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理解8-13VFD-B型变频器的6路PWM脉冲传输电路及常见故障现象

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:图8-29 MCU的6路PWM脉冲输出电路咸工:小李,还记得脉冲传输通道的前级电路在什么位置和有什么特点吗?[6路PWM脉冲传输电路]变频器控制电路的终极任务即是生成6路用于驱动IGBT的脉冲信号。1)三相输出断相,因MCU与驱动电路的中间缓冲级电路不良,使6路PWM脉冲缺少一路或两路,造成三相输出电压不平衡。但驱动电路因无逆变脉冲输入,逆变功率电路不工作。

理解8-13VFD-B型变频器的6路PWM脉冲传输电路及常见故障现象

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图8-29 MCU的6路PWM脉冲输出电路

咸工:小李,还记得脉冲传输通道的前级电路在什么位置和有什么特点吗?

小李:还有印象,应该是MCU芯片接口电路,起到缓冲、功率放大、电平转换等作用。

咸工:是的,位于MCU主板位置的6路PWM脉冲传输电路(见图8-29)多由同相/反相缓冲/驱动门电路组成,是MCU芯片的一个接口电路。

[6路PWM脉冲传输电路]变频器控制电路的终极任务即是生成6路用于驱动IGBT的脉冲信号。脉冲信号传输通道在MCU(U7)和驱动IC之间,还有一级MCU接口(或称缓冲)电路,本机电路采用U14(LVC07A)同相缓冲器/驱动器电路,来实现6路PWM脉冲信号的中间“接力式”传输。U14的输入、输出侧都接有+5V上接电阻,可以看出传输的是负向脉冲信号。输出信号经J、BJP1端子的11~16脚进入电源/驱动板,由后续驱动IC电路进行电流/功率放大后,驱动逆变电路的IGBT。

在MCU和后续电路之间,通常加入的接口电路,如本电路中的U14器件,起到两种电路的“桥接”作用。增加接口电路,通常是出于以下3种考虑:

1)增强电流驱动能力。MCU的I/O端子输出电流能力是有限的,增加接口电路,以提升电流驱动能力,如用于驱动后级电路的LED或继电器

2)实现两个供电系统之间的电气隔离。如控制端子电路,用光耦合器,实现控制回路与MCU电路的电气隔离。

3)I/O扩展功能。如显示器和键盘接口,接入译码器电路,用于对MCU输出编码信号的解码输出,可节省MCU的硬件资源。(www.xing528.com)

4)用于抑制干扰,信号极性转换、实现信号缓冲。如I/O口外接反相器/同相器/驱动器等电路,用于信号反相、提高噪声容限水平。

5)用于电平转换。接口电路采用开路集电极输出时,输入侧为+5V供电,输出侧则可经上拉电阻接+12V、+15V、+24V等任意级别的电压,完成信号电平转换功能。

逆变脉冲前级电路的故障特征和实质(见图8-29):

小李:脉冲传输电路比较简单啊,故障时都有哪些现象呢?

咸工:判断事情的结果,还是不要凭想当然。电路虽然简单,故障现象并不一定简单。

1)三相输出断相,因MCU与驱动电路的中间缓冲级电路不良,使6路PWM脉冲缺少一路或两路,造成三相输出电压不平衡。有的变频器机型设有输出频率检测电路,会报出断相故障,有的变频器因无此功能(驱动IC仅检测下三桥臂IGBT的导通状态,U+、V+、W+脉冲信号缺失时,驱动IC并不能报出OC信号),会造成断相运行,电动机剧烈振动。

2)操作显示面板上有频率输出显示,但无三相输出电压,可能为图8-29中U14已经损坏。MCU已经正常输出了6路逆变脉冲,“自认为”工作正常,与操作显示面板通信,使其显示输出频率。但驱动电路因无逆变脉冲输入,逆变功率电路不工作。

由于逆变脉冲前级电路的故障,显然具有两个特点:驱动电路不报OC故障,无输出断相检测功能的变频器,也不报出“输出断相”等其他故障;操作显示面板还能正常显示输出频率,变频器好像状态不错,不像是不愿干活的样子。这是为何?

原因如下:驱动电路有这样一个脾气,只在逆变脉冲输入期间,IGBT保护电路起控,无信号脉冲输入,IGBT保护电路并不动作,当一路或两路逆变脉冲信号消失时,相应的驱动电路,并不能报出OC等故障信号;操作显示面板对给定频率的显示,是由端子或面板来的频率指令电压信号所决定的,而输出频率信号,则由MCU采样内部PWM6路脉冲输出信号,供操作显示面板显示的。变频器的U、V、W三个端子无输出,而MCU的输出频率采样电路,在MCU内部如常工作,故面板照常显示运行频率值。

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