通用變頻器常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)電路形式及分析

1 引言


交流變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動(dòng)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(guò)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(lái)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(duì)它也有了相當(dāng)?shù)牧私?一般通用型變頻器大致包括以下幾個(gè)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(dòng)電路


逆變電路主要包括:逆變模塊和驅(qū)動(dòng)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數(shù)的影響，目前逆變模塊主要由日本(東芝,三菱,三社,富士,三肯。)及歐美(西門(mén)子,西門(mén)康,摩托羅拉,IR)等少數(shù)廠家能夠生產(chǎn)。
驅(qū)動(dòng)電路作為逆變電路的一部分，對(duì)變頻器的三相輸出有著巨大的影響。驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)一般有這樣幾種方式(1)分立插腳式元件組成的驅(qū)動(dòng)電路;(2)光耦驅(qū)動(dòng)電路;(3)厚膜驅(qū)動(dòng)電路;(4)專(zhuān)用集成塊驅(qū)動(dòng)電路等幾種。
(1) 分立插腳式元件的驅(qū)動(dòng)電路
分立插腳式元件組成的驅(qū)動(dòng)電路在80年代的日本和臺(tái)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(tái)灣(歐林,普傳,臺(tái)安.)等一系列變頻器。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展及貼片工藝的出現(xiàn),這類(lèi)設(shè)計(jì)電路復(fù)雜，集成化程度低的驅(qū)動(dòng)電路已逐漸被淘汰。
(2) 光耦驅(qū)動(dòng)電路
光耦驅(qū)動(dòng)電路是現(xiàn)代變頻器設(shè)計(jì)時(shí)被廣泛采用的一種驅(qū)動(dòng)電路，由于線路簡(jiǎn)單，可靠性高，開(kāi)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(dòng)光耦的型號(hào)很多，所以選用的余地也很大。驅(qū)動(dòng)光耦選用較多的主要由東芝的TLP系列，夏普的PC系列,惠普的HCPL系列等。以東芝TLP系列光耦為例。驅(qū)動(dòng)IGBT模塊主要采用的是TLP250，TLP251兩個(gè)型號(hào)的驅(qū)動(dòng)光耦。對(duì)于小電流(15A)左右的模塊一般采用TLP251。外圍再輔佐以驅(qū)動(dòng)電源和限流電阻等就構(gòu)成了最簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路。而對(duì)于中等電流(50A)左右的模塊一般采用TLP250型號(hào)的光耦。而對(duì)于更大電流的模塊，在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)一般采取在光耦驅(qū)動(dòng)后面再增加一級(jí)放大電路，達(dá)到安全驅(qū)動(dòng)IGBT模塊的目的。
(3) 厚膜驅(qū)動(dòng)電路
厚膜驅(qū)動(dòng)電路是在阻容元件和半導(dǎo)體技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種混合集成電路。它是利用厚膜技術(shù)在陶瓷基片上制作模式元件和連接導(dǎo)線，將驅(qū)動(dòng)電路的各元件集成在一塊陶瓷基片上，使之成為一個(gè)整體部件。使用驅(qū)動(dòng)厚膜對(duì)于設(shè)計(jì)布線帶來(lái)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(shí)也加強(qiáng)了技術(shù)的保密性?，F(xiàn)在的驅(qū)動(dòng)厚膜往往也集成了很多保護(hù)電路，檢測(cè)電路。應(yīng)該說(shuō)驅(qū)動(dòng)厚膜的技術(shù)含量也越來(lái)越高。
(4) 專(zhuān)用集成塊驅(qū)動(dòng)電路
現(xiàn)在還出現(xiàn)了專(zhuān)用的集成塊驅(qū)動(dòng)電路，主要由IR的IR2111，IR2112，IR2113等，其它還有三菱的EXB系列驅(qū)動(dòng)厚膜。三菱的M57956，M57959等驅(qū)動(dòng)厚膜。
此外，現(xiàn)在的一些歐美變頻器在設(shè)計(jì)上采用了高頻隔離變壓器加入了驅(qū)動(dòng)電路中(如丹佛斯VLT系列變頻器)。應(yīng)該說(shuō)通過(guò)一些高頻的變壓器對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的電源及信號(hào)的隔離，增強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)電路的可靠性，同時(shí)也有效地防止了強(qiáng)電部分的電路出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)弱電電路的損壞。在實(shí)際的維修中我們也感覺(jué)到這種驅(qū)動(dòng)電路故障率很低，大功率模塊也極少出現(xiàn)問(wèn)題。
在我們平時(shí)的日常生產(chǎn)使用中，大功率模塊損壞是一種常見(jiàn)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(duì)地絕緣不好，電機(jī)堵轉(zhuǎn)，外部電源電壓過(guò)高都有可能造成變頻器大功率模塊的損壞，我們?cè)趯?shí)際維修中更換大功率模塊時(shí)一定要確定驅(qū)動(dòng)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(dòng)電路的區(qū)別，兩種功率模塊前者為電流驅(qū)動(dòng)，后者則是電壓驅(qū)動(dòng)。
隨著電子元器件，大規(guī)模集成電路的發(fā)展，驅(qū)動(dòng)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(shí)也對(duì)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(shí)也希望從事這行業(yè)的人多多溝通交流。
關(guān)鍵詞：通用變頻器常見(jiàn)