《变频器的组成》PPT课件.ppt

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1、电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,一、变频器结构 外壳：防尘、隔离。散热片：大功率器件的散热。散热风扇：变频器的通风散热。控制主板：变频器的控制中心，控制触发脉冲产生。主电路模块：交-直-交变换。电源、隔离、驱动电路板：提供主板及其它电路板的 直流电源、隔离变频器外部控制信号、放大主板 产生的脉冲的功率。显示屏：编程、运行、报警、维护显示。操作键盘：编程录入、运行控制。外端子：连接外部输入信号、连接负载、报警、监测 等装置。,变频器的结构,电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,变频器的结构,面 板,电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,变频器的结构,电 气 工 程 系,项目二 变频器

2、组成,变频器的结构,电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,变频器的结构,电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,变频器电路组成,主电路,驱动、保护取样,主板,显示屏,键盘,输出隔离,输入隔离,输入端子,输出端子,电源端子,二、变频器电路组成,电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,变频器电路组成,隔离电路,电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,变频器电路组成,艾默生变频器内部电路结构,1.主电路,电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,变频器电路组成,整流电路,起动缓冲,滤波,均压,电源指示,制动电阻,制动开关管,逆变电路,续流管,阻容吸收保护,(1)整流电路 功能：将工频交流电整流为脉动

3、直流电。整流原理：二极管整流过程。(2)起动缓冲 功能:限制起动时的大电流,保护整流滤波电路。缓冲原理：起动时缓冲开关断开，电阻限流。起动过程完成时，缓冲开关接通将电阻切除。(3)滤波电路 功能：将脉动直流电变为较平滑的直流电。原理：电容滤波原理、电阻分压原理。(4)指示电路 直流侧电源指示。,电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,变频器电路组成,(5)制动单元 功能：消耗电动机制动过程中的回馈能量，保护变频器。制动单元工作原理：电动机制动时，回馈电流通过VD7VD12给CF1、CF2充电。当电容两端电压升到一定程度时，计算机控制VTB导通，电容通过RB和VTB放电，电阻发热消耗能量，电容两

4、端电压降低，电动机制动。(6)逆变电路 功能：将直流电变为频率和电压可调的三相交流电。逆变原理：IGBT可控开关、SPWM原理、阻容保护原理。(7)输入端子：R、S、T，连接电源。(8)输出端子：U、V、W，连接电动机。,电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,变频器电路组成,2.控制电路 指为主电路提供控制信号，以完成电路输出调节、各种保护，实现输出指示的弱电电路。(1)主控板：单片机，变频器的控制中心.其主要功能:接受输入信号由软件控制产生SPWM调制指令,并产生序列脉冲;接受各种检测及保护反馈信号,发出相应显示和保护指令。(2)操作面板:包括键盘及显示屏等。键盘：进行运行操作或程序预置，

5、其上有运行键；模式转换键；读出、写入键；数据增减键；位移键；复位键；数字键。显示屏：显示控制面板提供的各种显示数据。有两种,电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,变频器电路组成,a、LED数码显示屏：显示无单位的数字量和简单的英文代码。显示 b、液晶显示屏：显示数字和文字。C、显示屏显示的数据类型 运行时的各种输出数据。功能参数码：编程时的功能代码和数据。故障代码：故障状态下的故障代码。(3)电源 开关稳压电源，为控制电路提供直流电源。其内部电源具有电压稳定性好，抗干扰能力强等优点，并与主电路有很好的电气隔离。,电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,变频器电路组成,电 气 工 程 系,项目

6、二 变频器组成,变频器电路组成,电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,变频器电路组成,(4)驱动（LSI）、取样、监测、保护电路,(5)隔离电路与控制端子相连，大多为光耦隔离。,电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,变频器电路组成,采用EXB841驱动IGBT的三相电路仿真模型,仿真软件在桌面黄骅港课件3相开关磁阻电动机,EXB841驱动的单项电路,IGBT接线板,EXB841驱动板,2.目前采用的IGBT接线图和EXB841驱动板照片图,内部层电路,三相电路I(L1)、I(L2)、I(L3)时域扫描,元器件基础及电子电路维修,2010年6月8日,信毓昌,电子原器件主要内容,常用分立元器件

7、介绍,常用芯片（集成电路介绍）,应该学习哪些电子知识,如何学？,电路设计认识元器件,电阻,电容,电位器,电感,电容,二极管,晶振,红外对管,三极管,接插件,三端稳压,发光管,电容,单片机,电路板,二极管,圆形发光二极管一般红色发红光，绿色发绿光。,二极管,方形发光二极管方形的发光二极管在什么上还有应用呢？燕舞收录机，现在电视上基本没有这样的广告了，一个是效益不好，作不起广告，最重要的是被现代的数码产品取代了。但我的记忆里还回响着那个年代的广告词：燕舞燕舞，一起歌来一起舞。用这些数码管排成一列，声量大就全亮,二极管,双色发光二极管举例：有的MP3，电量足时，发光二极管为红色，电压不足时，不能工作

8、，发光二极管为绿色,整流二极管,稳压二极管,三极管,种类繁多，且封装形式，功能有较大差异，使用时应查手册，即便封装相同，但功能相差千里，特别要注意！,电 阻,有各类阻值的，但不是连续的,大功率电阻,哪些情况下需要使用大功率电阻？,可调电阻,精密多圈电位器，适合做ADC实验，与某些需要微调电阻的线路。,阻 排,想一想它与普通电阻的关系？,实际检验,电 容,有各类值的，但不是连续的。,电 感,有各类值的，但不是连续的。很多情况下自己制作,哪个是电感，哪个是电容？,晶体振荡器,电池盒,保险管,小电机,扬 声 器,插 座,插座的实际应用,插座的实际应用,插座的实际应用,DC电源接口,化物所的因将步进电

9、机驱动信号误连到电源上而烧毁不少仪表的事。,开关和按钮,矩阵键盘,排 针,鳄鱼夹,覆铜板,主要内容,常用分立元器件介绍,常用芯片（集成电路介绍）,应该学习哪些电子知识,如何学？,芯 片,微控制器,微控制器又称单片机，顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。以某一种微处理器内核（如8051）为核心，芯片内部集成ROM、RAM、定时/计数器等各种必要功能和外设。和微处理器相比，微控制器的特点是单片化，体积大大减小，从而使功 耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。片上 外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。,微控制器,微控制器目前的品种和数量最多，比较有代

10、表性的通用系列包括8051、AVR、凌阳等。目前MCU占嵌入式系统约70的市场份额。,凌阳单片机,QFP(quad flat package)四侧引脚扁平封装；T：thinPLCC(plastic leaded chip carrier)带引线的塑料芯片载体。SOIC(small out-line integrated circuit)；DIL(dual in-line)欧洲的叫法，又名DIP(dual in-line package)MLF(Micro Lead Frame,微引线框架)封装,微处理器,微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留

11、和嵌入式应用有关的母板功能。和工业控制计算机相比，微处理器体积小、重量轻、成本低、可靠性高。在电路板上也必须包括ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件，从而降低了技术保密性也较差。微处理器及其存储器、总线、外设等安装在 一块电路板上，称为单板计算机。,微处理器,嵌入式单板机如STD-BUS、PC104等。近年来，德国、日本的一些公 司又开发出了类似“火柴盒”式名片大小的嵌入式计算机系列OEM产品。,可编程逻辑器件,鉴于Xilinx公司是最早的可编程逻辑器件生产商，我们在实际工作中主要选用的是它们的产品，如XC9536、XC9572，如图所示。,方波信号发生器,在单片机控制下对高频信号进行连续

12、整数/小数分频,DSP,DSP是专门用于信号处理方面的处理器，在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了广泛应用。DSP的理论算法在70年代就已经出现，但是由于专门的DSP处理器还未出现，所以这种理论算法只能通过MPU等实现。1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。DSP的运算速度进一步提高，应用领域也从上述范围扩大到了通信和计算机方面。,DSP,目前最为广泛应用的DSP处理器是TI的TMS320C2000/C5000系列。,电源电压转换芯片,主要内容,常用分立元器件介绍,常用芯片（集成电路介绍）,应该学习哪些电子知识,如何学？,电气工程师需掌握哪

13、些电子知识,兴趣是最好的老师；很多时候理论上可以,实践上就不通。(一个小问题也可能折腾半天)，电子方面的知识很多；比电脑的知识要多不知道多少倍，学习电脑的，只要掌握几门语言就可以了，而搞电子的，需要的知识要全面很多，比如模拟电路，数字电路，单片机，电路制版等.电子行业需要干一行专一行；学而不精,还是无用武之地。,应掌握的电子知识（参考）,学习模拟电路和数字电路，高等数学；必修单片机，PCB电路板设计；选修DSP，嵌入式、高频电路等；能力强的学多一些，能力小的，学少一 些，注重实践，多动手。,此参考意见来源于网络,主要内容,常用分立元器件介绍,常用芯片（集成电路介绍）,应该学习哪些电子知识,如何

14、学？,兴趣的引导,例如从组装和维修数字万用表等电子设备对电子电路感生兴趣。,1 通过对一台正式产品数字万用表的安装、调试，了解电子产品的生产工艺流程，掌握常用元器件的识别和测试及电子产品生产基本操作技能，培养动手能力。,2 要求(1)能看懂数字万用表的原理框图、电原理图及装配图。(2)熟悉掌握电阻、电容。二极管。三极管等元器件的识别和测量方法数字万用表的焊接、调试、装配工艺流程。,(3)独立完成一台数字万用表的安装、调试。,(4)分析、排除调试过程中所遇到的问题。,3数字万用表原理框图由:1).功能、量程选择,2).参数转换电路，3).ICL7106集成电路,4).液晶显示器4部分组成。,1)

15、功能、量程选择 功能、量程选择由手动转换开关实现。,2)测量参数转换电路 通常被测量参数除了直流电压无需转换，其他被测量都须经过转换电路转换成相应的直流电压，然后送人ICL7106，最后得到显示结果。,数字万用表的各类转换电路一般由一些分压或分流电阻网络构成，而交直流转换电路由有元器件(二极管)等实现，数字表的功能和量程选择由转换开关实现。,3)ICL7106集成电路 ICL7106是把双积分式AD转换，七段译码，LCD显示驱动，基准源和时钟等电路都集成在同一块芯片上的集成电路，它有40个引脚，采用双列直插式封装.,在袖珍式数字万用表DT9205A中用电路板一体化封装的芯片，体积小，成本低廉。

16、,AD转换器原理图:一个测量周期工作过程可分为两个阶段来描述。,(1)双积分式AD转换器的工作原理 AD转换器的是把一个数量上连续变换的模拟量转换为一个数量上离散变换的数字量。,数字万用表,采用双积分式的AD转换器，它把输入模拟电压Ui与参考电压UREF作比较，通过两次积分过程转换为两个时间间隔比较。,将模拟电压转换为与其成正比的时间间隔，然后用时钟脉冲计数器测量这一时间间隔，所得的计数值为AD转换结果。,AD转换工作原理 第一阶段t1：测试开始:计数器清零，C放电，控制逻辑使S2、S3断开，S1接通，积分器对被测电压Ui进行反向积分(也叫采样)，采样期间积分输出U01向负线性增加。,经过零比

17、较器后通过控制逻辑打开G，计数器开始对时钟脉冲计数，当计数到1000个脉冲时，溢出脉冲通过控制逻辑使S1断开，S2接通，采样结束，计数器置零。采样时间为T1，则积分输出:,第二阶段T2：S2导通，接通UREF,积分器开始第二次积分，V01开始负线性减少，计数器也重新计数，当U01下降到零时，控制逻辑使S2断开，S3接通，积分停止，同时关闭门G，计数停止，一个测量周期结束，反向积分时间为T2则：,第二阶段反向积分时间为T2则：,由两式可得：,模拟量ui转换为数字量T2：,转换波形如图：时钟脉冲周期为T,则T1=N1T,T2=N2T,N1,N2分别是正反向积分期间计数的时钟脉冲个数，得：,N1=1

18、000是个定值,VREF=100 mV,则:U i=0.1N2 mV,1.直流电压档：测量“2V”电压 仿真图形及仿真曲线,直流电压档：测量“1.5V”电压仿真图形及仿真曲线,2.直流电流档，测量“20mA”电压仿真图形及仿真曲线,3.交流电压档：测量交流“200V”电压 仿真图形及仿真曲线,3.交流电压档：测量交流“100V”电压 仿真图形及仿真曲线,4.电阻档：测量“1M”电阻 仿真图形及仿真曲线,常规的几种故障与维修1、不显示：首先检查电源线是否存在开路现象，检查开关是否有损坏，检查Q1、Q2、D1、D2是否焊反，检查IC2是否正常工作或虚焊、贴反等现象，检查R1-R6电阻的数值和虚焊问

19、题。2、笔画问题：检查对应的功能脚是否正常，检查液晶的装配情况是否存在不良，检查对应的笔画脚的走线是否存在短路和断路等现象。导电胶条是否放置正确。3、直流电压误差：检查R13、R12的数值是否有插错，检查对应的分压电阻是否存在插错、短路、虚焊等现象。4、交流不输入：检查D3、D4是否存在插反现象，检查IC3是否功能失效、虚焊等现象。,5、电容档不输入：首先检查交流电压是否正常，如果不正常应该从交流电路着手，倘若正常，那么就是电容档问题，首先要看四个10nF电容是否存在虚焊、插错等现象。再检查各电阻的数值与焊接问题，最后判定324的功能问题。6、蜂鸣器不叫：检查蜂鸣器在焊接部分是否存在短路，检查

20、R15、R16、R14、Q4、R38、R39的数值是否插错或焊接问题。再检查IC2b、IC3C的功能及焊接问题。用手指压紧陶瓷晶片后，声音是否有所改变，蜂鸣器的连线是否焊接正确。7、二极管不输入：检查PTC、R34、R36、R37的数值是否插错和焊接问题。8、电阻档不输入：检查PTC、R64、D15的数值是否插错和焊接问题，检查Q3是否存在短路等现象。,3.接地问题(1)外壳接地端：G、PE，该端子必须接到大地。(2)输入接点控制端子接地端：CM、COM 输入模拟控制端子接地端：GND。(3)接地端子的应用符号各厂家应用不一，在同一变频器上不同接地符号不能连载一起。特别指出：变频器的连接端子一

21、定要弄清楚是什么才作连接，如：变频器的“N-”端子有人以为是三相交流电的公共端“N”，并进行了连接，结果烧掉了变频器。,电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,变频器电路组成,电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,变频器电路组成,三、外部端子 1.主电路的端子:输入端子：R、S、T;直流侧端子：P+、P1、DB、N-；输出端子：U、V、W 2.控制电路的端子 输入端子 输入模拟控制端子：接收模拟信号调 节运行频率 输入接点控制端子：接收开关信号进 行运行控制。输出端子 输出监视端子：输出开关信号用于报 警（继电器输出）、运行、状态指示（集电极开路输出)。输出指示端子：输出与频率成正比的模拟信 号，用于指示各种输出数据。,项目二 变频器组成,变频器的外部端子,四、RS485通信接口 用于多个变频器之间，或变频器与计算机之间进行联网控制。本节内容小结:1.变频器的结构；2.变频器的电路组成；3.变频器外端子类型；4.接地问题,电 气 工 程 系,项目二 变频器组成,变频器通信接口,