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维修部不得不学的变频器维修基础知识(一)

点击:3917 日期:2014-12-26 选择字号:

一、变频器工作原理

变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源,以实现电机的变速运行的设备,其中控制电路完成对主电路的控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说,有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。这是变频器修理中最变频器的定义。

变频器的分类方法有多种,按照主电路工作方式分类,可以分为电压型变频器和电流型变频器;按照开关方式分类,可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器;按照工作原理分类,可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等;在变频器修理中,按照用途分类,可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。

在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性,基于在改变电源频率进行调速的同时,又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的,通用型变频器基本上都采用这种控制方式。V/f控制变频器结构非常简单,但是这种变频器采用开环控制方式,不能达到较高的控制性能,而且,在低频时,必须进行转矩补偿,以改变低频转矩特性。在变频器修理中,转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式,它是在V/f控制的基础上,按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率,并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率,就可以使电动机具有对应的输出转矩。矢量控制是通过矢量坐标电路控制电动机定子电流的大小和相位,以达到对电动机在d、q、0坐标轴系中的励磁电流和转矩电流分别进行控制,进而达到控制电动机转矩的目的。通过控制各矢量的作用顺序和时间以及零矢量的作用时间,又可以形成各种PWM波,达到各种不同的控制目的。直接转矩控制是利用空间矢量坐标的概念,在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型,控制电动机的磁链和转矩,通过检测定子电阻来达到观测定子磁链的目的,因此省去了矢量控制等复杂的变换计算,系统直观、简洁,计算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。

二、模电和数电的区别

很多刚进入电子行业,自动化行业的人士对模似电子电路和数字电子电路存在一些疑惑,由其是刚进这行的人更是不明了,当然在接触变频器维修与维护时肯定要熟悉。

所谓模似电子电路实际是相对数字电子电路而言。

模电:一般指频率在百兆HZ以下,电压在数十伏以内的模似信号以及对此信号的分析/处理及相关器件的运用。百兆HZ以上的信号属于高频电子电路范畴。百伏以上的信号属于强电或高压电范畴。

数电:一般指通过数字逻辑和计算去分析、处理信号,数字逻辑电路的构成以及运用。

数电的输入和输出端一般由模电组成,构成数电的基本逻辑元素就是模电中三级管饱和特性和截止特性。

由于数电可大规模集成,可进行复杂的数学运算,对温度、干扰、老化等参数不敏感,因此是今后的发展方向。但现实世界中信息都是模似信息(光线、无线电、热、冷等),模电是不可能淘汰的,但就一个系统而言模电部分可能会减少。理想构成为:模似输入——AD采样(数字化)——数字处理——DA转换——模似输出。

三、肖特基二极管和快恢复二极管又什么区别

快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管(5us以下),工艺上多采用掺金措施,结构上有采用PN结型结构,有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管(1-2V),反向耐压多在1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长,后者则在100纳秒以下。

肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管,简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode),具有正向压降低(0.4--0.5V)、反向恢复时间很短(10-40纳秒),而且反向漏电流较大,耐压低,一般低于150V,多用于低电压场合。

这两种管子通常用于开关电源。

肖特基二极管和快恢复二极管区别:前者的恢复时间比后者小一百倍左右,前者的反向恢复时间大约为几纳秒~!

前者的优点还有低功耗,大电流,超高速~!电气特性当然都是二极管阿~!

快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件.

肖特基二极管: 反向耐压值较低40V-50V,通态压降0.3-0.6V,小于10nS的反向恢复时间。它是具有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外,还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓,多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时间常数限制,因而,它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。

快恢复二极管:有0.8-1.1V的正向导通压降,35-85nS的反向恢复时间,在导通和截止之间迅速转换,提高了器件的使用频率并改善了波形。快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件.

四、运放与比较器区别

运算放大器与专用比较器在变频器主控板的控电路中比较常见,它的作用也不用我去形容了,做这行的都比我清楚。

1、 运放可以连接成为比较输出,比较器就是比较。那么市面上为何单独出售两种产品,他们有相同和不同之处是什么呢?

2、 比较器输出一般是OC便于电平转换;比较器没有频补,SLEW RATE比同级运放大,但接成放大器易自激。

比较器的开环增益比一般放大器高很多,因此比较器正负端小的差异就引起输出端变化。

3、 频响是一方面,另处运放当比较器时输出不稳定,不一定能满足后级逻辑电路的要求。

4、 比较器为集电极开路输出,容易输出TTL电平,而运放有饱和压降,使用不便。

关于运算放大器与专用比较器的区别可分为以下几点:

1、 比较器的翻转速度快,大约在NS数量级,而运放翻转速度一般为US数量级(特殊高速运放除外)

2、 运放可以输入负反馈电路,而比较器不能使用负反馈,虽然比较器也有同相和反相两个输入端,便因为其内部没有相位补偿电路,如果输入负反馈,电路不能稳定工作,内部无相位补偿电路,这也是比较器比运放速度快的原因。

3、 运放输入初级一般采用推挽电路,双极性输出,而多数比较器输出极为集电级开路结构,所以需要上拉电阻,单极性输出,容易和数字电路连接。

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