变频器内部结构与原理分析.ppt

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1、第六章：变频器内部结构6.1变频器的组成变频器为了适应工程需要，要有一系列控制端子，要有操作面板，要能够进行程序的读出写入，变频器内部，为了进行工作时的保护，要设置相应的保护电路。第六章：变频器内部结构变频器结构框图第六章：变频器内部结构6.1.1主电路整流电路、起动保护、滤波电路、逆变电路、指示电路、制动单元、输入端子、输出端子。第六章：变频器内部结构1.整流电路VD1—VD6整流二极管，c1、c2，滤波电容，RL，限流电阻。第六章：变频器内部结构2.制动电路图中RB电阻和VTB是制动选件，当电动机产生回馈电能，使UPN电压达到700V，VTB受控导通，电动机的机械能转换

2、成的电能通过RB电阻消耗，电动机得到制动力矩停止。第六章：变频器内部结构3.逆变电路将直流电转换为三相交流电图中，VT1—VT6，逆变管，VD7—VD12，续流二极管第六章：变频器内部结构1）逆变原理下面分析怎样将一个直流电变为正弦波的问题。①采样原理PWM技术的理论基础是采样控制理论中的面积等效控制原理。即：加在惯性环节上的窄脉冲，尽管形状不同，只要面积相等，其作用在惯性环节上的效果相同（惯性环节就是电感、电容）。第六章：变频器内部结构②脉宽调制波SPWM：将一个正弦波电压分为N等份，并把正弦曲线每一等份所包围的面积都用一个与其面积相等的等幅矩形脉冲来代替，脉冲的宽度与正

3、弦波的大小成正比，这样得到的脉冲列，就是SPWM波。实际应用中SPWM波的形成：调制方法：利用载波和调制波相比较方式来确定脉宽和间隔。调制波ur：所希望生成的等效正弦波载波uc：等腰三角波或锯齿波第六章：变频器内部结构2)sPWM波的生成按照调制脉冲的极性关系，PWM逆变电路的控制方式分为：①单极性控制:任一时刻载波与调制波的极性相同，在任意半个周期SPWM波单方向变化；正半周：ur＞uc时，有脉冲；ur＜uc时，无脉冲。副半周：ur＜uc时，有脉冲；ur＞uc时，无脉冲。第六章：变频器内部结构2)双极性控制：载波双方向变化，在任意半个周期SPWM波双方向变化；ur＞uc时

4、，正脉冲；ur＜uc时，负脉冲第六章：变频器内部结构3)三相逆变波形加在6只逆变管上的信号都为开关信号，6只逆变管就相当于6个开关，管子导通相当于开关闭合，截止时相当于开关断开。第六章：变频器内部结构4.开关器件1）二极管二极管是单向导电器件，加正向电压，导通，相当开关闭合；加反向电压，截止，相当于开关断开第六章：变频器内部结构2）绝缘栅双极晶体管（IGBT）①结构及外形IGBT是MOS和GTR取长补短相结合的产物，具有栅极G、集电极C、和发射极E的三个引出端。第六章：变频器内部结构②工作特点：当uGE≤UGE(th)（开启电压）时，IGBT截止，无iC；当uGE﹥UGE(

5、th)时，uCE加正压，IGBT导通，其输出电流iC与驱动电压uGE基本呈线形关系。如图所示为IGBT的驱动电压uGE与输出电流iC的关系，此曲线称为IGBT的转移特性曲线。③参数：IGBT工作时，UGE导通电压15V、关断电压-5V。开关频率小于100kHz。第六章：变频器内部结构6.1.2其他电路1.输入端隔离电路变频器有一系列的输入端子，这些输入端子和CPU是通过隔离电路联系的。输入端隔离电路出了问题，影响端子的正常输入，因为每个输入端子独立连接一只光电耦合器，哪一只光电耦合器出了问题，那一路输入端子不能正常工作。第六章：变频器内部结构2.I-U转换电路该电路是模拟输

6、入电压、电流、以及模拟输出指示端子的转换电路。该电路出了问题，会影响这几路信号的正常工作。第六章：变频器内部结构3.DC/DC电源这是变频器除了主电路之外所有电路的供电电源。它出了故障，整个变频器停止工作。因为该电源的输出端是分组输出，哪一组出了问题，影响那一组所对应的电路。第六章：变频器内部结构开关电源电路图图中L1为一次电路，L2、L3、L4、L5为二次电路，工作时一次电路导通，二次电路截止，一次电路截止时，二次电路导通。二次电路的输出电压由开关管的脉冲宽度调节。开关电源容易损坏的元件是滤波电容、整流二极管、开关管。第六章：变频器内部结构4.过压/欠压保护电路该电路是直

7、流母线电压的检测电路，检测直流母线欠压或过压。该电路出了问题，一是不能正确的提供检测保护信号，产生误报；二是失去保护功能，使制动电阻不能工作，引起主电路过压而损坏。第六章：变频器内部结构5.驱动电路该电路是将CPU输出的PWM信号进行放大，驱动IGBT开关工作。该电路和主电路紧密相连，是很重要，又容易出故障的一部分电路第六章：变频器内部结构1）驱动电路隔离放大、驱动放大电路、驱动电路电源①光耦隔离电路图中IC为PWM输出和驱动电路的隔离电路。当驱动电路损坏不至于将故障扩大到PWM发生电路。②V1为第一级放大；V2、