變頻器硬件電路培訓(xùn)

變頻器功率電路培訓(xùn)

李明2010.021主要內(nèi)容一、電路控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)介紹二、功率電路設(shè)計(jì)方案2EmersonConfidential

一、變頻器控制結(jié)構(gòu)原理框圖3EmersonConfidential1、變頻器控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1框圖4EmersonConfidential控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1特點(diǎn)1、單DSP控制2、各種隔離要求高（電路和安規(guī)兩方面）3、對(duì)小功率變頻器成本壓力大5EmersonConfidential2、變頻器控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2框圖6EmersonConfidential控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2特點(diǎn)1、單MCU控制2、驅(qū)動(dòng)、保護(hù)、檢測(cè)電路不需要隔離3、在用戶(hù)接口處實(shí)現(xiàn)電氣和安規(guī)隔離4、用戶(hù)接口簡(jiǎn)單時(shí)可應(yīng)用在變頻器上7EmersonConfidential3、變頻器控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3框圖8EmersonConfidential控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3特點(diǎn)1、雙CPU控制（DSP+MCU）2、驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)、保護(hù)電路不需要隔離3、控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（CT/Siemens/MITSUBISHI）4、特別適用于低成本變頻器設(shè)計(jì)9EmersonConfidential二、功率電路設(shè)計(jì)方案1、輸入保護(hù)電路2、軟啟動(dòng)電路3、輸入缺相檢測(cè)電路4、功率模塊（整流、制動(dòng)、逆變）5、濾波電路（電解電容）6、直流母線(xiàn)電壓檢測(cè)電路7、輸出電流檢測(cè)保護(hù)電路8、IGBT驅(qū)動(dòng)電路9、開(kāi)關(guān)電源電路10EmersonConfidential1、輸入保護(hù)電路壓敏電阻（抑制電源浪涌）和高頻電容（抑制尖峰毛刺）組成11EmersonConfidential輸入保護(hù)電路簡(jiǎn)化形式12EmersonConfidential2、軟啟動(dòng)電路作用：減小上電時(shí)對(duì)整流橋沖擊實(shí)現(xiàn)形式：1）取消；2）NTC電阻；3）NTC電阻和繼電器并聯(lián)；4）線(xiàn)繞電阻和繼電器并聯(lián)；5）線(xiàn)繞電阻和接觸器并聯(lián)；6）線(xiàn)繞電阻和SCR并聯(lián)；7）半控整流13EmersonConfidential軟啟動(dòng)電路（續(xù)）14EmersonConfidential3、輸入缺相檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)方案115EmersonConfidential輸入缺相檢測(cè)電路（續(xù)）實(shí)現(xiàn)方案2（雙CPU控制）16EmersonConfidential4、功率模塊整流部分：Semikron/Ixys單相輸入三相輸入17EmersonConfidential功率模塊（續(xù)1）逆變部分：類(lèi)型：IPMPIMIGBT供應(yīng)商:Eupec/Infineon/Tyco/Mitsubishi/Fuji主要參數(shù)：IC（注意TH、TC、TJ區(qū)別） VCE（sat)（注意隨溫度變化） VGE（th)（注意驅(qū)動(dòng)關(guān)斷電壓波形） IC（SC）/ts

（注意限制條件及實(shí)際測(cè)試時(shí)間） trtf（注意驅(qū)動(dòng)電阻條件）

CIN/QG（注意驅(qū)動(dòng)功率設(shè)計(jì)）FWD參數(shù)（EMC）18EmersonConfidential功率模塊（續(xù)2）制動(dòng)部分1、制動(dòng)電阻選取2、制動(dòng)IGBT保護(hù)3、制動(dòng)電阻續(xù)流19EmersonConfidential5、濾波電路電解電容1）容量估算

經(jīng)驗(yàn)估算：0.3IN(mF)——單相；0.06IN(mF)——三相2）壽命計(jì)算3）溫度測(cè)試4）紋波電流測(cè)試5）串聯(lián)均壓設(shè)計(jì)20EmersonConfidential6、直流母線(xiàn)電壓檢測(cè)電路方案121EmersonConfidential直流母線(xiàn)電壓檢測(cè)電路（續(xù)1）方案222EmersonConfidential直流母線(xiàn)電壓檢測(cè)電路（續(xù)2）方案323EmersonConfidential直流母線(xiàn)電壓檢測(cè)電路（續(xù)3）方案4（對(duì)雙CPU控制）24EmersonConfidential7、輸出電流檢測(cè)保護(hù)電路1、霍爾傳感器2、A7800/7840系列隔離放大器3、分流器IGBT直通保護(hù)1、VCE保護(hù)2、母線(xiàn)保護(hù)25EmersonConfidentialA7800/7840系列電流檢測(cè)方案26EmersonConfidential8、IGBT驅(qū)動(dòng)電路

脈沖變壓器光耦光纖適用功率模塊電壓等級(jí)＞1700V≤1700V＞1700V傳輸方向雙向單向單向/雙向占空比限制有無(wú)無(wú)耦合電容5-20PF1-5PF＜1PFdV/dt≤75kV/uS≤15kV/uS＞100kV/uS驅(qū)動(dòng)要求中低高成本中低高1）電路方案選擇——隔離驅(qū)動(dòng)電路光藕或光藕加推挽放大電路脈沖變壓器光纖27EmersonConfidentialIGBT驅(qū)動(dòng)電路（續(xù)1）電路方案選擇——不隔離驅(qū)動(dòng)電路（電平轉(zhuǎn)換）a、驅(qū)動(dòng)芯片IR-IR21064S（SIEMENSMM420220V-0.75KW）IR-IR2117S（CTSE1220V-0.4KW上橋驅(qū)動(dòng)）ON-MC33152（CTSE1220V-0.4KW下橋驅(qū)動(dòng)）

TELCOM-TC4427（CTSE2380V-4KW下橋驅(qū)動(dòng)）ST-L6385D（EUPECEASYPIM

DRIVER）b、分立元件28EmersonConfidentialIGBT驅(qū)動(dòng)電路（續(xù)2）2）驅(qū)動(dòng)電源產(chǎn)生

獨(dú)立隔離4/6組電源/自舉電源/電源幅值/極性考慮等3）驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)電阻/限幅/干擾抑制/密勒效應(yīng)嵌位等29EmersonConfidential9、開(kāi)關(guān)電源電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)單端反激（Flyback），其特點(diǎn)最適合應(yīng)用在變頻器輔助電源設(shè)計(jì)。30EmersonConfidential開(kāi)關(guān)電源電路設(shè)計(jì)點(diǎn)1輸出短路保護(hù)31EmersonConfidential開(kāi)關(guān)電源電路設(shè)計(jì)點(diǎn)2誤差放大補(bǔ)償設(shè)計(jì)32EmersonConfidentialWHY——誤差放大補(bǔ)償設(shè)計(jì)G1(S)：誤差放大補(bǔ)償電路G2(S)：PWM控制電路G3(S)：輸出濾波器H(S)：反饋電路33EmersonConfidential三、產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)存在問(wèn)題1、硬件設(shè)計(jì)思路

技術(shù)復(fù)用與創(chuàng)新技術(shù)細(xì)節(jié)與質(zhì)量物料成本與客戶(hù)需求

2、硬件設(shè)計(jì)要求

系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力要求：工裝/工藝/安