变频器原理图讲解.ppt

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1、德莱尔变频器原理图讲解1.开关电源5.逆变电路2.整流电路3.充电电路4.驱动电路一,开关电源1,DC电源芯片UC28442844输出补偿电压反馈电流取样RT/CT地脉冲输出供电电源VCCVref基准电压开启电压16V,关断电压10V工作环境温度:-40+105工作结温:150VCC供电电源:+15V(先将电压调节为高于开启电压)2844内部电路图时序图时序图电容CT锁存器置位输入电流输入取样输出输入/补偿锁存器复位输入大RT/小CT大RT/小CT2.我们以DVB-POWER-E线路板的开关电源为例多路输出(CMM连续模式)开关电源(配有TL431的光耦反馈电路)主输出+5V辅输出+15V,-

2、15V,G24,+24V,VBUS电压驱动电源VD1-,VD1+VD2-,VD2+VD3-,VD3+VD4-,VD4+24V电流变化F频率计算1脚电压就升高配TL431的多路输出的光耦反馈电路的特点1.利用TL431型可调式精密并联稳压器构成二次侧的误差电流放大器，再通过光耦合器对主输出进行精确地调整：2.除主输出提供主要的反馈信号之外，其他辅助输出也按照一定的比例关系反馈到TL431的2.50V基准端，这对于全面提高多路输出式开关电源的稳压性能具有重要意义；3.主输出的负载调整率可达1反溃电路：当输出电压当输出电压VCC升高时，输出电压经升高时，输出电压经R71及及R8分分压得到的采样电压（

3、即稳压管压得到的采样电压（即稳压管431的参考电压）的参考电压）也升高，也升高，431的稳压值也升高的稳压值也升高，流过光耦中发光，流过光耦中发光二极管中的电流减小，二极管中的电流减小，导致流过光电三极管中的导致流过光电三极管中的电流减小，误差放大器的增益变大电流减小，误差放大器的增益变大，导致，导致UC2844脚脚6输出驱动信号的占空比变小输出驱动信号的占空比变小，输出电压下，输出电压下降，达到稳压的目的。当输出电压降低时，误差降，达到稳压的目的。当输出电压降低时，误差放大器的增益变小，输出的开关信号占空比变放大器的增益变小，输出的开关信号占空比变大，最终使输出电压稳定在设定的值。大，最终使

4、输出电压稳定在设定的值。因为，因为，UC2844的电压反馈输入端脚的电压反馈输入端脚2接地，所以，接地，所以，误差放大器的输入误差总是固定的，改变的是误误差放大器的输入误差总是固定的，改变的是误差放大器的增益。差放大器的增益。反馈环路是影响开关电源稳定性的重要电反馈环路是影响开关电源稳定性的重要电路。如反馈电阻电容错、漏、虚焊等，会路。如反馈电阻电容错、漏、虚焊等，会产生自激产生自激振荡，故障现象为：波形异常，空、满载振荡，故障现象为：波形异常，空、满载振荡，输出电压不稳定等振荡，输出电压不稳定等。电路工作原理：R73,C85,D10.D13.C78.R91,R146组成缓冲器，和MOS管连接

5、，使开关管电压应力减小，EMI减少，不会发生二次击穿，在开关管DQ1关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。从R92.R93测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当芯片3脚上的电压达到1V.UC2844停止工作，开关管DQ1立即关断R87,R88和DQ1中的结电容（CGS、CGD)构成RC网络，其充放电直接影响开关管的开关速度，电阻过小R1，易引起振荡，电磁干扰也会很大；电阻过大，会降低开关管的开关速度增加损耗。DZ14为18V稳压管将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护了MOS管，MOS管

6、的驱动电压不能超过20V。2844芯片6脚输出为矩形波，DQ1的栅极受控电压为矩形波，当其占空比越大,DQ1导通时间越长，变压器所储存的能量也就越多；当DQ1截止时，变压器通过缓冲电路释放 能量，同时也达到了磁场复位的目的，为 变压器的下一次存储、传递能量做好了准 备。IC 根据输出电压和电流时刻调整着 脚矩形波占空比的大小，从而稳定了整机 的输出电流和电压。过载短路保护当幅值超过当幅值超过1V时，开关电源就停止工作时，开关电源就停止工作过压保护电路输出过压保护电路的作用是：当输出电压超过设计值时，把输出电压限定在一安全值的范围内。当开关电源内部稳压环路出现故障或者由于用户操作不当引起输出过压

7、现象时，过压保护电路进行保护以防止损坏后级用电设备。当反馈电路出现故障，主输出5V升高时，其它辅 助电源升高，VDD芯片供电电源升高超过18V时，稳压管DZ7导通，Q3,Q7导通，VDD电位拉低，2844 供电电源拉低，芯片停止工作，整个开关电源停止工作，对后续整个电路起到保护作用。开关电源的电源波形如下：电源波形2,整流电路P(正极）N（负极）三三相相交交流流输输入入 滤波电容三相电源输入波形 t0uRuSuuTR,S,T,三相电。每相电压波形相差三相电。每相电压波形相差120度。度。R相VTS相相VTT相相VTP(正极）电压波形（三相电压叠加）。VT对于工频对于工频50HZ的电压，周期的电

8、压，周期T=1/F=0.02S，经过，经过滤波电容后滤波电容后Vpn近似为一条直线：近似为一条直线：VPN值VT交流380V电压整流后的值约为3801.414=538V一般整流桥(整流二级管)的选择:对于380V的额定电源来说.一般选择二极管的反向耐压值为1200V,二极管的正向电流为变频器额定电流2倍以上.整流桥的检测:检测方法跟检测二极管的一样,只不是几个二极管组合在一起的,分别测几个二级管的特性.三，充电电路充电原理图如下：充电原理图如下：电容电容的特性：电压不能突变，即瞬间加在电容2端的电压不能变化，开机前电容上的电压为0V，所以在上电的瞬间电容对地视为短路，若不加冲电电阻（限流电阻）

9、在整流桥和电容之间，相当于PN直接短路，瞬间整流桥将承受巨大的能量，导致损坏。若不在限流电阻上并继电器或其它元件，,变频器带负载运行时,那么长时间流在电阻上电流将会很大，将会产生很大的功耗，P=IR,电阻将会烧坏,要是电阻足够好,变频器PN母线电压将会被拉低到欠压.一直到变频器停止输出,显示恢复正常.不同功率的变频器不同功率的变频器,充电电阻就不一样充电电阻就不一样.变频器功率越大充电电阻就越小变频器功率越大充电电阻就越小.?为什么呢为什么呢?因为变频器功率越大因为变频器功率越大,需要电解电容的容量需要电解电容的容量就越大就越大,而容量越大需要充电的时间就越大而容量越大需要充电的时间就越大,又

10、因为又因为RC决定充电时间决定充电时间,要想充电时间尽量要想充电时间尽量短短,电阻就需要减少电阻就需要减少.一般大功率变频器选择电阻小一般大功率变频器选择电阻小,小功率选择小功率选择电阻大电阻大.四四,驱动电路驱动电路1.驱动电路中关键器件驱动电路中关键器件_光耦光耦:光耦又称光电隔离器光耦又称光电隔离器,光耦以光为媒介传输电信号光耦以光为媒介传输电信号,它的输入与输出有良好的隔离作用它的输入与输出有良好的隔离作用.光耦一般有三个部分组成光耦一般有三个部分组成:1,光的发射光的发射2,光的接受光的接受3,信号放大信号放大常见的光耦型号常见的光耦型号:TLP250、A3120（HCPL3120)

11、TL701、PC923、PC929、316J等等早期的和小功率的变频器机种，经常采用TLP250、A3120（HCPL3120）驱动IC，内部电路简单，不含IGBT保护电路；以后被大量广泛采用的是PC923、PC929的组合驱动电路，往往上三臂IGBT采用PC923驱动，而下三臂IGBT则采用PC929驱动。PC929内含IGBT检测保护电路等（我司DVB系列变频器系列变频器7.5.11KW上使用的方案上使用的方案；智能化程度比较高的专用驱动芯A316J，目前公司产品DV6000系列7.5KW以上都是用316光耦的。这里重点介绍下这里重点介绍下A316J光耦光耦:316J光耦的主要特点光耦的主

12、要特点:可以驱动级别达可以驱动级别达Ic=150AVce=1200V的的IGBT，满足，满足大多数中小功率的驱动需求；大多数中小功率的驱动需求；反馈的故障信号为光隔离的，传输延迟典型反馈的故障信号为光隔离的，传输延迟典型18s；开关速度延迟最大为开关速度延迟最大为500ns；内部自带内部自带Vce、具施密特特性的欠电压保护，、具施密特特性的欠电压保护，并且在保并且在保护时对护时对IGBT实施软关断。实施软关断。外部引脚图和内部原理图2只光耦分出输入侧和输出侧PC1PC27脚和8脚过载保护电路反馈驱动IGBT电路报警A316J内部以两只光耦合器的光传输通道为分界点，分出了输入侧电路和输出侧电路。

13、1、2为VIN+、VIN-正/负信号输入端，LED1与相关输入侧、输出侧电路构成了脉冲信号传输电路。输入信号经门电路由发光管LED1（光耦合器）传输至输出侧电路。输出侧接受到的光信号再经受控放大电路，进行功率放大后由11脚输出，驱动IGBT模块。LED1的阳极和阴极分别由7、8脚引出，便于外接故障保护电路，以切断脉冲信号的传输。但常规应用中，一般是将7脚悬空，8脚直接接输入侧信号（电源）地，构成了信号直通回路。内部输出级电路为推挽式输出电路，由复内部输出级电路为推挽式输出电路，由复合放大器保障大电流输出能力。实际电路合放大器保障大电流输出能力。实际电路中，控制电路的供电端子中，控制电路的供电端

14、子13脚与输出级放脚与输出级放大器的供电端子大器的供电端子12脚也是短接的，接入驱脚也是短接的，接入驱动电路供电电源的正极，动电路供电电源的正极，9、10脚接入供电脚接入供电负极，电源电压范围为负极，电源电压范围为1530V。驱动电路对IGBT的过载保护，并非是通过电流采样串联电流采样电阻或采用电流互感器来进行的，而是由IGBT的通态管压降，来判断IGBT是否出处于过流状态。在额定电流以下运行时，IGBT管压降不大于3V，当运行电流达到IGBT的两倍时，管压降会上升到7V以上。应该实施保护停机了。LED2（光电耦合器）与输入、输出侧相关电路构成了IGBT管压降检测电路、IGBT模块的OC信号报

15、警电路和故障复位电路。14脚为IGBT管压降信号（IGBT过电流检测信号）输入脚，14、16脚经外接元件并联于IGBT的C、E极上。正常工作状态下，IGBT保护电路不动作，LED2为截止状态，输入侧内部RS触发器的输出Q端保持低电平，对LED1的信号输入通路不起控制作用，同时6脚内部DMOS管因无工作偏压处于截止状态，6脚（模块OC信号输出脚）为高阻态（高电平），电路正常工作；当负载过重或驱动电路本身故障或IGBT有开路性损坏时，14脚检测到IGBT导通期间的管压降达7V以上时，内部IGBT保护电路起控，11脚内部功率输出电路被先行封锁，LED2导通，RS触发器Q端变为高电压，脉冲信号输入门电

16、路被封锁，同时6脚内部DMOS管子导通，将低电平的OC信号输入CPU或前级故障信号处理电路。当RS触发器被触发后，将维持故障锁定状态，LED1的传输通路被切断，驱动信号无输出。直到直到AJ316的的5脚（复位信号输入脚）接受脚（复位信号输入脚）接受一个外来（该信号常有一个外来（该信号常有CPU输出）低电平输出）低电平的复位信号时，的复位信号时，RS触发器状态复位，触发器状态复位，LDE1等电路构成的脉冲信号传输通道，才又重等电路构成的脉冲信号传输通道，才又重新开通。新开通。15脚在脚在OC故障信号输出时为高电故障信号输出时为高电平，也可配合外接电路进行故障报警，平，也可配合外接电路进行故障报警

17、，一般电路中，一般电路中，15脚也被空置未用。脚也被空置未用。OC故障信号、供电电源欠电压信号和脉冲故障信号、供电电源欠电压信号和脉冲输入信号，决定着输入信号，决定着AJ316的输出状态的输出状态。输出推。输出推挽电路具有互锁功能，确保上、下管子不会同时导通。当挽电路具有互锁功能，确保上、下管子不会同时导通。当供电电压低落到供电电压低落到12V以下时，为避免以下时，为避免IGBT欠激励而导致电欠激励而导致电路故障，内部欠电压电路保护电路起控，推挽输出电路的路故障，内部欠电压电路保护电路起控，推挽输出电路的DMOS下管被强制导通，将驱动脉冲输出端下拉为低电平，下管被强制导通，将驱动脉冲输出端下拉

18、为低电平，IGBT被截止；在脉冲输入信号有效期间，被截止；在脉冲输入信号有效期间，IGBT保护电路保护电路检测到检测到IGBT的管压降异常上升时，则保护电路起控，推的管压降异常上升时，则保护电路起控，推挽输出电路的上部达林顿管被关断，并由挽输出电路的上部达林顿管被关断，并由RS触发器实施触发器实施了故障锁定。同时推挽输出电路下管中并联的了故障锁定。同时推挽输出电路下管中并联的DMOS管子管子中放大倍数小的管子先行导通，经外接触发回路将中放大倍数小的管子先行导通，经外接触发回路将IGBT的的G、E结电容所储存的电荷进行缓慢释放，使结电容所储存的电荷进行缓慢释放，使IGBT软关软关断，避免由主电路

19、的分布电感形成过大的断，避免由主电路的分布电感形成过大的Ldi/dt，易使，易使IGBT超出安全工作区而损坏。超出安全工作区而损坏。驱动电阻相对0位正电源负电源在实际的应用中要特别在实际的应用中要特别注意几组供电电源的稳注意几组供电电源的稳定性且相互隔离定性且相互隔离.深入深入了解需要查阅相关资料了解需要查阅相关资料,在实际的工作中多多测在实际的工作中多多测试试,多多思考多多思考.真正掌握真正掌握.加油哦加油哦!五，逆变电路IGBT:由上面的图很清楚的了解到IGBT的原理：当有驱动波形加载在IGBT的GE端，高电平时导通，低电平时关断。开通即相当于S闭合，这样电流流过电阻R(IGBT内阻）。关

20、断相当于S断开，没有电流流过。IGBT在工作时是一开一关的状态，开通和关断时间是有CPU中PWM波决定的。IGBT在工作时发热时怎么回事在工作时发热时怎么回事?IGBT开通损耗：P=IRT(T为开通时间）T=D(1/F)（D为占空比，F为变频器的载波频率一般为2K-16K之间）I值（模块额定电流）R为内阻从上可以看出即使开通时间很小IGBT的损耗还时很大。IGBT关断损耗：因为IGBT从开通状态到关断不是突变的，由下图可以很直观理解。在开通的时候一般IGBT的压降（CE间）在2V3V左右，关断在540V左右，从2V到540V这段时间（t1）IGBT的损耗P1=U*I*t1(注意UI都是变化的)其实我们可以从图上很直观看出，不管是在开通还是在关断过程，流过IGBTCE间的电压及其二端之间的电压不是突变的（有个斜坡），在这个斜坡阶段既有电流又有电压，所以一定要消耗能量。变频器IGBT开通时序图