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变频器检测台设计制作及主控板维修 　　摘要：介绍变频器检测台的设计制作、基本工作原理、主要电路及框图，主控板的维修。 　　 关键词：变频器、无级调速、主控板、整流逆变、脉冲。 　　 一、概述： 　　 现在，变频器在我们公司已得到广泛应用，主要是用来替代传统的中频发电机组，作为高速磨床电主轴和其他无级调速装置的电源，其频率范围为200-1500HZ之间，可以任意调节频率，有效节电40%，降低噪音，提高加工工件质量，在自动磨床及数控机床的应用几乎达到百分百，数量已接近百台。面对数量如此之多的变频器，如何保障其正常运转，成为一个迫切需要解决的问题，而变频器的真正维修难点在其主回路控制板上。主控板以前得寄往变频器生产厂家维修，要花费许多金钱及时间，也耽误了生产，针对此问题，我设计了变频器检测台，既可以测试变频器逆变模块的好坏，又可以对主控板的过流，短路及驱动电路进行调试维修，较好地解决了变频器的维修和检查难题。 　　 二、变频器检测台的结构好基本工作原理： 　　 变频器检测台主要由检测台控制电路、取样电路板，互感器、补偿器，频率V/F设定，启动电路，故障指示器、频率显示板，晶体管模块，电源变压器、示波器等组成。被检测的变频器主控板用插板形式与检测台相连接，见图一。现将变频器检测台的基本原理及电路框图说明如下。 　　 图一：检测台主要组成部分电路图 　　 　　 　　 逆变原理。将直流电变为三相交流电的过程称三相逆变。其完成是通过三相逆变器来执行的，见图一中的晶体管部分，目前广泛采用的晶体管模块是SANREXQCA75AA100系列和FUJI2DI75D-100系列。在实验台中，晶体管模块有三只，由六只晶体开关管BG1-BG6组成，其工作简图见图二，R、S、T为三相工频电源进端。 　　 图二：晶体管逆变模块简图 　　 　　 　　 图中M5、M0为输入直流电源的两端，ZU、ZV、ZW为三相负载，晶体管BG1-BG6作开关，每一晶体管上所并二极管构成感性负载时，电流流向电源的通道。从120ordm;通电型三相逆变过程看，设M5点电位为+E、M0点电为-E，这样M5和M0两端电源电压则为2E。在三相逆变器中，晶体管导通顺序是BG1??BG2~BG6，各触发信号间相隔60ordm;电角度，此时，当BG1导通时，U点电位为+E，隔60ordm;后，BG2又导通，使W点的电位为-E，再隔60ordm;，由于是120ordm;通电型，BG1关闭，同时BG3导通，此时V点电位变为+E，再隔60ordm;，BG2关闭，BG4导通，此时U点电位为-E，此后，BG3、BG4相继关闭而BG5、BG6再相继导通，同样可使V、W两点电位发生变化，用示波器可以测出其波型如图三所示。 　　 图三：逆变器驱动脉冲及输出波形图 　　 　　 　　 120ordm;通电型的三相逆变器的特点是，每只晶体管的导通时间为120ordm;，任意瞬间有两只晶体管同时导通，它们的换流是在相邻桥臂中进行。120ordm;通电型逆变器在同一桥臂上的两只晶体管导通时间为60ordm;的间隔，利用双踪示波器可以观察出其任意两组波形有否会重合，从而判断出其驱动脉冲是否正常错开，其环形分配器工作是否正常。 　　 从图三可以看出，逆变器三点输出电压波形相同，但相位相差120ordm;且三相对称，这样它们就构成了三相交流电源，由此完成了直流电转换为三相交流电的逆变。由于交流频率f=1/T，所以改变周期时间的长短，即可以变频率的高低。在检测台上用给定信号来改变频率发生器的振荡频率，进而控制逆变器桥臂上六个晶体管的开关频率来达到控制逆变器的输出频率。 　　 检测台的控制电路有电压控制电路，频率控制电路，驱动电路和保护电路等组成，见图四。 　　 图四：检测台控制电路方框图 　　 　　 　　 从图四可以看出，控制电路的主令电压经给定积分器得到一个线性变化的给定电压，该给定电压而后分二路，其中一路经比例积分调节器送入电压频率转换器，转换后的输出脉冲一部分经分频器分频后送入环形分配器，在封锁门开启的前提下经驱动器作为三相逆变器的六个大功率晶体管的基极控制信号，见图一中的晶体管模块中的B、E极。另外电压频率转换后输出的脉冲信号的另一部分则通过频率电压转换器和比例器得到一直流电压信号，该电压作为比例积分调节器的反馈信号，用来保证在一定主令电压下输出频率的稳定性。由给定积分器分出的另一路给定电压则送入电压调节器，其输出与三角波发生器的输出同时输入比较器后再经封锁门输出。 　　 补偿器的作用是在电压调节器的输入端加入低频电压补偿，有利调节V/F特性，改善启动电流；在比例积分调节器的输入端加入初始频率补偿，是考虑调节逆变器输出初始频率。 　　 取样电路板是获取外部短路的信号