1、變頻器電壓檢測電路工作原理及故障實例分析一、電路構成和原理簡析電壓檢測電路，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。1、電壓檢測電路的構成、電壓采樣方式及故障表現霜入老壓後測 1、電壓檢測電路的構成、電壓采樣方式及故障表現霜入老壓後測 -弋奩蜒.擔t壓祂劇 7r矣髡壓器二炭圖1電路檢

2、測電路的構成（信號流程）框圖1、電壓檢測電路的電壓采樣形式（前級電路）1）直接對DC530V電壓采樣圖2 DC530V電壓檢測電路之一直接對P、N端DC530V整流后電源電壓進行進行采樣，形成電壓檢測信號。如阿爾法 ALPHA2000型18.5kW變頻器的電壓檢測電路，如圖2所示。電路中U14線性光耦合器的輸入側供電，由開關變壓器的獨立繞組提供的交流電壓,經整流 濾波、由78L05穩壓處理得到5V電源所提供，電源地端與主電路N端同電位。輸出側供電， 則由主板+5V所提供。直流回路P、N端的DC530V電壓，直接經電阻分壓，取得約120mV的分壓信號，輸入U14 （線 性光耦合器，其工作原理前文

3、已述）進行光、電隔離與線性放大后，在輸出端得到放大了的 檢測電壓信號，再由LF353減法放大器進一步放大，形成VPN直流電壓檢測信號，經CNN1 端子，送入MCU主板上的電壓檢測后級電路。2）由開關變壓器次級繞組取得采樣電路信號C19I1C17R20 =L R1& 101561C17| J | J C12圖3 DC530V電壓檢測電路之二圖4直流回路電壓采樣等效電路及波型示意圖主電路的DC550V直流電壓檢測信號，并不是從主電路的P、N端直接取得，而是“間接”從 開關電源的二次繞組取出，這是曾經令一些檢修人員感到困惑、找不到電壓檢測信號是從何 處取出的一件事情，也成為該部分電路檢修的一個障礙。

4、電壓采樣電路如上圖4所示。在開關管VT截止期間，開關變壓器TRAN中儲存的磁能量，由次級電路進行整流濾波得到+5V 工作電源，釋放給負載電路；在VT飽和導通期間，TC2從電源吸取能量進行儲存。N3二級繞組上產生的電磁感應電壓，正向脈沖出現的時刻對應開關管的截止時間，寬度較 大，幅值較低，經二極管D12正向整流后提供負載電路的供電，有電流釋放回路；反向脈沖 出現的時刻對應開關管的飽和導通時間，寬度極窄，但并不提供電流輸出，回路的時間常數 較大（不是作為供電電源應用，只是由R、C電路取得電壓檢測信號），故能在電容C17上 維持較高的幅值。開關管VT飽合導通時，相當于將N1繞組直接接入530V電源，

5、因而在同 一時刻N3繞組此時所感應的負向脈沖電壓，是直接反映N1繞組供電電壓高低的，并與其成 線性比例關系N3繞組感應電壓的高低，僅僅取決于Nl、N3繞組的匝數比。整流二極管 D12和D11接于同一個次級繞組上,D12將“大面積低幅度”的正向脈沖整流作為+5V供電， 而D11卻將“小面積而幅度高”的負向脈沖做負向整流后，經R20、R18、R19、C19、C17 等元件簡單濾波處理后，將此能反映一次主繞級供電高低的-42V電壓信號，作為直流回電 壓的檢測信號，送入MCU主板電路，供顯示直流電壓值和參與CPU程序控制之用。直流電壓檢測電路與其它輸出電源電壓電路的顯著不同，1）在于該電路整流電壓的

6、輸出端無大容量濾波（電解）電容；2）輸出電壓回路中串接有數千歐姆或數十千歐姆的大 阻值電阻。顯然該路輸出電壓不能用作供電電源。3）同一繞組所整流得出的供電電源電壓 值，要數倍低于檢測電壓值。這是判斷該電路為直流電壓檢測信號輸出電路的3種依據。3）通過對充電接觸器輔助觸點的狀態檢測，間接作出對直流回路是否正常的邏輯判斷上篇博文，在海利普HLP-P型15kW變頻器電壓檢測電路原理及檢修一文中，已作出詳細的 分析，當充電接觸器未正常作出吸合動作，表現為輔助常開閉點沒有在電容充電結束后，接 觸良好，檢測信號輸入MCU引腳后，MCU經邏輯分析，判斷充電接觸器的未正常動作，因而 直流回路的供電電壓“肯定”

7、也是不正常的，因而有時檢測充電接觸器的輔助常開觸點未閉 合時，也會報出“直流回路欠電壓”故障。3）三相輸入電源電壓的檢測電路部分機型有了 DC530V的電壓檢測，就省略了對3相輸入電壓的斷相檢測（DC530V的高低一 定程度上也反映了三相電壓電源電壓的輸入狀況），有些機型的電壓檢測電路，則“面面俱圖5三相輸入電源電壓檢測電路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

8、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U15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。4）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，

9、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。圖6輸出電壓/頻率檢測電路這是一個典型儀用放大器的電路結構，Nl、N2、N3前三級電路構成了雙端輸入、單端輸出 的差動放大電路，第四級接成反相放大器，將信號放大到一定幅度后推動U7光電耦合器。、 W輸出端電壓信號經R31、R34降壓，D16、D17雙向限幅，C17濾掉了高頻載波信號，將信 號還原為兩相電壓信號，加入Nl、N2、N3組成的差動放大電路，再經N4放大后推動U7輸 出。Nl、N2、N3電路又是V相電壓信號的合成電路，輸入的U、W兩相信號中，包

10、含了 V相 電壓信號，經Nl、N2、N3電路的合成作用，實際上N3輸出的是表征著V相頻率與時間基準 的脈沖信號。耦合電容E13起到了隔直通交及對信號進行零電平“置位”的作用，以適應 N4單電源供電電路的要求，N4則相當于一個整形電路，將N3輸出信號整形為矩形脈沖信號 輸出，以驅動光電耦合器U7。當U7輸出的信號滿足要求時，說明U、V、W三相輸出都是正 常的。U7的輸出信號反映了三相電壓的輸出狀態，此信號輸入到CPU,與內部時間基準相比 較，通對脈沖計數的時間比對，從面可判斷出是否存在輸出缺相d.f.）故障。故障時可實 施停機保護。（試分析）因輸入端D16、D17兩只二極管的嵌位作用，電路本身并

11、不是用來對輸入信號進 行放大的，而是實現了對三相脈沖信號的合成作用。電路輸出的脈沖信號，并不是表征著輸 出電壓幅度的模擬電壓信號，而是表征著輸出頻率的脈沖信號。電路是通過電壓信號檢測輸 出頻率，相當于完成了 “模/數”轉換的作用，將輸入模擬電壓信號，轉變化“脈沖信號” 輸出。輸出信號用于對逆變輸出電路的檢測，當逆變輸出電路中某一臂IGBT在故障狀態時， 報出缺相故障，并實施停機保護。2、電壓檢測電路的后級電路電壓檢測電路的后級電路對信號的處理方式，同電流檢測電路對信號的處理方式基本是相同 的。1）由前級電路送來的電壓檢測信號，進一步經模擬放大，或電壓跟隨，輸入MCU相關引腳， 供運行電壓顯示、

12、過、欠壓時延時報警。2）以梯級電壓比較器電路，將輸入模擬電壓信號轉化為兩個開關量報警信號，送入MCU相 關引腳，用于啟動直流制動電路、過壓時保護停機。電路實例的分析見下文。3、電壓檢測電路的報警內容和故障表現1）報警內容LU：直流回路電壓（直流高壓側）過低；0U：直流回路電壓（直流高壓側）過高；HOU：瞬 態過壓；SOU:穩態過壓；SLU：穩態欠壓；ILP： R、S、T輸入有缺相；OLP： U、V、W輸出 有缺相；主電路接觸器未正常動作，等等。2）若開關量信號硬件電路故障時，上電即報警，無法復位；模擬量信號誤報警，一般可以 復位的。當輸入電源（直流回路DC530V）異常、充電接觸器上電后未正常動作時，在上電、 起動、停機過程中、運行中，均有可能報出1