發布時間:2021-04-26
一、概述
在現代的電力傳動技術發展方向中,交流變頻調速技術是一個重要的發展方向,而隨著電力電子技術的推進,微電子技術和現代控制理論在交流調速系統中的應用,變頻交流調速已逐漸取代了過去的滑差調速,變極調速,直流調速等調速系統,越來越廣泛的應用于工業生產和日常生活的許多領域。
而如今隨著變頻調速裝置的廣泛應用,我們可以了解到通用型變頻器大致組成部分包括以下幾個:1整流電路,2直流中間電路,3逆變電路,4控制電路。而產生可調電壓和可調頻率的逆變電路,是整個變頻調速技術的核心。
二、驅動電路
逆變電路主要包括:逆變模塊和驅動電路。由于受到加工工藝,封裝技術,大功率晶體管元器件等因素的影響。
驅動電路作為逆變電路的一部分,直接影響到了三相輸出。驅動電路的設計一般有這樣幾種方式(1)分立插腳式元件組成的驅動電路;(2)光耦驅動電路;(3)厚膜驅動電路;(4)專用集成塊驅動電路等幾種。
(1) 分立插腳式元件的驅動電路
分立插腳式元件組成的驅動電路在80年代的日本和臺灣廠商上被廣泛使用,主要包括日本臺灣(歐林,普傳,臺安.)等一系列變頻器。隨著大規模集成電路的發展及貼片工藝的出現,這類設計電路復雜,集成化程度低的驅動電路已逐漸被淘汰。
(2) 光耦驅動電路
現代變頻調速裝置在設計驅動電路時廣泛的采用光耦驅動電路,這是因為這種電路可以簡化線路,穩定性強,開關性能好,是歐美及日本的等多個廠商首選設計方案。由于驅動光耦的型號很多,所以選用的余地也很大。驅動光耦主要以日本品牌為主的。這里以日產的光耦為例。驅動IGBT模塊主要采用的是TLP250,TLP251兩個型號的驅動光耦。對于小電流(15A)左右的模塊一般采用TLP251。外圍再輔佐以驅動電源和限流電阻等就構成了最簡單的驅動電路。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,在設計驅動電路時一般采取在光耦驅動后面再增加一級放大電路,達到安全驅動IGBT模塊的目的。
(3) 厚膜驅動電路
厚膜驅動電路是在阻容元件和半導體技術的基礎上發展起來的一種混合集成電路。它是利用厚膜技術在陶瓷基片上制作模式元件和連接導線,將驅動電路的各元件集成在一塊陶瓷基片上,使之成為一個整體部件。使用驅動厚膜對于設計布線帶來了很大的方便,提高了整機的可靠性和批量生產的一致性,同時也加強了技術的保密性?,F在的驅動厚膜往往也集成了很多保護電路,檢測電路。應該說驅動厚膜的技術含量也越來越高。
(4) 專用集成塊驅動電路
現在還出現了專用的集成塊驅動電路,主要由IR的IR2111,IR2112,IR2113等,其它還有三菱的EXB系列驅動厚膜。
此外,現在的一些歐美廠商在設計上采用了高頻隔離變壓器加入了驅動電路中。應該說通過一些高頻的變壓器對驅動電路的電源及信號的隔離,既增強了驅動電路的可靠性,同時也有效地防止了強電部分的電路出現故障時對弱電電路的損壞。在實際的維修中我們也感覺到這種驅動電路故障率很低,大功率模塊也極少出現問題。
在我們平時的日常生產使用中,大功率模塊損壞是一種常見的故障現象。
三、常見故障現象成因分析
引起設備損壞的因素是各種各樣的,如果沒有清楚地了解故障成因,就可能導致維修工作難以展開,也可能會導致更嚴重的故障產生。因此、我們需要對設備的故障成因進行分析,這樣可以簡化維修過程中,因盲目維修所導致各種問題。
例如電機短路,或對地的絕緣性不好,電機堵轉,外部電源電壓過高等都是可能造成大功率模塊的損壞的因素,我們在實際維修中更換大功率模塊時一定要確定驅動電路的正常工作。否則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模塊驅動電路的區別,兩種功率模塊前者為電流驅動,后者則是電壓驅動。
隨著電子元器件,大規模集成電路的發展,驅動電路也在不斷向著高集成化方向發展,而且功能在不斷擴大,性能也在不斷提高。同時也對我們這些從事變頻器維修的工作人員提出了更高的要求。