的。而本机电路却在每相输出模块上各串入了一只保险。每个厂家生产的变频器大致都有如此的趋势:早期产品不免粗老笨重之嫌其用户控制功能上不够完善但在其制作选料上却有较大的富裕量在保护性能上有保守之嫌却不惜添加现在看来是多余的元器件来保障保护电路的可靠性。安川变频器的早期产品也未能免俗。而随着产品技术的进步和市场竞争的激烈变频器功能提升而成本下降甚至有偷工减料之嫌。变频器的运行可靠性也因此打了折扣国产变频器当以此为戒。三路保险熔断的检测电路是将下三臂驱动电源的V线与主直流回路的N线做比较来判断熔丝是否正常的。正常状态下驱动电源的V线与N线是经保险相连的是等电位的。即下三臂IGBT管子的E极是与主直流回路的N线是相连的。故三极管Q、Q、Q的基极偏压为零。三只管子均截止。当任一相输出模块的保险断开时N线与该相驱动电源的V线产生了巨大的电位差三极管承受正偏压而导通。Q、Q、Q三只光耦接成或门电路任一只光耦的输入信号都会传输到同一个输出点上将快速保险的熔断信号传送给CPU使CPU报出FU(熔丝)断信号并拒绝接受启动信号。安川变频器的故障信号报警也有一个先后次序的有趣问题。如过热、欠压、过流、风扇故障、保险熔断故障等上电时即给出故障代码的警示并拒绝启动操作在启动期间由模块保护电路检测到的模块故障以GF(接地故障)代码警示。而在运行过程中检测到模块故障时则报以OC(运行过流负载短路等)故障代码信号。IGBT管压降检测电路输出的同一个信号因输出的时机不同(一个是在启动过程中一个是在运行过程中)变频器报出的却是两个不同的故障代码(GF:接地故障OC:过载或短路故障)。同样在电流和电压检测电路有时也会采用相同的手段同一处保护电路报出的过流或过压信号则因变频器工作状态的不同(启动中或运行中)而有可能报出不相同的故障代码或对此采取不相同的处理措施。这一切取决于软件设计者的思路。每一个厂家的变频器在控制思路上必然会有大同小异之处。注意变频器报故障的相关特点便于高效率地判断故障所在。分析保护电路要配合主电路和驱动(保护)两部分或三部分综合起来看好多图纸是分解成各个单元电路来绘制的。读者诸君必须强化自己综合读图、连贯读图的能力。这是我送给您的一个忠告。旷野之雪

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