通用變頻器常見的驅動電路形式及分析

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

隨著變頻調速器的廣泛應用,許多工程技術人員對它也有了相當?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.而產生可調電壓和可調頻率的逆變電路,又應該是變頻器各組成部分的核心技術.

逆變電路主要包括:逆變模塊和驅動電路.由于受到加工工藝,封裝技術,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.

驅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. 驅動電路的設計一般有這樣幾種方式:1.分立插腳式元件組成的驅動電路.2.光耦驅動電路.3厚膜驅動電路.4專用集成塊驅動電路等幾種.

分立插腳式元件組成的驅動電路在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),這類設計電路復雜,集成化程度低的驅動電路已逐漸被淘汰.

光耦驅動電路是現(xiàn)代變頻器設計時被廣泛采用的一種驅動電路,由于線路簡單,可靠性高,開關性能好,被歐美及日本的多家變頻器廠商采用.由于驅動光耦的型號很多,所以選用的余地也很大.驅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.驅動 IGBT模塊主要采用的是TLP250,TLP251兩個型號的驅動光耦.對于小電流(15A)左右的模塊一般采用TLP251.外圍再輔以驅動電源和限流電阻等就構成了最簡單的驅動電路.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, 在設計驅動電路時一般采取在光耦驅動后面再增加一級放大電路,達到安全驅動IGBT模塊的目的.

厚膜驅動電路是在阻容元件和半導體技術的基礎上發(fā)展起來的一種混合集成電路.它是利用厚膜技術在陶瓷基片上制作模式元件和連接導線,將驅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.使用驅動厚膜對于設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的一致性,同時也加強了技術的保密性.現(xiàn)在的驅動厚膜往往也集成了很多保護電路,檢測電路.應該說驅動厚膜的技術含量也越來越高.

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

此外,現(xiàn)在的一些歐美變頻器在設計上采用了高頻隔離變壓器加入了驅動電路中(如丹佛斯VLT系列變頻器).應該說通過一些高頻的變壓器對驅動電路的電源及信號的隔離,增強了驅動電路的可靠性,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,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模塊驅動電路的區(qū)別,兩種功率模塊前者為電流驅動,后者則是電壓驅動.

隨著電子元器件,大規(guī)模集成電路的發(fā)展,驅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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