正弦變頻器的電流檢測電路(共5頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上正弦SINE300型7.5kW變頻器的電流檢測電路電源/驅(qū)動板與主板MCU由J2、J5排線端子連接，J2端子排之前的位于電源/驅(qū)動板的部分為電流檢測的前級電路，J5端子以后的位于MCU主板的部分為后級電路。但考慮電路的銜接及電路分類、信號流程分析的方便，將正弦SINE300型7.5kW變頻器電流檢測與保護(hù)電路，分為前置電流檢測電路、電流檢測模擬信號處理電路一、電流檢測模擬信號處理電路二、電流檢測開關(guān)量信號形成電路等四個(gè)部分，旨在分析和說明本例機(jī)型對前置電路所輸出的電流檢測信號，在后續(xù)電路不同的處理方法，以生成模擬或開關(guān)量的多路電流檢測信號，提供MCU內(nèi)部運(yùn)算控制、顯示

2、、故障報(bào)警、停機(jī)保護(hù)所需的各種信號。圖1 前置電流檢測電路1、前置電流檢測電路（見上圖1）前置電流檢測電路，即J2/J5端子排之前、位于電源/驅(qū)動板的電流檢測電路，由電流采樣電阻、線性光耦合器、運(yùn)放電路等組成。本例機(jī)型的前置電路，只在U、V輸出電流回路串接了R7、R60兩只電流采樣電阻，未采集W相電流檢測信號?；蛘哒f，省去了W相的直接電流采樣電路，而由采集到的U、V相電流信號，“間接合成”出W相信號。由電工-正弦交流理論可知，三相交流電具有固定的空間/電氣相位關(guān)系，并相互構(gòu)成電流回路，任意兩意交流電中必定包含了第三相交流電的信息，在已知U、V相交流值的情況下，可由計(jì)算得出W相的交流值。U、V相

3、輸出電流信號，在電流信號采樣電阻R7、R60上轉(zhuǎn)化為數(shù)十毫伏級的微弱電壓信號，送入由線性光耦合器U5、U7的輸入側(cè)，經(jīng)光、電隔離和放大處理后，輸出差分信號再送入后級U6內(nèi)部兩級運(yùn)算放大器構(gòu)成的差分放大器，形成UI、VI電流檢測信號；UI、VI電流檢測信號，先送入加法器電路U6（由U6的12、13、14腳內(nèi)部電路和外圍元件組成），經(jīng)過矢量加減，得到“合成”W相電流檢測信號WI，然后UI、VI、WI等3相輸出電流檢測信號，經(jīng)J2/J5排線端子的25、26、28腳，輸入MCU主板電路。2、電流檢測模擬信號處理電路一（見圖2）圖2 電流檢測模擬信號處理電路一由前置電路來的UI、VI、WI電流檢測信號，

4、分作第一路電流檢測信號，輸入運(yùn)放電路U40內(nèi)部3組放大器和外圍元件組成的電壓跟隨器電路，緩沖后由1、7、8腳輸出，經(jīng)D25、D26、D27保護(hù)二極管雙向鉗位（3只二極管為貼片3端器件，每只內(nèi)含兩只二極管），RC濾除高頻干擾信號后，形成03V以內(nèi)的電壓信號，輸入MCU的模擬信號輸入端124、125、126腳。供內(nèi)部程序運(yùn)算，用于在操作顯示面板顯示運(yùn)行電流值，起動過程中檢測電流變化，進(jìn)行VVV/F控制等。圖1、圖2都用于對檢測電流信號表現(xiàn)為交流電壓信號模擬信號的處理和放大，可稱為模擬信號放大電路。3、電流檢測模擬信號處理電路二（見圖3）由U6輸出的UI、VI、WI電流檢測信號，分作第二路電流檢測信

5、號，輸入由運(yùn)放電路U9內(nèi)部4組放大器和外圍元件組成的精密全波整流器電路，整流為六波頭的脈沖動直流信號電壓后，經(jīng)U6反相器8、9、10腳內(nèi)部放大器和外圍元件構(gòu)成的反相器，對信號進(jìn)行倒相處理，形成IUVW綜合電流信號，送入后級電路。U9的1/2/3、8/9/10、12/13/14腳內(nèi)部3組放大部與外接D4、D5、D6二極管及其它元件，組成精密半波整流器電路，UI、VI、WI電流檢測信號同時(shí)送入反相求各電路（U9 5、6、7內(nèi)部放大器和外圍元件構(gòu)成），U9內(nèi)部4組放大器及外圍元件組成了3相全波整流器電路，若運(yùn)行頻率為50Hz，則U9的7腳輸出整流電壓為六波頭的頻率值為300Hz的三相電流檢測信號。圖

6、3 電流檢測模擬信號處理電路二IUIW綜合電流信號，經(jīng)U40（12/13/14腳內(nèi)部放大器）和外圍元件組成的電壓跟隨器處理后，輸出IUVW*信號供后級電路，同時(shí)IUVW*信號，經(jīng)鉗位電路、RC濾波電路進(jìn)行鉗位保護(hù)和濾波后，送入MCU的模擬信號輸入端123腳，供內(nèi)部程序進(jìn)行輸出缺相等故障判斷。該路信號雖然為模擬電壓信號，但MCU對輸入信號不再注意電壓幅度的高低，只是據(jù)信號“波頭數(shù)”的多少，判斷是否有輸出缺相故障發(fā)生更注重信號的數(shù)字性質(zhì)。該信號只在運(yùn)行中起作用。整流器電路因非線性元件二極管的引入，已經(jīng)不是純粹的線性放大器了，整流二極管對輸入電壓極性有選擇性作用，但電路仍舊利用線性放大來完成整流過程

7、，輸出信號的幅度和波形還是與輸入信號幅度相關(guān)的。圖3電路勉強(qiáng)仍可算作是模擬信號放大處理電路。電路的動、靜態(tài)工作點(diǎn)仍有線性放大器的特點(diǎn)。因MCU的最高工作電壓為3.3V，所以送入MCU引腳的檢測電壓信號，均須由二極管鉗位于3.6V以下，適應(yīng)MCU對輸入信號幅度的要求。檢測電路正常時(shí)，其輸出電壓值按設(shè)計(jì)要求，是不會超出3.3V以上的，增加3V鉗位與保護(hù)二極管，是考慮到檢測電路故障時(shí)形成過高的電壓輸出等異常情況的，主要是保護(hù)MCU引腳，不受危險(xiǎn)電壓的沖擊而損壞。4、電流檢測開關(guān)量信號形成電路（見圖4）由圖3精密全波整流器電路輸出的IUVW/IUVW*綜合電流信號，分為3路，分別輸入由3個(gè)遲滯電壓比較

8、器組成的故障報(bào)警信號形成電路，在過載故障發(fā)生時(shí)，向MCU輸入故障報(bào)警信號。遲滯電壓比較器電路，是以LM393（內(nèi)含兩級開路集電極輸出的電壓比較器）為核心組成的輸出電流檢測、故障報(bào)警信號產(chǎn)生電路，將輸入模擬信號與基準(zhǔn)電壓相比較，形成（邏輯）開關(guān)量信號輸出。為適應(yīng)MCU的輸入電壓極性要求，采用U6（74LVS14A0 內(nèi)含六組反相器電路）對信號倒相處理后，再輸入MCU的相關(guān)引腳。本型機(jī)型，以U10的1/2/3腳內(nèi)部電路和外圍元件組成的電流報(bào)警信號形成電路，空置未用。綜合電流檢測信號IUVW雖然含有U1、VI、WI等3相電流信號的信息，但電流開關(guān)量信號形成電路，對區(qū)別是哪相發(fā)生了過流故障，并無“興趣

9、”（其實(shí)也無法區(qū)分，也無必要區(qū)分），電路只對IUVW信號中“電壓峰值”起到識別作用，只要任一相（其實(shí)勢必形成兩相的電流通路）發(fā)生過流，其信號電流峰值達(dá)到遲滯電壓比較器的基準(zhǔn)電壓值時(shí)，輸出端的電平狀態(tài)即發(fā)生翻轉(zhuǎn)，向MCU報(bào)出開關(guān)故障信號。圖4 電流檢測開關(guān)量信號形成電路U10的5/6/7腳內(nèi)部放大器及外圍元件組成的遲滯電壓比較器，與U30的1/2/3腳內(nèi)部放大器及外圍元件組成的遲滯電壓比較器，實(shí)際構(gòu)成對IUVW/IVUW*（二者電壓幅度是相同的）電流檢測信號的梯級電壓比較器電路。當(dāng)IUVW電流檢測信號電壓幅度到達(dá)U10的5腳門限電壓值1.57V時(shí)，U10的輸入端7腳變?yōu)?15V低電平，經(jīng)后級雙向

10、電壓鉗位、RC濾波和U6兩級反相器電路處理為0V低電平信號，輸入MCU的106腳；當(dāng)電流檢測信號的電壓幅度繼續(xù)上升時(shí)，由U30的同相輸入端3腳輸入的IUVW*電流檢測信號，到達(dá)U30的2腳比較基準(zhǔn)電壓值的2.52V以上時(shí)，U30的輸出端1腳變?yōu)楦唠娖诫妷?，?jīng)后續(xù)二極管鉗位、RC濾波電路和反相器電路，倒相為0V的故障報(bào)警信號，輸入MCU的8腳。（試分析）由兩電路的不同的門限電壓設(shè)置值可看出，當(dāng)變頻器運(yùn)行中過流程度較輕和過流時(shí)間較短時(shí)， U10發(fā)送“瞬時(shí)過流”報(bào)警信號，同時(shí)在操作顯示面板給出“HOC”的故障代碼警示，變頻器采用較長的延時(shí)時(shí)間處理該信號，若此過流信號在延時(shí)時(shí)間以內(nèi)消失，變頻器繼續(xù)正常

11、運(yùn)行。當(dāng)輕度過流的過流時(shí)間較長，U10的向MCU發(fā)送的報(bào)警信號，即被MCU判斷為“穩(wěn)態(tài)過流”故障信號，同時(shí)在操作顯示面板給出“SOC”故障代碼提示，實(shí)施停機(jī)保護(hù)。當(dāng)變頻器運(yùn)行中過流程度較重（如大于1.5倍以上額定電流）時(shí)，U30向CMU發(fā)送“重度過流信號”，同時(shí)給出“SC（意為驅(qū)動故障）”報(bào)警提示，不經(jīng)延時(shí)處理，即實(shí)施停機(jī)保護(hù)。5、電流檢測電路的檢修方法電流檢測電路的三種狀態(tài)：1）正常的檢測和故障報(bào)警狀態(tài)，可稱為正常工作狀態(tài)。電路本身不需要進(jìn)行檢修。但需注意，在維修過程中，當(dāng)維修中因某些原因造成動態(tài)不能滿足電流檢測的條件，或靜態(tài)時(shí)使電路狀態(tài)變化，輸出故障保護(hù)信號時(shí)，須弄明白保護(hù)信號產(chǎn)生的來龍去

12、脈，采用人工暫時(shí)屏蔽故障保護(hù)信號的方法，以利檢修工作的進(jìn)行。2）因電路本身故障原因，檢測電路失去電流檢測作用和故障報(bào)警作用。這方面的可能性較低。3）電路本身故障，使靜態(tài)工作點(diǎn)發(fā)生變化，在上電后的待機(jī)狀態(tài)，即“生成”錯(cuò)誤的故障報(bào)警信號輸出，使MCU檢測到“故障信號”存在，實(shí)施故障鎖定措施，變頻器不能投入正常運(yùn)行。這種故障發(fā)生的概率最高，所以對電流檢測電路的檢修，更多的是對其“誤報(bào)過流故障”的故障進(jìn)行修復(fù)?！罢`報(bào)故障”的發(fā)生原因，一般是因電源互感器內(nèi)部電路損壞、用于處理模擬和開關(guān)量信號的集成運(yùn)算放大器損壞，電流檢測電路的供電電壓異常等。一般而言，只有電流檢測電路的靜態(tài)工作點(diǎn)正常，供電、電路元件本身

13、全都正常，所表現(xiàn)出來的直流靜態(tài)工作點(diǎn)正常，那么在工作中，對交流信號的傳輸和檢測，就必然也是正常的。檢修要點(diǎn)：是根據(jù)電路的具體形式，如電壓跟隨器或反相放大器、同相放大器的電路形式，根據(jù)檢測和比較輸入端、輸出端靜態(tài)電壓值，判斷電路是否正常。6、電流檢測電路的故障實(shí)例（以正弦SINE303型7.5kW變頻器電流檢測與保護(hù)電路為例）故障實(shí)例1變頻器上電后即報(bào)SC故障，處于保護(hù)狀態(tài)?？凑f明關(guān)于SC故障代碼的說明，意為驅(qū)動電路不良或IGBT損壞導(dǎo)致的故障，但檢測逆變電路，和驅(qū)動電路都沒有問題。而且該機(jī)型驅(qū)動電路本身無IGBT故障檢測功能，是不會向MCU報(bào)出SC故障的。由以上分析，可以判斷SC故障是由電流檢測電路向MCU報(bào)出的。“重度過流”故障報(bào)警信號是由U30的1/2/3及后續(xù)電路向MCU報(bào)出的。檢測MCU（U1）的8腳為0V低電平，說明電流檢測電路確實(shí)向MCU發(fā)送了故障報(bào)警信號。往前檢測U6的1腳的電壓值為接近0V的低電平。U6反相器電路的輸入、輸出側(cè)不符合反相邏輯關(guān)系，判斷反相器電路U6損壞。更換74LVS14A0貼片IC，故障排除。故障實(shí)例2變頻變頻器上電后即報(bào)SC故障，處于保護(hù)狀態(tài)。測MCU的8腳為0V電平，說明為電流檢測電路誤報(bào)故障。