新聞動(dòng)態(tài)
當(dāng)前位置:三菱PLC > 新聞資訊 > 新聞動(dòng)態(tài)維修部不得不學(xué)的變頻器維修基礎(chǔ)知識(shí)(一)
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(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備,其中控制電路完成對(duì)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(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波,逆變電路將直流電再逆變成交流電。對(duì)于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來(lái)說(shuō),有時(shí)還需要一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU以及一些相應(yīng)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(kāi)關(guān)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(zhuǎn)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(xié)調(diào)控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。V/f控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩-速度特性,基于在改變電源頻率進(jìn)行調(diào)速的同時(shí),又要保證電動(dòng)機(jī)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(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,但是這種變頻器采用開(kāi)環(huán)控制方式,不能達(dá)到較高的控制性能,而且,在低頻時(shí),必須進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償,以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。在變頻器修理中,轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方式,它是在V/f控制的基礎(chǔ)上,按照知道異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的電源頻率,并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩來(lái)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率,就可以使電動(dòng)機(jī)具有對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。矢量控制是通過(guò)矢量坐標(biāo)電路控制電動(dòng)機(jī)定子電流的大小和相位,以達(dá)到對(duì)電動(dòng)機(jī)在d、q、0坐標(biāo)軸系中的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進(jìn)行控制,進(jìn)而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。通過(guò)控制各矢量的作用順序和時(shí)間以及零矢量的作用時(shí)間,又可以形成各種PWM波,達(dá)到各種不同的控制目的。直接轉(zhuǎn)矩控制是利用空間矢量坐標(biāo)的概念,在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型,控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩,通過(guò)檢測(cè)定子電阻來(lái)達(dá)到觀測(cè)定子磁鏈的目的,因此省去了矢量控制等復(fù)雜的變換計(jì)算,系統(tǒng)直觀、簡(jiǎn)潔,計(jì)算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。
二、模電和數(shù)電的區(qū)別
很多剛進(jìn)入電子行業(yè),自動(dòng)化行業(yè)的人士對(duì)模似電子電路和數(shù)字電子電路存在一些疑惑,由其是剛進(jìn)這行的人更是不明了,當(dāng)然在接觸變頻器維修與維護(hù)時(shí)肯定要熟悉。
所謂模似電子電路實(shí)際是相對(duì)數(shù)字電子電路而言。
模電:一般指頻率在百兆HZ以下,電壓在數(shù)十伏以內(nèi)的模似信號(hào)以及對(duì)此信號(hào)的分析/處理及相關(guān)器件的運(yùn)用。百兆HZ以上的信號(hào)屬于高頻電子電路范疇。百伏以上的信號(hào)屬于強(qiáng)電或高壓電范疇。
數(shù)電:一般指通過(guò)數(shù)字邏輯和計(jì)算去分析、處理信號(hào),數(shù)字邏輯電路的構(gòu)成以及運(yùn)用。
數(shù)電的輸入和輸出端一般由模電組成,構(gòu)成數(shù)電的基本邏輯元素就是模電中三級(jí)管飽和特性和截止特性。
由于數(shù)電可大規(guī)模集成,可進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算,對(duì)溫度、干擾、老化等參數(shù)不敏感,因此是今后的發(fā)展方向。但現(xiàn)實(shí)世界中信息都是模似信息(光線、無(wú)線電、熱、冷等),模電是不可能淘汰的,但就一個(gè)系統(tǒng)而言模電部分可能會(huì)減少。理想構(gòu)成為:模似輸入——AD采樣(數(shù)字化)——數(shù)字處理——DA轉(zhuǎn)換——模似輸出。
三、肖特基二極管和快恢復(fù)二極管又什么區(qū)別
快恢復(fù)二極管是指反向恢復(fù)時(shí)間很短的二極管(5us以下),工藝上多采用摻金措施,結(jié)構(gòu)上有采用PN結(jié)型結(jié)構(gòu),有的采用改進(jìn)的PIN結(jié)構(gòu)。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(fù)和超快恢復(fù)兩個(gè)等級(jí)。前者反向恢復(fù)時(shí)間為數(shù)百納秒或更長(zhǎng),后者則在100納秒以下。
肖特基二極管是以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢(shì)壘為基礎(chǔ)的二極管,簡(jiǎn)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(fù)時(shí)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(chǎng)合。
這兩種管子通常用于開(kāi)關(guān)電源。
肖特基二極管和快恢復(fù)二極管區(qū)別:前者的恢復(fù)時(shí)間比后者小一百倍左右,前者的反向恢復(fù)時(shí)間大約為幾納秒~!
前者的優(yōu)點(diǎn)還有低功耗,大電流,超高速~!電氣特性當(dāng)然都是二極管阿~!
快恢復(fù)二極管在制造工藝上采用摻金,單純的擴(kuò)散等工藝,可獲得較高的開(kāi)關(guān)速度,同時(shí)也能得到較高的耐壓.目前快恢復(fù)二極管主要應(yīng)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(tài)壓降0.3-0.6V,小于10nS的反向恢復(fù)時(shí)間。它是具有肖特基特性的“金屬半導(dǎo)體結(jié)”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(dǎo)體材料采用硅或砷化鎵,多為N型半導(dǎo)體。這種器件是由多數(shù)載流子導(dǎo)電的,所以,其反向飽和電流較以少數(shù)載流子導(dǎo)電的PN結(jié)大得多。由于肖特基二極管中少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)甚微,所以其頻率響僅為RC時(shí)間常數(shù)限制,因而,它是高頻和快速開(kāi)關(guān)的理想器件。其工作頻率可達(dá)100GHz。并且,MIS(金屬-絕緣體-半導(dǎo)體)肖特基二極管可以用來(lái)制作太陽(yáng)能電池或發(fā)光二極管。
快恢復(fù)二極管:有0.8-1.1V的正向?qū)▔航担?5-85nS的反向恢復(fù)時(shí)間,在導(dǎo)通和截止之間迅速轉(zhuǎn)換,提高了器件的使用頻率并改善了波形。快恢復(fù)二極管在制造工藝上采用摻金,單純的擴(kuò)散等工藝,可獲得較高的開(kāi)關(guān)速度,同時(shí)也能得到較高的耐壓.目前快恢復(fù)二極管主要應(yīng)用在逆變電源中做整流元件.
四、運(yùn)放與比較器區(qū)別
運(yùn)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(jiàn),它的作用也不用我去形容了,做這行的都比我清楚。
1、 運(yùn)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(dú)出售兩種產(chǎn)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(zhuǎn)換;比較器沒(méi)有頻補(bǔ),SLEW RATE比同級(jí)運(yùn)放大,但接成放大器易自激。
比較器的開(kāi)環(huán)增益比一般放大器高很多,因此比較器正負(fù)端小的差異就引起輸出端變化。
3、 頻響是一方面,另處運(yùn)放當(dāng)比較器時(shí)輸出不穩(wěn)定,不一定能滿足后級(jí)邏輯電路的要求。
4、 比較器為集電極開(kāi)路輸出,容易輸出TTL電平,而運(yùn)放有飽和壓降,使用不便。
關(guān)于運(yùn)算放大器與專用比較器的區(qū)別可分為以下幾點(diǎn):
1、 比較器的翻轉(zhuǎn)速度快,大約在NS數(shù)量級(jí),而運(yùn)放翻轉(zhuǎn)速度一般為US數(shù)量級(jí)(特殊高速運(yùn)放除外)
2、 運(yùn)放可以輸入負(fù)反饋電路,而比較器不能使用負(fù)反饋,雖然比較器也有同相和反相兩個(gè)輸入端,便因?yàn)槠鋬?nèi)部沒(méi)有相位補(bǔ)償電路,如果輸入負(fù)反饋,電路不能穩(wěn)定工作,內(nèi)部無(wú)相位補(bǔ)償電路,這也是比較器比運(yùn)放速度快的原因。
3、 運(yùn)放輸入初級(jí)一般采用推挽電路,雙極性輸出,而多數(shù)比較器輸出極為集電級(jí)開(kāi)路結(jié)構(gòu),所以需要上拉電阻,單極性輸出,容易和數(shù)字電路連接。
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