1、變頻器內部電壓檢測原理變頻器有電壓保護-失壓或者過壓保護,選一款你熟悉的變頻器,詳細介紹變頻器內部電壓檢測的分類及處理電路分析,并舉例說明故障處理經過。電壓檢測電路,是變頻器故障檢測電路中的一個重要組成部分,旨在保障使IGBT逆變電路的工作電源電壓在一特定安全范圍以內,若工作電源危及IGBT (包含電源本身的儲通電容器件的安全時,實施故障報警、使制動電路投入工作、停機保護等措施。此外,少數機型還有對輸出電壓的檢測,在一定程度上,起到對IGBT導通管壓降檢測的同樣作用,取代驅動電路中IGBT的管壓降檢測電路。本文總結了工控論壇各網友精彩觀點,希望您可以從中分享經驗!首先,變頻器內部的電壓檢測分為

2、兩種,直流檢測和交流檢測。1、直流檢測的方式又有兩種,一種是直接從母線上面分壓,經過光耦,然后送入MCU的AD采樣,然后就得到了母線電壓的值;另外一種是從開關電源(開關電源從母線上取直流電的變壓器的正激繞組得到一個低壓,然后也是經過AD采樣后換算成直流母線電壓值;如果母線上面的電壓過高或者過低,就會出現過壓或者欠壓保護,如果帶制動模塊的變頻器,變頻器就是啟動直流制動,把多余的能量消耗在制動電阻上面;2、交流電壓的檢測主要是為了做一個硬件的保護,準確地來說應該是變頻器的輸出電流值的檢測,因為變頻器的輸出電壓值是一個給定值,不需要檢測。也有兩種方式,一種是用分流器(阻值很小,過大電流,一般用在小功

3、率變頻器上面直接串在變頻器的輸出線上,把電流轉換成電壓;另一種方式使用電流傳感器的方式,一般用在大功率機器上面;不管是哪種方式,最后都會得到變頻器的輸出電流(已經轉換成對應的電壓值了,接下來就是保護電路了;3、電流保護總的來說就是過流保護,比如缺相保護,三相不平衡保護,短路保護等等,基本原理都是把三相輸出電流(已經轉換成電壓經過整流成脈動直流電壓,再通過一系列的運放,比較器,穩壓管等基本期間,輸出一個控制端,直接控制變頻器的模塊,如果出現上面所說的缺相或者短路等故障時,直接封鎖模塊的輸出,保護變頻器的模塊。當然,也有用專用的模塊驅動芯片,芯片本身就帶過流保護的功能,用這種專用芯片的話,就省了很

4、多事了,也是同樣的效果。至于原理圖,我就不傳了,家里電腦上實在沒有原理圖,網上有很多原理,大家也都能找到,歡迎大家指正,并討論。我所見過的幾家變頻器,伺服驅動器在母線電壓的處理上都大同小異(總原理一樣,細節處理不同; 都是通過大阻值電阻分壓PN母線電壓,然后經差分運放電路,一部分到硬件比較電路去(超過或者低于硬件設定的電壓范圍,產生的比較信號過壓或者欠壓告知CPU,這部分有的只有過壓報警的電路,欠壓得部分就有計算值與設定軟數值比較,有的過壓,欠壓電路都有,也有電路有,而實際報警值卻是計算值與一個范圍值比較出來的;另外的輸入到CPU或者DSP去,用于計算顯示當前母線電壓(制動動作的部分一般由這邊

5、來完成,設定制動電壓,當計算采樣電壓高于設定值,制動動作,電容電壓釋放;上次見到有家的變頻器不止過壓,欠壓還有斷電報警,后面想想,偵測整流子前面的電壓,可以實現這個功能,不過電路成本又增加了點!三相輸入電源電壓檢測電路將R、S、T端輸入的電源電壓先經電阻網絡降壓/限流,再經橋式整流電路變為六波頭300Hz脈動直流,送入光耦合器輸入側,3相電源正常時,光耦輸出側為六波頭300Hz的脈沖直流信號,或認為J2端子的35腳一直為低電平;電源任缺一相時,光耦輸出側為四波頭200Hz的電壓信號,或認為J2的35端子有出現高電平的時刻,經后級電路處理送入MCU,MCU判斷缺相故障,報警并停機保護。光耦合器U

6、15的輸入側串入穩壓管Z19,使U15輸出信號的動作“干脆利落”,對三相電源電壓的不平衡也有檢測作用。檢測電路將輸入模擬信號轉化為映波頭數目的“數字信號形式”,利于MCU的檢測和判斷。 3相輸出電壓/頻率檢測電路3相輸出電壓檢測電路,在少數變頻器產品中有采用。其主要作用,是檢測逆變電路的輸出狀態,由此起到對IGBT的保護作用,如同驅動電路的IGBT管壓降檢測與保護電路一樣。有些變頻器,驅動電路沒有IGBT管壓降檢測保護電路,對IGBT的保護,一定程度上依賴于三相輸出電壓檢測電路三相輸出電壓信號經電路轉變為輸出頻率信號,再輸入MCU,起到對逆變電路的6只IGBT是否正常工作的判斷。 變頻器的故障

7、分析與變頻器保護電路變頻器的故障檢測與保護電路雖有時候令人頭疼,但卻是最令人產生檢修興趣的電路之一。變頻器故障檢測電路,往往是變頻器廠家在軟、硬件電路設計上的濃筆重彩之處。變頻器電路中林林總總的各種故障檢修電路,只有一個指向和目的在變頻器面臨異常工作狀態時,采取停機或其它保護措施,盡最大可能保護IGBT模塊的安全。究竟有哪些因素會影響乃至危及IGBT模塊的安全呢?1、電流因素:(1、過流,在輕、中度過流狀態,為反時限保護區域;(2、嚴重過流或短路狀態,無延時速斷保護;2、電壓因素:(1、IGBT模塊的供電電壓過高時,將超出其安全工作范圍,導致其擊穿損壞;(2、供電電壓過低時,使負載能力不足,運

8、行電流加大,運行電機易產生堵轉現象,危及IGBT模塊的安全;(3、供電電壓波動,如直流回路濾波(儲能電容的失容等,會引起浪涌電流及尖峰電壓的產生,對IGBT模塊的安全運行產生威脅;(4、IGBT的控制電壓驅動電壓低落時,會導致IGBT的欠激勵,導通內阻變大,功耗與溫度上升,易于損壞IGBT模塊。3、溫度因素:(1、輕度溫升,采到強制風冷等手段;(2、溫度上升到一定幅值時,停機保護;4、其它因素:(1、驅動電路的異常,如負截止負壓控制回路的中斷等,會使IGBT受誤觸通而損壞;(2、控制電路、檢測電路本身異常,如檢測電路的基準電壓飄移,導致保護動作起控點變化,起不到應有的保護作用。相對于以上影響或

9、危及IGBT模塊的因素,則衍生了下述種類的保護電路。1、電壓檢測電路:(1、直流回路電壓檢測電路,用電阻分壓網絡直接對直流530V電壓采樣,或從開關電源次級整流電路間接對直流530V進行采樣,由后續電路處理成模擬信號和數字開關量信號。其中模擬量信號用于直流回路的電壓顯示,輸出控制等,而開關量信號用于故障報警、停機保護等;(2、有的機型對三相交流輸入電壓進行檢測,借以判斷IGBT的供電狀態,異常時停機保護;(3、對驅動供電電壓進行監測,常由驅動IC的內部保護電路執行此任務,預防IGBT出現欠激勵現象;(4、對充電接觸器的觸點狀態進行檢測,實際為直流回路電壓的輔助檢測。2、電流檢測電路:(1、IG

10、BT保護電路,檢測IGBT在導通期間的管壓降,判斷IGBT是否處于過流、短路狀態,實施軟關斷與停機保護措施;(2、對三相輸出電流進行采樣,據過流程度不同,采取不同的保護手段,如降低運行頻率、延時停機保護等。(3在逆變模塊供電回路串接快熔保險管,實現對逆變模塊的短路保護,對快熔管狀態的檢測;(4、個別機型還對直流母線的電流進行采樣,異常時采取保護動作;(5、個別機型對輸出電壓/頻率進行采樣,實施對IGBT的保護。3、溫度檢測電路:(1、用溫度傳感器檢測IGBT模塊的溫度;(2、用溫度傳感器檢測IGBT模塊的溫度,同時檢測散熱風扇的工作狀態。除了對IGBT的相關保護外,對其它元器件不需要保護嗎?有

11、無相關的故障檢測電路呢?對整流模塊的保護,有的機型提供了用溫度傳感器形式的超溫保護。有的沒有。有的機型在供電方面,提供了對CPU電路、控制電路的檢測和保護,如檢測負載電壓的高低,在供電異常時,實施停機保護,并報出故障代碼;CPU本身(配合軟件也有一個供電檢測,超出一定范圍后,報出相關故障。故障檢測電路的故障表現為兩個方面:1、保護功能失效,相關電路故障或變頻器工作狀態異常時,不能起到正常的保護作用;2、電路本身故障,在所保護電路(元件為正常狀態時,誤報電路(元件故障,變頻器不能投入正常工作。這就如同“謊報軍情”一樣,會誤導我們的故障判斷呀。 故障信號的存在，會使 CPU 封鎖六路驅動脈沖信號的

12、輸出，使我們無法檢測 驅動電路和逆變模塊的正常。 故障信號的存在，還可能使 CPU 做出非常“另類” 的 舉動來。如 OC 故障信號的存在，使操作面板的所有操作均被拒絕，好像進入 了程序死循環一樣，會使人誤認為 CPU 故障，而忽視了對驅動電路及逆變輸出電 路的 檢查。而實質上是 CPU 采取的一個防范措施防止因操作造成進一步嚴 重故障的發生！ 還有一種情況：故障檢測電路本身并無故障，但在檢 修過程中，我們常將 CPU 主板、電源/驅動板與主電路脫開，單獨上電檢修，因形不成故障檢測電路 的檢測條件，常使故障檢測電路報出相關故障，CPU 封鎖六 路脈沖信號的輸出， 給檢修帶來很大的不便。檢修線路

13、板故障之前，經常要做的第一項工作，即是采 取相應手段， 人為提供相關故障檢測電路的“正常檢測條件”，令 CPU 判斷“整 機工作狀態正常”，可以根據起、停操作，輸出正常的六路驅動脈沖信號，以利 于檢修工作的開展。 故障檢測與保護電路，本身 的故障率是較低的，但在檢修過程中，即使故 障檢測與保護電路狀態是完好的，我們仍需要對大部分檢測電路動一下“手 腳”，屏蔽其檢測與報警功能。因而要在電 路原理上吃透，知道在什么地方動 手腳才能有效，才能讓故障檢測與保護電路聽話，根據維修需要，作出相應的動 作。摸對了故障檢測電路的“脾性”，故障檢測與 保護電路，確實能“聽”維 修人員的話。 在逆變回路的供電直流

14、母線回路中串接熔斷器， 是最為直接的保護方式 之一。只要運行電流一旦超 過某一保護閥值，保險管熔斷，即保護了 IGBT 的安 全。但保險管的熔斷值往往要留有一定的余地，負載電路出現的正常情況下的隨 機性過載，靠快熔保險管來完 成這種保護任務，顯然是不現實的。快熔保險管 所起到的作用，是在嚴重過流故障狀態下熔斷，從而中斷對逆變電路的供電， 避 免了故障的進一步擴大。 由電流互感器檢測三相輸出電流信號，由運算電路（和數字電路）處理成模 擬和開關量信號，再輸入到 CPU，進行運行電流顯示，和根據過載等級不同，進 行相 關如降低運行頻率、報警延時停機、直接停機保護等不同的控制。在危及 IGBT 安全的異常過載情況下，因傳輸電路的 R、C 延時效應，再加上軟件程序運 行時 間，CPU 很難在s 級時間內作出快速反應，