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变频器驱动电路

解密变频器驱动电路
测量驱动电路输出的六路驱动脉冲的电压幅度都符合要求,如用交流档测量正向激励脉冲电压的幅度约14V左右,负向截止电压的幅度约7.5V左右(不同的机型有所差异),对驱动电路经过以上*查,*般*修人员就认为可以装机了,此中忽略了*个*其重要的*查环节――对驱动电路电流(功率)输出能力的*查!很多我们认为已经正常修复的变频器,在运行中还会暴露出更隐蔽的故障现象,并由此导致了*定的返修率。
变频器空载或轻载运行正常,但带上*定负载后,出现电机振动、输出电压偏相、频跳OC故障等。
故障原因:A、驱动电路的供电电源电流(功率)输出能力不足;B、驱动IC或驱动IC后置放大器低效,输出内阻变大,使驱动脉冲的电压幅度或电流幅度不足;C、IGBT低效,导通内阻变大,导通管压降增大。
C原因所导致的故障比例并不高,而且限于维修修部的条件所限,如*法为变频器提供额定负载试机。但A、B原因所带来的隐蔽性故障,我们可以采用为驱动增加负载的方法,使其暴露出来,并进而修复之,从面能使返修率降到*低。
IGBT的正常开通既需要幅值足够的激励电路,如+12V以上,更需要足够的驱动电流,保障其可靠开通,或者说保障其导通在*定的低导通内阻下。上述A、B故障原因的实质,即由于驱动电路的功率输出能力不足,导致了IGBT虽能开通但不能处于良好的低导能内阻的开通状态下,从而表现出输出偏相、电机振动剧烈和频跳OC故障等。
让我们从IGBT的控制特性上来做*下较为深入的分析,找出故障的根源所在。
*、IGBT的控制特性:
通常的观念,认为IGBT器件是电压型控制器件――为栅偏压控制,只需提供*定电平幅度的激励电压,而不需吸取激励电流。在小功率电路中,仅由数字门电路,就可以驱动MOS型绝缘栅场效应管。做为IGBT,输入电路恰好具有MOS型绝缘栅场效应管的特性,因而也可视为电压控制器件。这种观念其实有失偏颇。因结构和工艺的原因,IGBT管子的栅-射结间形成了*个名为Cge的结电容,对IGBT管子开通和截止的控制,其实就是Cge进行的充、放电控制。+15V的激励脉冲电压,提供了Cge的*个充电电流通路,IGBT因之而开通;-7。5V的负向脉冲电压,将Cge上的“已充电荷强行拉出来”,起到对充电电荷的快速中和作用,IGBT因之而截止。
假定IGBT管子只对*个工作频率为零的直流电路进行通断控制,对Cge*次性充满电后,几乎不再需要进行充、放电的控制,那么将此电路中的IGBT管子说成是电压控制器件,是成立的。而问题是:变频器输出电路中的IGBT管子工作于数kHz的频率之下,其栅偏压也为数kHz频率的脉冲电压!*方面,对于这种较高频率的信号,Cge的呈现出的容抗是较小的,故形成了较大的充、放电电流。另*方面,要使IGBT可靠和快速的开通(力争使管子有较小的导通内阻),在IGBT的允许工作区内,就要提供尽可能大的驱动电流(充电电流)。对于截止的控制也是*样,须提供*个低内阻(欧姆*)的外部泄放电路,将栅-射结电容上的电荷*快地泄放掉!
大*都知道电容为储能元件,本身不消耗功率,称为容性负载。但正犹如输、配电线路的道理*样,除了电源必须提供容性元件的*功电流(*功功率)外――这使得电源容量变大,*功电流也必然带来了线路电阻上的损耗(线损)!驱动电路的功率损耗主要集中在栅*电阻和末*放大管的导通内阻上。我们常看到――尤其是大功率变频器――驱动电路的输出*其实是*个功率放大电路,常由中功率甚至大功率对管、几瓦的栅*电阻等元件构成,说明IGBT的驱动电路是消耗*定功率的,是需要输出*定电流的。
而从上述分析可看出:应用在变频器输出电路的IGBT管子,恰恰应该说是电流或说是功率驱动器件,而不纯为电压控制器件。


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