PC923是8腳封裝的光耦芯片，一般用于上三橋IGBT的驅(qū)動(dòng)。PC929則為16腳封裝，用于驅(qū)動(dòng)下三橋IGBT，因?yàn)镻C929帶有IGBT保護(hù)電路和OC信號輸出電路，下三橋IGBT發(fā)射極Vce共用直流母線的負(fù)極，更方便于檢測IGBT導(dǎo)通管壓降，從而實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)和輸出報(bào)警信號的任務(wù)。

一、運(yùn)行原理

PC923的相關(guān)參數(shù)：輸入IF電流5∽20mA，電源電壓15∽35V，輸出峰值電流±0.4A，隔離電壓5000V，開通/關(guān)斷時(shí)間0.5μs。可直接驅(qū)動(dòng)50A/1200V以下的IGBT模塊。PC923的電路結(jié)構(gòu)同TLP250等相近，但輸出引腳不一樣。5、8腳之間可接入限流電阻，限制輸出電流以保護(hù)內(nèi)部V1、V2三極管。常規(guī)應(yīng)用，是將5、8腳短接，接入供電電源的正極。如果將輸出側(cè)引線改動(dòng)一下，也可以與TLP520、3120等互為代換。

PC929的相關(guān)參數(shù)與PC923相接近，在電路結(jié)構(gòu)上要復(fù)雜的多。1、2腳為內(nèi)部發(fā)光二極管陰極，3腳為發(fā)光管陽極，1、3腳構(gòu)成了信號輸入端。4、5、6、7腳為空端子。輸入信號經(jīng)內(nèi)部光電耦合器、放大器隔離處理后經(jīng)接口電路輸入到推挽式輸出電路。10、14腳為輸出側(cè)供電負(fù)極，13腳為輸出側(cè)供電正端，12腳為輸出級供電端，一般應(yīng)用中將13、12腳短接。11腳為驅(qū)動(dòng)信號輸出端，經(jīng)柵極電阻接IGBT或后置功率放大電路。PC929的9腳為IGBT管壓降信號檢測腳，9、10腳經(jīng)外電路并聯(lián)于IGBT的C、E極上。IGBT在額定電流下的正常管壓降僅為3V左右。異常管壓降的產(chǎn)生表明了IGBT運(yùn)行在過流狀態(tài)下。PC929的8腳為IGBT管子的OC（過載、過流、短路）信號輸出腳，由外接光耦合器將故障信號返回給CPU。

PC929內(nèi)部IGBT保護(hù)電路的動(dòng)作過程：在正常狀態(tài)下， 2、3腳輸入脈沖信號電流，11腳相繼產(chǎn)生+16V和-10V的輸出驅(qū)動(dòng)電壓信號。此時(shí)PC929的8（FS）腳一直為高電平狀態(tài)；當(dāng)所驅(qū)動(dòng)的IGBT管子流過異常電流時(shí)，IGBT的導(dǎo)通管壓降迅速上升，使9腳電壓達(dá)到故障報(bào)警閥值（7V），PC929內(nèi)部的IGBT保護(hù)電路工作，11腳輸出的正向激勵(lì)電壓降低，使IGBT的導(dǎo)通電流下降，同時(shí)控制8腳內(nèi)部的三極管Q3導(dǎo)通，輸出一個(gè)低電平的OC故障信號，經(jīng)外接光耦送入CPU，CPU據(jù)過流情況實(shí)施保護(hù)停機(jī)。

在單獨(dú)維修電源/驅(qū)動(dòng)板的上電檢測中，因PC929的9、10腳與IGBT模塊脫離，一接受運(yùn)行信號，8腳即報(bào)出OC故障信號，11腳輸出脈沖電壓也被內(nèi)部IGBT保護(hù)電路所嵌制，致使無法測出PC929的工作狀態(tài)。需采取相應(yīng)措施，解除PC929的管壓降檢測功能，強(qiáng)制電路正常工作，達(dá)到方便檢測的目的。解除PC929的管壓降檢測功能的具體做法是：將PC929的9腳和10腳短接。這樣即使啟動(dòng)變頻器來測試輸出波形，也不會(huì)報(bào)OC故障了。

二、由PC923、929構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路

PC923光耦，由CPU主板來的脈沖信號經(jīng)R66加到3腳，在輸入信號低電平期間，PC923形成由+5V，2、3腳內(nèi)部發(fā)光二極管、信號源電路到地的輸入電流通路，PC923內(nèi)部輸出電路的V1三極管導(dǎo)通，6腳輸出高電平信號（18V峰值），經(jīng)R65為驅(qū)動(dòng)后置放大電路的Q10提供正向偏流，Q10的導(dǎo)通將正供電電壓經(jīng)柵極電阻R91引入到IGBT的G極，IGBT開通；在輸入信號的高電平期間，PC923的3腳也為+5V高電平，因而無輸入電流通路，PC923內(nèi)部輸出電路的V2三極管導(dǎo)通，6腳轉(zhuǎn)為負(fù)壓輸出（10V峰值），也經(jīng)R65為驅(qū)動(dòng)后置放大電路的Q11提供了正向偏流，Q11的導(dǎo)通將供電的負(fù)10V電壓——IGBT的截止電壓經(jīng)柵極電阻R91引入到IGBT的G極，IGBT關(guān)斷。在待機(jī)狀態(tài)，PC923的3腳輸入信號一直維持在+5V高電平狀態(tài)，則驅(qū)動(dòng)電路一直輸出-10V的截止電壓，加到CN1觸發(fā)端子上，IGBT一直維持于可靠的截止?fàn)顟B(tài)上。

PC929驅(qū)動(dòng)IC是兼有對驅(qū)動(dòng)脈沖隔離放大和模塊故障檢測雙重“身份”的。由CPU主板來的脈沖信號從1/2、3腳輸入到PC929內(nèi)部的光電耦合器，從11腳輸出后，經(jīng)Q13、Q15兩級互補(bǔ)式電壓跟隨器的功率放大后，引入IGBT2的G極。此為驅(qū)動(dòng)脈沖的信號傳輸電路路；?PC929的9腳為模塊故障檢測信號輸入腳。正常工作狀態(tài)下，PC929的11腳輸出正的激勵(lì)脈沖電壓，使Q13導(dǎo)通，Q15截止。Q13的導(dǎo)通，將正偏壓加到IGBT2的G極上，IGBT2進(jìn)入飽合開通狀態(tài)。忽略IGBT導(dǎo)通管壓降的話，IGBT2的導(dǎo)通即將U輸出端與負(fù)直流供電端N短接起來，提供輸出交流電壓的負(fù)半波通路，在導(dǎo)通期間，只要變頻器是在額定電流以內(nèi)運(yùn)行，IGBT2的正常管壓降應(yīng)在3V以下。

管壓降檢測電路中的D24二極管和C48組成消噪電路，以避免負(fù)噪聲干擾引起誤碼保護(hù)動(dòng)作。

R91將驅(qū)動(dòng)脈沖引入到IGBT管子的G極，表面看來，這是一只限流電阻，限制流入IGBT管子的驅(qū)動(dòng)（充電）電流，因管子的開通速度越快越好，開通時(shí)間越短越好，電阻的阻值就不能太大，以避免與IGBT管子的輸入結(jié)電容形成一個(gè)較大時(shí)間常數(shù)的延時(shí)電路，這是不希望出現(xiàn)的。但過激勵(lì)也會(huì)導(dǎo)致IGBT的損壞。此電阻多為Ω級功率電阻，隨變頻器功率的增加其阻值而減小。此電阻還有一個(gè)“真名”，叫柵極補(bǔ)償電阻，因?yàn)镮GBT管子的觸發(fā)引線有一定長度，觸發(fā)脈沖又是數(shù)千赫茲的高頻信號，所以有一定的引線電感存在，而引線電感會(huì)引起觸發(fā)脈沖的畸變，產(chǎn)生?“電壓過沖”現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成IGBT管子的誤開通而造成損壞。接入R82可對引線電感有所補(bǔ)償，盡量使引線呈現(xiàn)電阻特性而不是電感特性，有效緩解引線電感造成的電壓過沖現(xiàn)象。

R92并接于IGBT管子的G、E極間，第一個(gè)好處就是，將IGBT管子輸入端的高阻狀態(tài)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)。我們新購得的IGBT逆變模塊，出廠前是用短路線將G、E極短接的，這樣萬一有異常電壓（如靜電）加到G、E極時(shí)，短路線將很快將此一異常電壓吸收，而避免了IGBT管子因輸入端子遭受沖擊而損壞。電路中并聯(lián)R92也有同樣的用處，在一定程度上將輸入的“差分電壓”變?yōu)榱恕肮材ｋ妷骸保饬水惓］斎腚妷旱臎_擊作用；R92對瞬態(tài)干擾有一定的作用，又可稱之為“消噪電阻”；R92并接于IGBT管子的G、E極間，與IGBT的G、E結(jié)電容相并聯(lián)，此電阻又被稱為“旁路電阻”，將瞬態(tài)干擾造成的對G、E結(jié)電容的充電電流“旁路掉”，以避免其誤開通。R92又形成了IGBT管子輸入結(jié)電容的電荷泄放通路，能提高電荷的泄放速度，對于只采用單電壓供電（無負(fù)供電電壓）的驅(qū)動(dòng)電路，此電阻的作用尤其重要。

三、PC923、929構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路的檢測方法

1、靜態(tài)檢測：

電路處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，相對于+5V供電的地端，PC923的2、3腳電壓都為5V，直接測量2、3腳之間電壓差為0V；以驅(qū)動(dòng)電源的OV為O電位參考點(diǎn)，CN1觸發(fā)引線端子的1線應(yīng)為-10V。PC923、PC929的脈沖輸出腳和后置放大器的中點(diǎn)電壓都為-10V。??檢測CN1端子的1線為OV，故障原因?yàn)椋?/p>

• 驅(qū)動(dòng)電源穩(wěn)壓二極管擊穿短路；
• 柵極電阻R91開路。?

檢測CN1端子的1線為+18V左右，故障原因?yàn)椋?/p>

• PC923的后置放大電路中的Q10短路；
• PC923內(nèi)部輸出電路中的V1短路；
• 檢查PC923的2、3腳如有電壓輸入，如1、2V，故障原因?yàn)榍凹壭盘栯娐饭收希筆C923形成了輸入電流的通路。

2、動(dòng)態(tài)檢測：

電路靜態(tài)時(shí)測得CN1端子1線上有正常的-10V截止電壓，及測量各靜態(tài)工作點(diǎn)基本正常（其實(shí)各檢測點(diǎn)都表現(xiàn)為供電電壓），要進(jìn)一步檢查動(dòng)態(tài)——對脈沖信號的傳輸能力，驗(yàn)證電路確無故障或使隱蔽故障暴露出來。

但要注意的是，因?yàn)樵跈z修中電源/驅(qū)動(dòng)板與主電路已經(jīng)脫開，CN1、CN2觸發(fā)端子是空置的，并未接入IGBT，而且在未查明驅(qū)動(dòng)電路是否工作正常之前，也是絕不允許在IGBT接入530V直流供電的情況下，連接驅(qū)動(dòng)電路并檢查驅(qū)動(dòng)電路的故障的。因?yàn)镮GBT的脫開，驅(qū)動(dòng)電路輸出的脈沖無論正常與否，只要按一下操作面板的起動(dòng)（FWD）或運(yùn)行（RUN）按鍵，操作顯示面板即跳出OC故障。原因在于驅(qū)動(dòng)芯片PC929在脈沖信號傳輸期間，PC929的9腳內(nèi)部電路與外部元件構(gòu)成的IGBT管壓降檢測電路，因IGBT的未接入（相當(dāng)于開路），而檢測到極大的管壓降信號，而向CPU報(bào)出OC信號，CPU采取了停機(jī)保護(hù)措施。必須采取相應(yīng)手段，屏蔽掉驅(qū)動(dòng)電路對IGBT管壓降檢測功能，令CPU正常發(fā)送六路脈沖，以利驅(qū)動(dòng)電路的進(jìn)一步檢修。

上圖為ABB ACS880 變頻器原理圖，由圖可知，當(dāng)變頻器上電時(shí)，先通過充電二極管，充電電阻給變頻器預(yù)充電，變頻器直流母線帶電后，通過直流電容、均壓電阻穩(wěn)壓后給電源板供電，電源板將母線電壓降壓處理后再給整流觸發(fā)板等其他電路板供電，變頻器的整流觸發(fā)板通過控制三個(gè)整流橋的通斷，將二極管及充電電阻短路，變頻器完成預(yù)充電。

通過變頻器的上電原理，我們可以確立處理上電無顯示這類故障的基本步驟，就是先測量變頻器的直流母線電壓。

一、如果直流母線電壓正常，說明變頻器整流部分正常，那么我們判斷是顯示部分出了問題。我們來分析一下影響變頻器顯示的部件有哪些。

變頻器直流母線有電后，從直流母線到變頻器面板的供電路徑如下：直流母線—均壓電阻—電源板—INT板—ZCU板—控制面板。因此，當(dāng)直流母線有電情況下，變頻器上電無顯示的故障原因就有以下幾種情況：

1. 均壓電阻損壞，通過均壓電阻處理后的電壓太低，達(dá)不到電源板正常工作的電壓，從而導(dǎo)致上電無顯示；
2. 電源板損壞，不能給INT、ZCU板供電，從而導(dǎo)致上電無顯示；
3. INT板損壞，不能給ZCU板供電，從而導(dǎo)致上電無顯示；
4. ZCU板損壞，導(dǎo)致上電無顯示；
5. 冷卻風(fēng)扇損壞，風(fēng)扇線圈電阻大增，將INT板電壓拉低，從而導(dǎo)致INT板無法正常給ZCU等供電，導(dǎo)致上電無顯示。

二、當(dāng)用萬用表測量變頻器直流母線電壓為0時(shí)。通過變頻器上電原理，我們可以判斷，當(dāng)變頻器上電無顯示，直流回路電壓又為0時(shí)，就可以判斷充電二極管或充電電阻損壞了。

1. 更換充電電阻或充電二極管后，上電帶負(fù)載，觀察變頻器是否正常運(yùn)行
2. 若更換充電電阻或充電二極管后，上電帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，又瞬間無顯示，則說明變頻器整流橋或整流觸發(fā)板損壞，此情況下，是由于變頻器上電后整流橋不工作，導(dǎo)致通過充電電阻電流太大，將電阻燒毀。

主電路中，我們分三部分介紹，分別是：

1. 交流轉(zhuǎn)直流電路
2. 直流轉(zhuǎn)交流電路
3. 能耗制動(dòng)電路

一、交-直變換電路

交-直-交變頻器的交-直變換電路部分由整流電路、濾波電路、限流電路和電源指示電路組成。

交-直變換電路就是整流和濾波電路，其任務(wù)是把電源的三相(或單相)交流電變換成平穩(wěn)的直流電。

1、全波整流電路

在SPWM變頻器中大多采用橋式全波整流電路，在中、小容量的變頻器中整流器件采用不可控的整流二極管或二極管模塊，如下圖所示變頻器交-直變換電路中的VD1~ VD6。當(dāng)三相線電壓為380V時(shí)，整流后的電壓為510V左右。

2、濾波電路

在上圖中，濾波電路是指CF1和CF2。由于受到電解電容的電容量和耐壓能力的限制，濾波電路通常由若干個(gè)電容器并聯(lián)成一組，又由兩個(gè)電容器組CF1和CF2串聯(lián)而成。為了保證電容器組的電壓相等，在CF1和CF2旁各并聯(lián)一個(gè)阻值相等的均壓電阻RC1和RC2。

3、限流電路

1）在上圖中，限流電路是指串接在整流橋和濾波電容器之間，由限流電阻RL和短路開關(guān)SL組成的并聯(lián)電路。

2）限流電阻RL的作用是：變頻器在接入電源之前，濾波電容器CF(由CF1和CF2串聯(lián)而成)上的直流電壓UD=0。因此,變頻器剛接入電源的瞬間,將有一個(gè)很大的沖擊電流經(jīng)整流流向?yàn)V波電容，可能損壞整流橋。如果電容器的容量很大，還會(huì)使電源電壓瞬間下降而形成對電網(wǎng)的干擾。限流電阻RL是為了削弱該沖擊電流而串接在整流橋和濾波電容間的。

3）短路開關(guān)SL的作用是：如果限流電阻RL長期接在電路內(nèi)，會(huì)影響直流電壓UD和變頻器輸出電壓的大小。所以，當(dāng)UD增大到一定程度時(shí)，令短路開關(guān)SL接通，把RL切出電路。SL大多由晶閘管構(gòu)成，在容量較小的變頻器中常由繼電器的觸點(diǎn)構(gòu)成。

4、電源指示電路

電源指示燈HL除了表示電源是否接通外，還有一個(gè)十分重要的功能，即在變頻器切斷電源后，表示濾波電容器CF上的電荷是否已經(jīng)釋放完畢。

由于CF的容量較大，而切斷電源又必須在逆變電路停止工作的狀態(tài)下進(jìn)行，所以CF沒有快速放電的回路，其放電時(shí)間往往長達(dá)數(shù)分鐘。又由于CF上的電壓較高，如果不放完電，對人身安全將構(gòu)成威脅，故在維修變頻器時(shí)，必須等HL完全熄滅后才能接觸變頻器內(nèi)部的導(dǎo)電部分。所以，HL也具有提示保護(hù)的作用。

二、直-交變換電路

1、三相逆變橋電路

逆變橋電路的功能是把直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電。逆變橋電路由下圖中的開關(guān)器件 V1~V6 構(gòu)成。目前中、小容量的變頻器中，開關(guān)器件大部分使用IGBT 管。

2、續(xù)流電路

續(xù)流電路由上圖中的VD7~VD12構(gòu)成。其功能如下：

1）為電動(dòng)機(jī)繞組的無功電流返回直流電路提供通路。

2)當(dāng)頻率下降從而同步轉(zhuǎn)速下降時(shí)，為電動(dòng)機(jī)的再生電能反饋至直流電路提供通路。

3）為電路的寄生電感在逆變過程中釋放能量提供通路。

3、緩沖電路

逆變管在關(guān)斷和導(dǎo)通的瞬間，其電壓和電流的變化率是很大的，有可能使逆變管受到損害。因此，每個(gè)逆變管旁還應(yīng)接入緩沖電路，以減緩電壓和電流的變化率。緩沖電路的結(jié)構(gòu)因逆變管的特性和容量等的不同而有較大差異，下圖所示的是比較典型的一種緩沖電路(由R01~R06、C01~C06、VD01~VD06構(gòu)成)。

各元件功能如下:

1）電容C01~C06

逆變管 V1~V6每次由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換成截止?fàn)顟B(tài)的過程中，集電極和發(fā)射極之間的電壓UCE將極為迅速地由近乎0V上升至UD。在此過程中，電壓增長率是很高的，很容易導(dǎo)致逆變管損壞。C01~C06的功能便是減小V1~V6在關(guān)斷時(shí)的電壓增長率。

2）電阻R01~R06

V1~V6每次由截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，C01~C06上所充的電壓(等于UD)將向V1~V6 放電。放電電流的初始值是很大的，并且將迭加到負(fù)載電流上，導(dǎo)致V1~V6 損壞。電阻R01~R06就是用來限制C01~C06對V1~V6的放電電流的。

3）二極管VD01~VD06

限流電阻R01~R06的接入，又會(huì)影響C01~C06在V1~V6關(guān)斷時(shí)限制電壓增長率的效果，VD01~VD06接入后，在V1~V6的關(guān)斷過程中，使R01~R06不起作用。

三、能耗制動(dòng)電路

1、能耗制動(dòng)電路的作用

在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的降速和停機(jī)是通過逐漸減小頻率來實(shí)現(xiàn)的。在頻率剛減小的瞬間，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨之下降，而由于機(jī)械慣性的原因，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速未變。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的方向相反了，轉(zhuǎn)子電流的相位幾乎改變了180°,使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，也稱為再生制動(dòng)狀態(tài)。

電動(dòng)機(jī)再生的電能經(jīng)續(xù)流二極管(上圖中的VD7~VD12)全波整流后反饋到直流電路中。由于直流電路的電能無法回輸給電網(wǎng)，只能由CF1和CF2吸收，使直流電壓升高為“泵升電壓”。過高的直流電壓將使變流器件受到損害。因此，當(dāng)直流電壓超過一定值時(shí)，就要求提供一條放電回路，將再生的電能消耗掉，這一條放電回路就是能耗制動(dòng)電路。

2、能耗制動(dòng)電路的構(gòu)成

能耗制動(dòng)電路由制動(dòng)電阻RB和制動(dòng)單元BV構(gòu)成，如下圖所示。

制動(dòng)電阻RB用于消耗掉直流電路中的多余電能，使直流電壓保持平穩(wěn)。制動(dòng)單元BV的功能是控制放電回路的工作，具體地說，當(dāng)直流回路的電壓UD超過規(guī)定的限值時(shí)，VB導(dǎo)通，使直流回路通過RB釋放能量，降低直流電壓；而當(dāng)UD在正常范圍內(nèi)時(shí)，VB將可靠截止，以避免不必要的能量損失。

從控制方式上看，有本地控制盤控制，控制盤控制就是在變頻器上直接用操作面板控制或者是PC工具軟件控制。控制盤控制是在控制面板上給定，在控制面板上啟動(dòng)/停止。PC工具是專用的一些軟件，通過傳輸電纜也可以控制變頻器。這些控制也叫作本地控制。

除了本地控制，還有外部控制。外部控制在變頻器之外，由外部發(fā)送控制邏輯控制變頻器。變頻器可以通過控制面板的本地/遠(yuǎn)程切換鍵切換本地控制和外部控制。

外部控制也包括很多種類：

1.外部I/O端子控制，外部I/O端子控制包括模擬量輸入端子、數(shù)字量輸入端子、模擬量輸出端子、繼電器輸出端子等

2.現(xiàn)場總線適配器控制。現(xiàn)場總線適配器控制就是通過PIC或者是電腦，通過不同的通訊協(xié)議卡，連接成控制鏈路，具有接線簡單的特點(diǎn)。

3.DDCS通訊模塊控制，DDCS控制也是通過電腦控制變頻器。

4.外部控制也可以通過控制面板完成對變頻器的控制

5.主從鏈路控制，主從控制就是一個(gè)主機(jī)，多個(gè)從機(jī)的控制。一般主機(jī)是轉(zhuǎn)速控制，從機(jī)可以是轉(zhuǎn)速控制，也可以是轉(zhuǎn)矩控制。一個(gè)主機(jī)最多可以帶10個(gè)從機(jī)。

參見下面示意圖：

從對電機(jī)的控制來看，有對電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制、對電機(jī)的頻率控制以及對電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制。

電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，就是要保證在一定負(fù)載范圍內(nèi)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速是恒定不變的。當(dāng)負(fù)載輕時(shí)，變頻器會(huì)減小輸出給電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，當(dāng)負(fù)載重時(shí)，變頻器增加給電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，來保證電機(jī)的速度不變。所以，變頻器速度控制就是轉(zhuǎn)矩變化，速度不變的控制。轉(zhuǎn)速控制可以在標(biāo)量模式下使用，也可以在DTC模式下使用。

電機(jī)的頻率控制，就是要保證在一定負(fù)載范圍內(nèi)，電機(jī)的頻率是恒定不變的。當(dāng)負(fù)載輕時(shí)，變頻器會(huì)減小輸出給電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，當(dāng)負(fù)載重時(shí)，變頻器增加給電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，來保證電機(jī)的頻率不變。所以，變頻器頻率控制就是轉(zhuǎn)矩變化，頻率不變的控制。這種控制只能在標(biāo)量模式下使用

電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制，轉(zhuǎn)矩控制是在一定負(fù)載范圍內(nèi)，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩是恒定的，當(dāng)負(fù)載輕時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速變快。當(dāng)負(fù)載重時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速變慢。所以，電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制就是轉(zhuǎn)矩不變，轉(zhuǎn)速變化的控制。轉(zhuǎn)矩控制只能在DTC模式下使用。

從ABB變頻器控制精度上看，變頻器控制分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)控制就是無外圍編碼器的控制。閉環(huán)控制是帶有外圍編碼器的控制。開環(huán)控制與閉環(huán)控制主要區(qū)別是控制的精度，閉環(huán)控制要比開環(huán)控制的精度高。對于一些控制精度高的場合，要加編碼器控制。

另外，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)，也容易使冷卻器水管振裂，焊接點(diǎn)振開，同時(shí)會(huì)造成負(fù)載機(jī)械的損傷，降低工件精度，導(dǎo)致所有遭到振動(dòng)的機(jī)械部分的疲勞，使地腳螺絲松動(dòng)或斷掉，并使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生很大噪音。

電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)的原因很多，主要有三種情況：電磁方面原因；機(jī)械方面原因；機(jī)電混合方面原因。本文主要介紹一下與變頻器相關(guān)的原因及處理方法。

一、變頻器輸出不平衡變頻器三相電壓輸出不平衡，導(dǎo)致電機(jī)三相電流不平衡，從而導(dǎo)致電機(jī)振動(dòng)。這種情況有可能是變頻器IGBT、或控制IGBT觸發(fā)的回路出現(xiàn)問題，將故障元件更換就可解決問題。

二、電機(jī)發(fā)生共振這種情況，可以在變頻器中設(shè)定跳躍頻率來避免。以ACS510變頻器為例，假如電機(jī)的共振頻率為10-14HZ，則將參數(shù)2502危險(xiǎn)頻率低限設(shè)為10HZ，2503危險(xiǎn)頻率高限設(shè)為14HZ，如此變頻器將不會(huì)運(yùn)行在10-14HZ區(qū)間，從而避免電機(jī)發(fā)生共振。

三、諧波影響在變頻器中，通常使用晶閘管、IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）等開關(guān)元件來控制電源的輸出電壓和頻率。這些開關(guān)元件在開關(guān)過程中會(huì)引入非線性特性，從而導(dǎo)致諧波的產(chǎn)生。當(dāng)電機(jī)受到諧波的作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生額外的力矩，導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)子振動(dòng)。高次諧波的產(chǎn)生與頻率范圍、傳輸路徑、環(huán)摬條件等相關(guān)。

我們通常可以通過加裝輸入、輸出電抗器等濾波裝置來減少諧波的產(chǎn)生。

四、參數(shù)設(shè)置問題變頻器的參數(shù)設(shè)置不合理會(huì)導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生抖動(dòng)。解決辦法是根據(jù)電機(jī)的特性和工作要求，合理設(shè)置變頻器的參數(shù)，如加速時(shí)間、減速時(shí)間等，如大力矩負(fù)載應(yīng)使用矢量控制或DTC控制等。

變頻器首先要設(shè)定一些基本參數(shù)，需要考慮的相關(guān)參數(shù)如下。

一、控制方式
即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，可能要根據(jù)控制精度進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識(shí)。

二、最低運(yùn)行頻率
即電機(jī)運(yùn)行的最小轉(zhuǎn)速，電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，其散熱性能很差，電機(jī)長時(shí)間運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速下，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒毀。而且低速時(shí)，其電纜中的電流也會(huì)增大，也會(huì)導(dǎo)致電纜發(fā)熱。

三、最高運(yùn)行頻率
一般的變頻器最大頻率到60Hz，有的甚至到400Hz，高頻率將使電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，這對普通電機(jī)來說，其軸承不能長時(shí)間的超額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否能承受這樣的離心力。

四、載波頻率
載波頻率設(shè)置的越高控制越平滑，但其高次諧波產(chǎn)生的干擾也越大，這和電纜的長度，電機(jī)發(fā)熱，電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素密切相關(guān)。

五、電機(jī)參數(shù)
變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。

六、跳頻
在某個(gè)頻率點(diǎn)上，有可能會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)問題，因此要設(shè)置此參數(shù)跳過共振頻率，防止故障。

變頻器兩臺(tái)或多臺(tái)同步控制參數(shù)設(shè)置方法：

第一步? ? ? 準(zhǔn)備變頻器兩臺(tái)、導(dǎo)線兩根、電源一個(gè)。

第二步 ? ??變頻器接線，將兩個(gè)變頻器分別定義為主機(jī)和從機(jī)，主機(jī)485A端口接入從機(jī)485A端口中，主機(jī)485B端口接入從機(jī)485B端口中。

如果有第三臺(tái)，可將第三臺(tái)的485A和485B一樣接入到主機(jī)的485A與485B端口中，如有更多以此類推。

第三步? ? ??變頻器參數(shù)設(shè)置。主機(jī)參數(shù)只需要修改F05.00為6，為選擇自由協(xié)議通訊。F05.03改為0為主機(jī)地址。從機(jī)參數(shù)需要修改F01.00為04，為設(shè)置通訊給定；F01.15改為2為通訊啟停，F(xiàn)05.00改為06自由協(xié)議通訊，F(xiàn)05.03改為01從機(jī)地址。? ? ??

如果有第三臺(tái)從機(jī)，則參數(shù)與第二臺(tái)從機(jī)一樣，只是F05.03地址不能與第二臺(tái)一樣。

第四步? ? ??啟動(dòng)主機(jī)，隨意調(diào)節(jié)頻率，從機(jī)頻率將與主機(jī)一同變化。

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變頻器整流電路是變頻器主要的組成部分。其工作的質(zhì)量直接影響著整個(gè)變頻器的運(yùn)行。

一、整流電路的作用：是把交流電壓變成脈動(dòng)直流電壓，既把交流電壓的負(fù)半周部分去掉，只剩下交流電壓的正半周部分，形成具有一個(gè)方向但帶波動(dòng)的電壓，叫脈動(dòng)直流電壓。

為了便于理解，請參見下面的直流電壓有關(guān)波形：

下交流電壓的正半周部分，形成具有一個(gè)方向但帶波動(dòng)的電壓，叫脈動(dòng)直流電壓。
為了便于理解，請參見下面的直流電壓有關(guān)波形：

由于這種電壓是脈動(dòng)的，不具有穩(wěn)定性，不能夠滿足變頻器逆變電路的需求。所以要想辦法去掉這種脈動(dòng)成分，就有了濾波電路的需求。

二、濾波電路：濾波電路也是變頻器的主要電路之一，它關(guān)系到直流電壓的穩(wěn)定程度。它的主要作用就是把整流出來的脈動(dòng)直流電壓，通過電容或者電感的濾波功能，去掉脈動(dòng)部分，使直流電壓更加的平滑穩(wěn)定：

三、變頻器預(yù)充電電路：在變頻器中，不得不提到的還有一個(gè)預(yù)充電電路。雖然電路比較簡單，但是非常重要。這個(gè)電路的作用是給濾波電路的電容提供一個(gè)充電通路，以限制通過電容的電流，防止損壞變頻器。在預(yù)充電電路中，預(yù)充電電阻R兩端還有一個(gè)輔助觸點(diǎn)KM，這個(gè)觸點(diǎn)也很重要，這個(gè)觸點(diǎn)必須在預(yù)充電完成后，變頻器啟動(dòng)之前閉合，否則會(huì)引起燒毀預(yù)充電電阻以及變頻器出現(xiàn)異常現(xiàn)象。

四、變頻器整流電路的分類：變頻器整流電路的種類可分為好多種：

整流二極管三相整流電路：6脈波整流 參見下圖

半控橋（二極管+晶閘管）三相整流電路：6脈波整流 參見下圖

12脈波三相整流電路： 參見下圖
圖片

IGBT三相整流電路：參見下圖

以上幾種常用的三相整流電路，其輸出的脈動(dòng)直流電壓是交流電壓的1.35倍，如果是連接電容濾波電路，其輸出的平穩(wěn)直流電壓是交流電壓的1.414倍

二極管整流和半控橋整流都是2象限整流，它的諧波電流比較大，要減小諧波的級別，需要單獨(dú)加裝進(jìn)線濾波器或有源或者無源諧波濾波器。這種電路應(yīng)用在慣性負(fù)載系統(tǒng)中，要設(shè)計(jì)制動(dòng)斬波器電路，以消除電機(jī)的能量。

12脈波整流三相整流電路，輸出的脈動(dòng)直流電壓波動(dòng)比6脈波整流電路小很多，所以他的諧波電流含量也比較小，適用于要求諧波低的場合。

IGBT三相整流電路是4象限整流電路，可以把電機(jī)的回饋能量直接通過整流器件回饋到電網(wǎng)，起到了一定的節(jié)能作用。其產(chǎn)生的諧波電流也比較小，但是價(jià)格比較貴。

1.電源故障

如果現(xiàn)象是電源瞬時(shí)斷電，或電壓低落出現(xiàn)“欠電壓”顯示，或者瞬時(shí)過電壓出現(xiàn)“過電壓”顯示，都會(huì)引起變頻器跳閘停機(jī)，這時(shí)只需要待電源恢復(fù)正常后重啟起動(dòng)即可。

2.外部故障處理

如果變頻器顯示“外部”故障而跳閘停機(jī)，原因會(huì)有很多，比如輸入信號斷路、輸出線路開路、斷相、短路、接地或絕緣電阻很低，或者電動(dòng)機(jī)故障等，這里要對以上原因進(jìn)行排查，排除故障后，即可重新啟動(dòng)。

3.參數(shù)設(shè)置不當(dāng)

當(dāng)變頻器參數(shù)預(yù)置后，空載試驗(yàn)正常，加載后出現(xiàn)“過電流”跳閘，可能是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)置不夠或加速時(shí)間不足。

有的變頻器運(yùn)行一段時(shí)間后，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小，導(dǎo)致減速時(shí)“過電壓”跳閘，這時(shí)需要修改功能參數(shù)，適當(dāng)增大加速時(shí)間。

4.內(nèi)部故障處理

如果是變頻器內(nèi)部故障，可能是由于內(nèi)部風(fēng)扇斷路或過熱，熔斷器斷路、器件過熱、存儲(chǔ)器錯(cuò)誤、CPU故障等原因，這時(shí)可暫時(shí)將變頻器切換至工頻運(yùn)行，對變頻器進(jìn)行檢測維修，待內(nèi)部故障排除后，再安裝變頻器運(yùn)行。

變頻器內(nèi)部故障，需要打開變頻器后進(jìn)行以下檢查：

1. 打開機(jī)箱后，首先觀察內(nèi)部有否斷線、虛焊、燒焦氣味或變質(zhì)變形的元器件，如有則應(yīng)及時(shí)處理。
2. 用萬用表檢測電阻的阻值和二極管、開關(guān)管及模塊通斷電阻，判斷是否開斷或擊穿。如有，按原標(biāo)稱值和耐壓值更換，或用同類型的代替。
3. 用示波器檢測各工作點(diǎn)波形，采用逐級排除法判斷故障位置和元器件。 

變頻器所用IGBT模塊，大功率的變頻器一般為三塊獨(dú)立模塊，每個(gè)模塊包括一個(gè)上橋一個(gè)下橋，小功率變頻器則使用一體化7合一的模塊，即三單元整流、三單元逆變和一單元制動(dòng)，并自帶模塊溫度自檢單元。

單獨(dú)模塊的測量比較簡單，以下以七合一模塊的測量為例，首先認(rèn)識(shí)一下模塊各引腳的定義。

靜態(tài)測量使用指針萬用表，測量方法和原理同普通二極管。

首先測量整流模塊上橋，將萬用表調(diào)到電阻檔，黑表筆接整流輸出P，紅表筆依次接R、S、T，此時(shí)正常的狀態(tài)應(yīng)該是截止?fàn)顟B(tài)。再將黑表筆接R、S、T，紅表筆接P，此時(shí)顯示狀態(tài)應(yīng)為導(dǎo)通狀態(tài)。原理如下圖：

然后測量整流模塊下橋， 黑表筆接整流輸出N，紅表筆依次接R、S、T，此時(shí)正常的狀態(tài)應(yīng)該是導(dǎo)通狀態(tài)。再將黑表筆接R、S、T，紅表筆接P，此時(shí)顯示狀態(tài)應(yīng)為截止?fàn)顟B(tài)。

接下來測量IGBT的六個(gè)單元二極管是否正常，和剛才測量的方法類似，只不過測量的點(diǎn)是逆變的P和N，以及U、V、W三個(gè)輸出點(diǎn)。

逆變測量的時(shí)候還需要觸發(fā)IGBT的G極（如上圖的G1，G2，G1為上橋驅(qū)動(dòng)，G2為下橋驅(qū)動(dòng)），看IGBT的開關(guān)功能是否正常，以測量G1為例，方法是黑表筆接P1，紅表筆接E1，然后給G1一個(gè)正向電壓，如果萬用表顯示導(dǎo)通，說明IGBT開關(guān)功能正常。