通用變頻器常見的驅(qū)動電路形式及分析

交流變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動技術(shù)重要發(fā)展方向,隨著電力電子技術(shù),微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論在交流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用,變頻交流調(diào)速已逐漸取代了過去的滑差調(diào)速,變極調(diào)速,直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng),越來越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的許多領(lǐng)域.

隨著變頻調(diào)速器的廣泛應(yīng)用,許多工程技術(shù)人員對它也有了相當(dāng)?shù)牧私?一般通用型變頻器大致包括以下幾個部分:1整流電路,2直流中間電路,3逆變電路,4控制電路.而產(chǎn)生可調(diào)電壓和可調(diào)頻率的逆變電路,又應(yīng)該是變頻器各組成部分的核心技術(shù).

逆變電路主要包括:逆變模塊和驅(qū)動電路.由于受到加工工藝,封裝技術(shù),大功率晶體管元器件等因數(shù)的影響,目前逆變模塊主要由日本(東芝,三菱,三社,富士,三肯.)及歐美(西門子,西門康,摩托羅拉,IR)等少數(shù)廠家能夠生產(chǎn).

驅(qū)動電路作為逆變電路的一部分,對變頻器的三相輸出有著巨大的影響. 驅(qū)動電路的設(shè)計一般有這樣幾種方式:1.分立插腳式元件組成的驅(qū)動電路.2.光耦驅(qū)動電路.3厚膜驅(qū)動電路.4專用集成塊驅(qū)動電路等幾種.

分立插腳式元件組成的驅(qū)動電路在80年代的日本和臺灣變頻器上被廣泛使用,主要包括日本(富士:G2,G5.三肯:SVS,SVF,MF., 春日,三菱Z系列K系列等)臺灣(歐林,普傳,臺安.)等一系列變頻器.隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展及貼片工藝的出現(xiàn),這類設(shè)計電路復(fù)雜,集成化程度低的驅(qū)動電路已逐漸被淘汰.

光耦驅(qū)動電路是現(xiàn)代變頻器設(shè)計時被廣泛采用的一種驅(qū)動電路,由于線路簡單,可靠性高,開關(guān)性能好,被歐美及日本的多家變頻器廠商采用.由于驅(qū)動光耦的型號很多,所以選用的余地也很大.驅(qū)動光耦選用較多的主要由東芝的TLP系列,夏普的PC系列,惠普的HCPL系列等.以東芝TLP系列光耦為例.驅(qū)動 IGBT模塊主要采用的是TLP250,TLP251兩個型號的驅(qū)動光耦.對于小電流(15A)左右的模塊一般采用TLP251.外圍再輔以驅(qū)動電源和限流電阻等就構(gòu)成了最簡單的驅(qū)動電路.而對于中等電流(50A)左右的模塊一般采用TLP250型號的光耦.而對于更大電流的模塊, 在設(shè)計驅(qū)動電路時一般采取在光耦驅(qū)動后面再增加一級放大電路,達到安全驅(qū)動IGBT模塊的目的.

厚膜驅(qū)動電路是在阻容元件和半導(dǎo)體技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種混合集成電路.它是利用厚膜技術(shù)在陶瓷基片上制作模式元件和連接導(dǎo)線,將驅(qū)動電路的各元件集成在一塊陶瓷基片上,使之成為一個整體部件.使用驅(qū)動厚膜對于設(shè)計布線帶來了很大的方便,提高了整機的可靠性和批量生產(chǎn)的一致性,同時也加強了技術(shù)的保密性.現(xiàn)在的驅(qū)動厚膜往往也集成了很多保護電路,檢測電路.應(yīng)該說驅(qū)動厚膜的技術(shù)含量也越來越高.

另外現(xiàn)在還出現(xiàn)了專用的集成塊驅(qū)動電路,主要由IR的IR2111,IR2112,IR2113等,其它還有三菱的EXB系列驅(qū)動厚膜.三菱的M57956,M57959等驅(qū)動厚膜.

此外,現(xiàn)在的一些歐美變頻器在設(shè)計上采用了高頻隔離變壓器加入了驅(qū)動電路中(如丹佛斯VLT系列變頻器).應(yīng)該說通過一些高頻的變壓器對驅(qū)動電路的電源及信號的隔離,增強了驅(qū)動電路的可靠性,同時也有效地防止了強電部分的電路出現(xiàn)故障時對弱電電路的損壞.在實際的維修中我們也感覺到這種驅(qū)動電路故障率很低,大功率模塊也極少出現(xiàn)問題.

在我們平時的日常生產(chǎn)使用中,大功率模塊損壞是一種常見的故障現(xiàn)象,


損壞的原因可能是多種多樣的.馬達短路,對地絕緣不好,電機堵轉(zhuǎn),外部電源電壓過高都有可能造成變頻器大功率模塊的損壞,我們在實際維修中更換大功率模塊時一定要確定驅(qū)動電路的正常工作.否則更換后很容易引起大功率模塊的再次損壞.另外我們也要了解GTR 模塊和IGBT模塊驅(qū)動電路的區(qū)別,兩種功率模塊前者為電流驅(qū)動,后者則是電壓驅(qū)動.

隨著電子元器件,大規(guī)模集成電路的發(fā)展,驅(qū)動電路也在不斷向著高集成化方向發(fā)展,而且功能在不斷擴大,性能也在不斷提高.同時也對我們這些從事變頻維修行業(yè)的人提出了更高的要求,以上只是本人在變頻維修中的一些心得,同時也希望從事這行業(yè)的人多多溝通交流.

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