通用變頻器常見的驅(qū)動電路形式及分析

通用變頻器常見的驅(qū)動電路形式及分析

主要通過對變頻器驅(qū)動電路的分析，了解一些驅(qū)動電路的常見形式及發(fā)展趨勢，滿足解決現(xiàn)場實(shí)際問題的需要。

1 引言

交流變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動技術(shù)重要發(fā)展方向，隨著電力電子技術(shù)，微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論在交流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，變頻交流調(diào)速已逐漸取代了過去的滑差調(diào)速，變極調(diào)速，直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，越來越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的許多領(lǐng)域。

隨著變頻調(diào)速器的廣泛應(yīng)用，許多工程技術(shù)人員對它也有了相當(dāng)?shù)牧私?，一般通用型變頻器大致括以下幾個部分：1整流電路，2直流中間電路，3逆變電路，4控制電路。而產(chǎn)生可調(diào)電壓和可調(diào)頻率的逆變電路，又應(yīng)該是變頻器各組成部分的核心技術(shù)。

2 驅(qū)動電路

逆變電路主要包括：逆變模塊和驅(qū)動電路。由于受到加工工藝，封裝技術(shù)，大功率晶體管元器件等因子的影響，目前逆變模塊主要由日本(、、三社、富士、三肯)及歐美(,西門康,、IR)等少數(shù)廠家能夠生產(chǎn)。

驅(qū)動電路作為逆變電路的一部分，對變頻器的三相輸出有著巨大的影響。驅(qū)動電路的設(shè)計一般有這樣幾種方式(1)分立插腳式組件組成的驅(qū)動電路；(2)光耦驅(qū)動電路；(3)厚膜驅(qū)動電路；(4)專用集成塊驅(qū)動電路等幾種。

(1) 分立插腳式組件的驅(qū)動電路

分立插腳式組件組成的驅(qū)動電路在80年代的日本和臺灣變頻器上被廣泛使用，主要包括日本(富士：G2、G5、三肯：SVS、SVF、MF、春日、三菱Z系列K系列等)臺灣(歐林、普傳、臺安)等一系列變頻器。隨著大規(guī)模的發(fā)展及貼片工藝的出現(xiàn),這類設(shè)計電路復(fù)雜，集成化程度低的驅(qū)動電路已逐漸被淘汰。

(2) 光耦驅(qū)動電路

光耦驅(qū)動電路是現(xiàn)代變頻器設(shè)計時被廣泛采用的一種驅(qū)動電路，由于線路簡單，可靠性高，開關(guān)性能好，被歐美及日本的多家變頻器廠商采用。由于驅(qū)動光耦的型號很多，所以選用的余地也很大。驅(qū)動光耦選用較多的主要由東芝的TLP系列，夏普的系列,的HCPL系列等。以東芝TLP系列光耦為例。驅(qū)動IGBT模塊主要采用的是TLP250，TLP251兩個型號的驅(qū)動光耦。對于小電流(15A)左右的模塊一般采用TLP251。外圍再輔佐以驅(qū)動電源和限流電阻等就構(gòu)成了最簡單的驅(qū)動電路。而對于中等電流(50A)左右的模塊一般采用TLP250型號的光耦。而對于更大電流的模塊，在設(shè)計驅(qū)動電路時一般采取在光耦驅(qū)動后面再增加一級放大電路，達(dá)到安全驅(qū)動IGBT模塊的目的。

(3) 厚膜驅(qū)動電路

厚膜驅(qū)動電路是在阻容組件和技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種混合集成電路。它是利用厚在基片上模式組件和連接導(dǎo)線，將驅(qū)動電路的各組件集成在一塊陶瓷基片上，使之成為一個整體部件。使用驅(qū)動厚膜對于設(shè)計帶來了很大的方便,提高了整機(jī)的可靠性和批量生產(chǎn)的一致性，同時也加強(qiáng)了技術(shù)的保密性?，F(xiàn)在的驅(qū)動厚膜往往也集成了很多保護(hù)電路，檢測電路。應(yīng)該說驅(qū)動厚膜的技術(shù)含量也越來越高。

(4) 專用集成塊驅(qū)動電路

現(xiàn)在還出現(xiàn)了專用的集成塊驅(qū)動電路，主要由IR的IR2111，IR2112，IR2113等，其它還有三菱的EXB系列驅(qū)動厚膜。三菱的M57956，M57959等驅(qū)動厚膜。

此外，現(xiàn)在的一些歐美變頻器在設(shè)計上采用了高頻隔離加入了驅(qū)動電路中(如丹佛斯VLT系列變頻器)。應(yīng)該說通過一些高頻的變壓器對驅(qū)動電路的電源及信號的隔離，增強(qiáng)了驅(qū)動電路的可靠性，同時也有效地防止了強(qiáng)電部分的電路出現(xiàn)故障時對弱電電路的損壞。在實(shí)際的維修中我們也感覺到這種驅(qū)動電路故障率很低，大功率模塊也極少出現(xiàn)問題。

在我們平時的日常生產(chǎn)使用中，大功率模塊損壞是一種常見的故障現(xiàn)象。

3 故障現(xiàn)象分析

損壞的原因可能是多種多樣的。馬達(dá)短路，對地絕緣不好，堵轉(zhuǎn)，外部電源電壓過高都有可能造成變頻器大功率模塊的損壞，我們在實(shí)際維修中更換大功率模塊時一定要確定驅(qū)動電路的正常工作。否這更換后很容易引起大功率模塊的再次損壞。另外我們也要了解GTR模塊和IGBT模塊驅(qū)動電路的區(qū)別，兩種功率模塊前者為電流驅(qū)動，后者則是電壓驅(qū)動。

隨著電子元器件，大規(guī)模集成電路的發(fā)展，驅(qū)動電路也在不斷向著高集成化方向發(fā)展，而且功能在不斷擴(kuò)大，性能也在不斷提高。同時也對我們這些從事變頻維修行業(yè)的人提出了更高的要求，以上只是本人在變頻維修中的一些心得,同時也希望從事這行業(yè)的人多多溝通交流。