變頻器開關電源電路
發布時間：2019-07-31 11:16:25來源：
變頻器開關電源電路
變頻器開關電源主要包括輸入電網濾波器、輸入整流濾波器、變換器、輸出整流濾波器、控制電路、保護電路。我們公司產品開關電源電路如下圖，是由UC3844組成的開關電路：開關電源主要有以下特點:
1,體積小,重量輕:由于沒有工頻變頻器，所以體積和重量吸有線性電源的20~30%
2，功耗小，效率高：功率晶體管工作在開關狀態，所以晶體管的上功耗小，轉化效率高，一般為60~70%，而線性電源只有30~40%
二極管限幅電路限幅器是一個具有非線性電壓傳輸特性的運放電路。其特點是：當輸入信號電壓在某一范圍時，電路處于線性放大狀態，具有恒定的放大倍數，而超出此范圍，進入非線性區，放大倍數接近于零或很低。在變頻器電路設計中要求也是很高的，要做一個好的變頻器維修技術員，了解它也相當重要。
1、 二極管并聯限幅器電路圖如下所示：
2、二極管串聯限幅電路如下圖所示：
變頻器控制電路組成
如圖1所示，控制電路由以下電路組成：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動電路，以及逆變器和電動機的保護電路。
在圖 1點劃線內，無速度檢測電路為開環控制。在控制電路增加了速度檢測電路，即增加速度指令，可以對異步電動機的速度進行控制更精確的閉環控制。
1)運算電路將外部的速度、轉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)驅動電路
為驅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、關斷。
4)I/0輸入輸出電路
為了變頻器更好人機交互，變頻器具有多種輸入信號的輸入 (比如運行、多段速度運行等)信號，還有各種內部參數的輸出“比如電流、頻率、保護動作驅動等)信號。
5)速度檢測電路
以裝在異步電動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，根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。
6)保護電路
檢測主電路的電壓、電流等，當發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。
逆變器控制電路中的保護電路，可分為逆變器保護和異步電動機保護兩種，保護功能如下
變頻器驅動電路的HCPL-316J特性
HCPL-316J是由Agilent公司生產的一種IGBT門極驅動光耦合器，其內部集成集電極發射極電壓欠飽和檢測電路及故障狀態反饋電路，為驅動電路的可*工作提供了保障。其特性為：兼容CMOS/TYL電平；光隔離，故障狀態反饋；開關時間比較大500ns；“軟”IGBT關斷；欠飽和檢測及欠壓鎖定保護；過流保護功能；寬工作電壓范圍(15～30V)；用戶可配置自動復位、自動關閉。 DSP與該耦合器結合實現IGBT的驅動，使得IGBT VCE欠飽和檢測結構緊湊，低成本且易于實現，同時滿足了寬范圍的安全與調節需要。
HCPL-316J保護功能的實現
HCPL-316J內置豐富的IGBT檢測及保護功能，使驅動電路設計起來更加方便，安全可*。其中下面詳述欠壓鎖定保護(UVLO) 和過流保護兩種保護功能的工作原理：
(1)IGBT欠壓鎖定保護(UVLO)功能
在剛剛上電的過程中，芯片供電電壓由0V逐漸上升到比較大值。如果此時芯片有輸出會造成IGBT門極電壓過低，那么它會工作在線性放大區。HCPL316J芯片的欠壓鎖定保護的功能(UVLO)可以解決此問題。當VCC與VE之間的電壓值小于12V時，輸出低電平，以防止IGBT工作在線性工作區造成發熱過多進而燒毀。示意圖詳見圖1中含UVLO部分。
圖1 HCPL-316J內部原理圖
(2)IGBT過流保護功能
HCPL-316J具有對IGBT的過流保護功能，它通過檢測IGBT的導通壓降來實施保護動作。同樣從圖上可以看出，在其內部有固定的7V電平，在檢測電路工作時，它將檢測到的IGBT C～E極兩端的壓降與內置的7V電平比較，當超過7V時，HCPL-316J芯片輸出低電平關斷IGBT，同時，一個錯誤檢測信號通過片內光耦反饋給輸入側，以便于采取相應的解決措施。在IGBT關斷時，其C～E極兩端的電壓必定是超過7V的，但此時，過流檢測電路失效，HCPL-316J芯片不會報故障信號。實際上，由于二極管的管壓降，在IGBT的C～E 極間電壓不到7V時芯片就采取保護動作。
整個電路板的作用相當于一個光耦隔離放大電路。它的核心部分是芯片HCPL-316J，其中由控制器(DSP-TMS320F2812)產生XPWM1及XCLEAR*信號輸出給HCPL-316J，同時HCPL-316J產生的IGBT故障信號FAULT*給控制器。同時在芯片的輸出端接了由NPN和PNP組成的推挽式輸出電路,目的是為了提高輸出電流能力，匹配IGBT驅動要求。
當HCPL-316J輸出端VOUT輸出為高電平時，推挽電路上管(T1)導通，下管(T2)截止， 三端穩壓塊LM7915輸出端加在IGBT門極(VG1)上，IGBT VCE為15V，IGBT導通。當HCPL-316J輸出端VOUT輸出為低電平時，上管(T1)截止，下管(T1)導通，VCE為-9V，IGBT關斷。以上就是IGBT的開通關斷過程。
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