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維修部不得不學的變頻器維修基礎知識(一)

點擊:5546 日期:2014-12-26 選擇字號:

一、變頻器工作原理

變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源,以實現電機的變速運行的設備,其中控制電路完成對主電路的控制,整流電路將交流電變換成直流電,直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波,逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說,有時還需要一個進行轉矩計算的CPU以及一些相應的電路。這是變頻器修理中最變頻器的定義。

變頻器的分類方法有多種,按照主電路工作方式分類,可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器;按照開關方式分類,可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器;按照工作原理分類,可以分為V/f控制變頻器、轉差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等;在變頻器修理中,按照用途分類,可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。

在交流變頻器中使用的非智能控制方式有V/f協調控制、轉差頻率控制、矢量控制、直接轉矩控制等。V/f控制是為了得到理想的轉矩-速度特性,基于在改變電源頻率進行調速的同時,又要保證電動機的磁通不變的思想而提出的,通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。V/f控制變頻器結構非常簡單,但是這種變頻器采用開環控制方式,不能達到較高的控制性能,而且,在低頻時,必須進行轉矩補償,以改變低頻轉矩特性。在變頻器修理中,轉差頻率控制是一種直接控制轉矩的控制方式,它是在V/f控制的基礎上,按照知道異步電動機的實際轉速對應的電源頻率,并根據希望得到的轉矩來調節變頻器的輸出頻率,就可以使電動機具有對應的輸出轉矩。矢量控制是通過矢量坐標電路控制電動機定子電流的大小和相位,以達到對電動機在d、q、0坐標軸系中的勵磁電流和轉矩電流分別進行控制,進而達到控制電動機轉矩的目的。通過控制各矢量的作用順序和時間以及零矢量的作用時間,又可以形成各種PWM波,達到各種不同的控制目的。直接轉矩控制是利用空間矢量坐標的概念,在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型,控制電動機的磁鏈和轉矩,通過檢測定子電阻來達到觀測定子磁鏈的目的,因此省去了矢量控制等復雜的變換計算,系統直觀、簡潔,計算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。

二、模電和數電的區別

很多剛進入電子行業,自動化行業的人士對模似電子電路和數字電子電路存在一些疑惑,由其是剛進這行的人更是不明了,當然在接觸變頻器維修與維護時肯定要熟悉。

所謂模似電子電路實際是相對數字電子電路而言。

模電:一般指頻率在百兆HZ以下,電壓在數十伏以內的模似信號以及對此信號的分析/處理及相關器件的運用。百兆HZ以上的信號屬于高頻電子電路范疇。百伏以上的信號屬于強電或高壓電范疇。

數電:一般指通過數字邏輯和計算去分析、處理信號,數字邏輯電路的構成以及運用。

數電的輸入和輸出端一般由模電組成,構成數電的基本邏輯元素就是模電中三級管飽和特性和截止特性。

由于數電可大規模集成,可進行復雜的數學運算,對溫度、干擾、老化等參數不敏感,因此是今后的發展方向。但現實世界中信息都是模似信息(光線、無線電、熱、冷等),模電是不可能淘汰的,但就一個系統而言模電部分可能會減少。理想構成為:模似輸入——AD采樣(數字化)——數字處理——DA轉換——模似輸出。

三、肖特基二極管和快恢復二極管又什么區別

快恢復二極管是指反向恢復時間很短的二極管(5us以下),工藝上多采用摻金措施,結構上有采用PN結型結構,有的采用改進的PIN結構。其正向壓降高于普通二極管(1-2V),反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復和超快恢復兩個等級。前者反向恢復時間為數百納秒或更長,后者則在100納秒以下。

肖特基二極管是以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎的二極管,簡稱肖特基二極管(Schottky Barrier Diode),具有正向壓降低(0.4--0.5V)、反向恢復時間很短(10-40納秒),而且反向漏電流較大,耐壓低,一般低于150V,多用于低電壓場合。

這兩種管子通常用于開關電源。

肖特基二極管和快恢復二極管區別:前者的恢復時間比后者小一百倍左右,前者的反向恢復時間大約為幾納秒~!

前者的優點還有低功耗,大電流,超高速~!電氣特性當然都是二極管阿~!

快恢復二極管在制造工藝上采用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關速度,同時也能得到較高的耐壓.目前快恢復二極管主要應用在逆變電源中做整流元件.

肖特基二極管: 反向耐壓值較低40V-50V,通態壓降0.3-0.6V,小于10nS的反向恢復時間。它是具有肖特基特性的“金屬半導體結”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除材料外,還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導體材料采用硅或砷化鎵,多為N型半導體。這種器件是由多數載流子導電的,所以,其反向飽和電流較以少數載流子導電的PN結大得多。由于肖特基二極管中少數載流子的存貯效應甚微,所以其頻率響僅為RC時間常數限制,因而,它是高頻和快速開關的理想器件。其工作頻率可達100GHz。并且,MIS(金屬-絕緣體-半導體)肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發光二極管。

快恢復二極管:有0.8-1.1V的正向導通壓降,35-85nS的反向恢復時間,在導通和截止之間迅速轉換,提高了器件的使用頻率并改善了波形??旎謴投O管在制造工藝上采用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關速度,同時也能得到較高的耐壓.目前快恢復二極管主要應用在逆變電源中做整流元件.

四、運放與比較器區別

運算放大器與專用比較器在變頻器主控板的控電路中比較常見,它的作用也不用我去形容了,做這行的都比我清楚。

1、 運放可以連接成為比較輸出,比較器就是比較。那么市面上為何單獨出售兩種產品,他們有相同和不同之處是什么呢?

2、 比較器輸出一般是OC便于電平轉換;比較器沒有頻補,SLEW RATE比同級運放大,但接成放大器易自激。

比較器的開環增益比一般放大器高很多,因此比較器正負端小的差異就引起輸出端變化。

3、 頻響是一方面,另處運放當比較器時輸出不穩定,不一定能滿足后級邏輯電路的要求。

4、 比較器為集電極開路輸出,容易輸出TTL電平,而運放有飽和壓降,使用不便。

關于運算放大器與專用比較器的區別可分為以下幾點:

1、 比較器的翻轉速度快,大約在NS數量級,而運放翻轉速度一般為US數量級(特殊高速運放除外)

2、 運放可以輸入負反饋電路,而比較器不能使用負反饋,雖然比較器也有同相和反相兩個輸入端,便因為其內部沒有相位補償電路,如果輸入負反饋,電路不能穩定工作,內部無相位補償電路,這也是比較器比運放速度快的原因。

3、 運放輸入初級一般采用推挽電路,雙極性輸出,而多數比較器輸出極為集電級開路結構,所以需要上拉電阻,單極性輸出,容易和數字電路連接。

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