摘要：介紹變頻器檢測(cè)臺(tái)的設(shè)計(jì)制作、基本工作原理、主要電路及框圖，主控板的維修。

　　關(guān)鍵詞：變頻器,無級(jí)調(diào)速,主控板,整流逆變,脈沖。

　　一、概述：

　　現(xiàn)在，變頻器在我們公司已得到廣泛應(yīng)用，主要是用來替代傳統(tǒng)的中頻發(fā)電機(jī)組，作為高速磨床電主軸和其他無級(jí)調(diào)速裝置的電源，其頻率范圍為200-1500HZ之間，可以任意調(diào)節(jié)頻率，有效節(jié)電40%，降低噪音，提高加工工件質(zhì)量，在自動(dòng)磨床及數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用幾乎達(dá)到百分百，數(shù)量已接近百臺(tái)。面對(duì)數(shù)量如此之多的變頻器，如何保障其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，成為一個(gè)迫切需要解決的問題，而變頻器的真正維修難點(diǎn)在其主回路控制板上。主控板以前得寄往變頻器生產(chǎn)廠家維修，要花費(fèi)許多金錢及時(shí)間，也耽誤了生產(chǎn)，針對(duì)此問題，我設(shè)計(jì)了變頻器檢測(cè)臺(tái)，既可以測(cè)試變頻器逆變模塊的好壞，又可以對(duì)主控板的過流，短路及驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行調(diào)試維修，較好地解決了變頻器的維修和檢查難題。

　　二、變頻器檢測(cè)臺(tái)的結(jié)構(gòu)好基本工作原理：

　　變頻器檢測(cè)臺(tái)主要由檢測(cè)臺(tái)控制電路、取樣電路板，互感器、補(bǔ)償器，頻率V/F設(shè)定，啟動(dòng)電路，故障指示器、頻率顯示板，晶體管模塊，電源變壓器、示波器等組成。被檢測(cè)的變頻器主控板用插板形式與檢測(cè)臺(tái)相連接，見圖一。現(xiàn)將變頻器檢測(cè)臺(tái)的基本原理及電路框圖說明如下。

　　逆變?cè)�理。將直流電變�(yōu)槿�相交流電的過程稱三相逆變。其完成是通過三相逆變器來執(zhí)行的，見圖一中的晶體管部分，目前廣泛采用的晶體管模塊是SANREXQCA75AA100系列和FUJI2DI75D-100系列。在實(shí)驗(yàn)臺(tái)中，晶體管模塊有三只，由六只晶體開關(guān)管BG1-BG6組成，其工作簡(jiǎn)圖見圖二，R、S、T為三相工頻電源進(jìn)端。

　　圖中M5、M0為輸入直流電源的兩端，ZU、ZV、ZW為三相負(fù)載，晶體管BG1-BG6作開關(guān)，每一晶體管上所并二極管構(gòu)成感性負(fù)載時(shí)，電流流向電源的通道。從120º通電型三相逆變過程看，設(shè)M5點(diǎn)電位為+E、M0點(diǎn)電為-E，這樣M5和M0兩端電源電壓則為2E。在三相逆變器中，晶體管導(dǎo)通順序是BG1、BG2~BG6，各觸發(fā)信號(hào)間相隔60º電角度，此時(shí)，當(dāng)BG1導(dǎo)通時(shí)，U點(diǎn)電位為+E，隔60º后，BG2又導(dǎo)通，使W點(diǎn)的電位為-E，再隔60º，由于是120º通電型，BG1關(guān)閉，同時(shí)BG3導(dǎo)通，此時(shí)V點(diǎn)電位變?yōu)?E，再隔60º，BG2關(guān)閉，BG4導(dǎo)通，此時(shí)U點(diǎn)電位為-E，此后，BG3、BG4相繼關(guān)閉而BG5、BG6再相繼導(dǎo)通，同樣可使V、W兩點(diǎn)電位發(fā)生變化，用示波器可以測(cè)出其波型如圖三所示。

　　圖三：逆變器驅(qū)動(dòng)脈沖及輸出波形圖

　　120º通電型的三相逆變器的特點(diǎn)是，每只晶體管的導(dǎo)通時(shí)間為120º，任意瞬間有兩只晶體管同時(shí)導(dǎo)通，它們的換流是在相鄰橋臂中進(jìn)行。120º通電型逆變器在同一橋臂上的兩只晶體管導(dǎo)通時(shí)間為60º的間隔，利用雙蹤示波器可以觀察出其任意兩組波形有否會(huì)重合，從而判斷出其驅(qū)動(dòng)脈沖是否正常錯(cuò)開，其環(huán)形分配器工作是否正常。

　　從圖三可以看出，逆變器三點(diǎn)輸出電壓波形相同，但相位相差120º且三相對(duì)稱，這樣它們就構(gòu)成了三相交流電源，由此完成了直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電的逆變。由于交流頻率f=1/T，所以改變周期時(shí)間的長(zhǎng)短，即可以變頻率的高低。在檢測(cè)臺(tái)上用給定信號(hào)來改變頻率發(fā)生器的振蕩頻率，進(jìn)而控制逆變器橋臂上六個(gè)晶體管的開關(guān)頻率來達(dá)到控制逆變器的輸出頻率。

　　檢測(cè)臺(tái)的控制電路有電壓控制電路，頻率控制電路，驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路等組成，見圖四。

　　圖四：檢測(cè)臺(tái)控制電路方框圖

　　從圖四可以看出，控制電路的主令電壓經(jīng)給定積分器得到一個(gè)線性變化的給定電壓，該給定電壓而后分二路，其中一路經(jīng)比例積分調(diào)節(jié)器送入電壓頻率轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換后的輸出脈沖一部分經(jīng)分頻器分頻后送入環(huán)形分配器，在封鎖門開啟的前提下經(jīng)驅(qū)動(dòng)器作為三相逆變器的六個(gè)大功率晶體管的基極控制信號(hào)，見圖一中的晶體管模塊中的B、E極。另外電壓頻率轉(zhuǎn)換后輸出的脈沖信號(hào)的另一部分則通過頻率電壓轉(zhuǎn)換器和比例器得到一直流電壓信號(hào)，該電壓作為比例積分調(diào)節(jié)器的反饋信號(hào)，用來保證在一定主令電壓下輸出頻率的穩(wěn)定性。由給定積分器分出的另一路給定電壓則送入電壓調(diào)節(jié)器，其輸出與三角波發(fā)生器的輸出同時(shí)輸入比較器后再經(jīng)封鎖門輸出。

　　補(bǔ)償器的作用是在電壓調(diào)節(jié)器的輸入端加入低頻電壓補(bǔ)償，有利調(diào)節(jié)V/F特性，改善啟動(dòng)電流;在比例積分調(diào)節(jié)器的輸入端加入初始頻率補(bǔ)償，是考慮調(diào)節(jié)逆變器輸出初始頻率。

　　取樣電路板是獲取外部短路的信號(hào)，互感器是獲取過流缺相信號(hào)。

　　以上是變頻器檢測(cè)臺(tái)的基本組成部分及工作原理。

　　三、變頻器主電路控制板的維修。

　　在我所制作的變頻器檢測(cè)臺(tái)上，可以對(duì)我公司使用廣泛的MF-Ⅲ、MF-Ⅴ型的15kw、25kw變頻器的主電路控制板進(jìn)行維修及調(diào)試。其出現(xiàn)的故障主要有下面幾個(gè)方面A、無輸入電壓;B、有輸入電壓但無頻率顯示;C、有頻率顯示但不正確而且不穩(wěn)定;D、頻率顯示不正確但顯示穩(wěn)定;E、其他故障。

　　有了檢測(cè)臺(tái)控制電路圖見圖四，就可以較容易地對(duì)變頻器主電路控制板進(jìn)行維修。拿到一個(gè)有故障的主控板后，將它安裝在檢測(cè)臺(tái)上后，首先應(yīng)對(duì)其電源部分進(jìn)行檢查，見圖一中的電源變壓器輸出端，接著檢查晶體管模塊的六路驅(qū)動(dòng)脈沖是否正常(見圖一中的9L6、9L10、9L1、9L5、8L6、8L10、8L1、8L5、7L9、7L10、7L8、7L7)其正常波形如圖五所示，(假設(shè)其工作頻率在400HZ)。

　

　　接著可以判斷斬波或逆變模塊，驅(qū)動(dòng)片及對(duì)管是否損壞。然后根據(jù)檢測(cè)臺(tái)故障指示板顯示的情況，按照檢測(cè)臺(tái)控制電路方框圖四，從后級(jí)往前級(jí)逐步檢查，直至排除故障。

　　四、小結(jié)

　　由于變頻器的檢測(cè)臺(tái)設(shè)計(jì)制作的成功，在變頻器的維修過程中，當(dāng)外圍線路故障排除后，碰到變頻器主控板損壞，可以把好的備用的主控板直接更換上，而把有故障的主控板拿到檢測(cè)臺(tái)上進(jìn)行維修調(diào)試，所以其制作的成功可以使變頻器的故障問題得到及時(shí)排除不耽誤生產(chǎn)，使機(jī)床電氣的維護(hù)提高到較高的水平。