所谓的驱动板,就是主要集成了驱动IGBT电路的信号放大板,驱动电路的作用,就是把CPU主板的6个PWM信号,经过光耦隔离以及放大后,来控制IGBT模块完成逆变功能,它包含了隔离电路,放大电路和驱动的电源电路。而且上三桥的驱动是独立的电源,而下三桥的驱动是以一个公用的电源,驱动电路有问题,一般是某路导通性能变差,或者烧了光耦,阻容之类的器件,或者是驱动电源电压不正常,这样会造成IGBT的通断有问题,从而引起三相电压输出不平衡,只要炸了IGBT模块,或者是三相不平衡,或者过流之类的问题,都要检查和修理驱动板,请关注:容济点火器
驱动电路常见的表征是三相电压电流不平衡和输出缺相,如果一个变频器的快熔烧掉了,或者IGBT坏了,不要直接上新的配件,这时候需要检查驱动电路,看看有没有打火或者变色的外表。只要WVW三相输出不平衡,或者低频时候有抖动,启动还有过流过载报警之类,一定要认真检查驱动板了。在确定驱动板正常情况下,需要上IGBT模块时候,需要把P脚从母线上断开,中间串联几个大灯泡做限流电阻通电保护了。
驱动电路有问题,一般都会看到明显的损坏痕迹的,比如电容电容三极管甚至电路板,会有爆裂,断线和变色等异常,在没有完整电路图前提下,一般使用简单的测量比较来检查,如果有一块正常的板子来对比是的,如果没有也要在不同回路里边单独做比较。可以简单清理脏的灰尘和污渍,如果发现明显的烧断元件,直接更换,有断线的地方,可以直接修补焊接回来。光耦可以拆下来,离线进行测量判断好坏,有条件的,还可以在不装IGBT的情况下,用示波器来测量各路驱动信号的输出波形,对比脉冲的幅值和相位这些。而且市场上光耦不好买质量好的,很多时候需要更换多次来筛选判断。
怀疑驱动电路不正常,可以先把IGBT和驱动电路断开,利用万用表电阻表简单测量6路驱动电路的阻值是否一致,有些变频器的电阻值可能不一定一样哦,像日系的富士三菱就有差异,所以只能做参考。然后通电测量电压,一般正常的直流电压大概是10伏,驱动后大概2-3伏,如果都比较均衡,才可以重新装上IGBT模块。
这是台达一款变频器的U相的上桥臂的驱动电路,GU和EU分别是脉冲信号输出,它们分别接到IGBT模块的GE两端,修理时候,驱动板子和主电源已经脱开了,通过在虚线框外加测量电路来出来,上电后,通过启动和停止,在mn两点里边串联了250毫安的电流档,然后利用上一个3W15欧姆的电路来构成回路,分别测量各个驱动回去的驱动电流,正常是150毫安左右,如果有某路才50毫安,装机有一定会报警OC过电流了,这就是驱动能力不足引起的。后来检查发现,是电解电容DC41容量下降造成的,更换后就解决问题了。
上边是西门子6SE70变频器烧了一个IGBT坏掉了,所以需要简单检查驱动电路板是否正常,简单测量电压和电阻后,不敢直接送电试机,也不太方便在直流母线上串联灯泡限流,后通过X9端加一个24伏电压,然后直流母线也供应24伏直流电压,设置P372=1,然后测量输出电压,基本上是平衡的,接着带一个小功率80瓦的三相380伏小电机,工作在1.5赫兹,也是正常,后才恢复正常供电,空转正常,接着上负载,也是平衡的。
变频器工作原理:变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交一直一交方式(VWVF变频或矢量控制变频),先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。它由三部分构成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”,以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
整流器:
近大量使用的是二极管的变流器,它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器,由于其功率方向可逆可以进行再生运转。
平波回路:
在整流器整流后的直流电压中,含有电源6倍频率的脉动电压此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动,采用电感和电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时,如果电源和主电路构成器件有余量,可以省去电感采用简单的平波回路
逆变器:
同整流器相反,逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率,以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。
控制电路是给异步电动机供电(电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路,它有频率、电压的“运算电路”,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”,将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”,以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。
(1)运算电路:将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输出电压、频率。
(2)电压、电流检测电路:与主回路电位隔离检测电压、电流等。
(3)驱动电路:驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。
(4)速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号,送入运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速度运转
(5)保护电路:检测主电路的电压、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异步电动机损坏,使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。
详细见解:西门子
变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。
1.电机的旋转速度为什么能够自由地改变?
电机旋转速度单位:r/min每分钟旋转次数,也可表示为rpm.
例如:2极电机50Hz3000[r/min]
4极电机50Hz1500[r/min]
结论:电机的旋转速度同频率成比例
感应式交流电机(以后简称为电机)的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值(为2的倍数,例如极数为2,4,6),所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。
另外,频率能够在电机的外面调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。
因此,以控制频率为目的的变频器,是做为电机调速设备的优选设备。
n=60f/p
n:同步速度
f:电源频率
p:电机极对数
结论:改变频率和电压是较优的电机控制方法
如果仅改变频率而不改变电压,频率降低时会使电机出于过电压(过励磁),导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时,电压却不可以继续增加,最高只能是等于电机的额定电压。
例如:为了使电机的旋转速度减半,把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz,这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V
2.当电机的旋转速度(频率)改变时,其输出转矩会怎样?
变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动。
电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大,而当使用变频器供电时,这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。而当使用变频器时,变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的,所以电机起动电流和冲击要小些。
通常,电机产生的转矩要随频率的减小(速度降低)而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。
通过使用磁通矢量控制的变频器,将改善电机低速时转矩的不足,甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。
3.当变频器调速到大于50Hz频率时,电机的输出转矩将降低
通常的电机是按50Hz电压设计制造的,其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速。(T=Te,P)
变频器输出频率大于50Hz频率时,电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。
当电机以大于50Hz频率速度运行时,电机负载的大小必须要给予考虑,以防止电机输出转矩的不足。
举例:电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。
因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速。(P=Ue*Ie)
4.变频器50Hz以上的应用情况
大家知道,对一个特定的电机来说,其额定电压和额定电流是不变的。如变频器和电机额定值都是:15kW/380V/30A,电机可以工作在50Hz以上。
当转速为50Hz时,变频器的输出电压为380V,电流为30A。这时如果增大输出频率到60Hz,变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A,很显然输出功率不变.所以我们称之为恒功率调速。
这时的转矩情况怎样呢?因为P=wT(w:角速度,T:转矩)。因为P不变,w增加了,所以转矩会相应减小。
我们还可以再换一个角度来看:电机的定子电压U=E+I*R(I为电流,R为电子电阻,E为感应电势)可以看出,U、I不变时,E也不变。而E=k*f*X,(k:常数,f:频率,X:磁通),所以当f由50–>60Hz时,X会相应减小
对于电机来说,T=K*I*X(K:常数,I:电流,X:磁通),因此转矩T会跟着磁通X减小而减小。同时,小于50Hz时,由于I*R很小,所以U/f=E/f不变时,磁通(X)为常数,转矩T和电流成正比。这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力。并称为恒转矩调速(额定电流不变–>最大转矩不变)
结论:当变频器输出频率从50Hz以上增加时,电机的输出转矩会减小。
5、其他和输出转矩有关的因素
发热和散热能力决定变频器的输出电流能力,从而影响变频器的输出转矩能力。
载波频率:一般变频器所标的额定电流都是以最高载波频率,最高环境温度下能保证持续输出的数值.降低载波频率,电机的电流不会受到影响,但元器件的发热会减小。
环境温度:就象不会因为检测到周围温度比较低时就增大变频器保护电流值。
海拔高度:海拔高度增加,对散热和绝缘性能都有影响。一般1000m以下可以不考虑.以上每1000米降容5%就可以了。