变频器开关电源的原理及维修维修部 杨晓明电源是每一个电路的重要组成部分，担负着为电路提供能量的重要作用，它是设备能够正常运行的重要保障。电源的种类很多，开关电源由于体积小、重量轻、、动态稳压效果好，因此被广泛应用到了各种电子设备中。下面就以UC3844开关电源芯片为例讲述一下开关电源的基本原理和在变频电路中的作用。
右图a-1所示为开关电源PWM波形调制芯片。
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变频器开关电源的原理及维修维修部 杨晓明电源是每一个电路的重要组成部分，担负着为电路提供能量的重要作用，它是设备能够正常运行的重要保障。电源的种类很多，开关电源由于体积小、重量轻、、动态稳压效果好，因此被广泛应用到了各种电子设备中。下面就以UC3844开关电源芯片为例讲述一下开关电源的基本原理和在变频电路中的作用。
右图a-1所示为开关电源PWM波形调制芯片。该图为8脚双列直插封装。 7脚是芯片的电源输入端，该端在内部集成了稳压器和门限电压控制器，所以该芯片不用在外围设置稳压电路，只要接一只电阻即可。门限值为10V，当7脚输入电压10V，该芯片将禁止输出，处于保护状态。正常工作时该端电压约为12V—16V之间。 4脚是内部压控振荡器的定时端，通过接上合适的RC网络，使输出的PWM波控制在20KHZ—100KHZ之间。 a—1 2脚、3脚是输出取样反馈端，用于检测开关电源的输出，以便进行PWM调制控制，从而达到稳压的目的。在变频器系统中，开关电源需要输出：一组5V/DC、一组±12V/DC、四组20V/DC等多组电压。其中5V/DC 主要用作主板及控制板的供电，±12V/DC用作霍尔检测器件的供电，
四组20V/DC用作IGBT的触发供电。变频器的型号及不同，其开关电源的电压值也不尽相同，但基本构架是一样的，在此仅以下图为例讲一讲开关电源的工作原理。 a—2 如图a—2所示：电源经D1—D4、C1、C2整流滤波之后，通过电阻R3到了UC3844的7脚电源正端，为其供电，UC3844通过检测当7脚电压大于10V时，控制内部压控振荡器开始工作，通过R8、C5将PWM的频率控制在要求范围之内。
01变频器的两个作用变频器的使用有两个主要方面：一、以满足控制要求的调速功能使用变频器，主要用于恒转矩和恒功率负载的场合的速度控制，这种情况选择变频器在设备的设计选型之初就进行考虑，因为以实现控制策略为目的，所以其选型与电机配合度很高，也有可行的案例及先前的经验作为参考。
二、以节能为目的的变频器的使用，这是近几年来越来越火的现象，在液体化工等行业应用越来越广，不仅仅是新建设备的电机控制考虑使用变频器，在用的老旧的生产设备也纷纷进行改造，目的就是节约再用电机的能耗，由于液体化工基数大，在用的设备大都是效率较低的低压电机普通控制，其节能空间非常广阔。液体化工中对于低压电机使用变频器，其目的是为了节能，而不是调速，因为液体化工电机主要控制的是加压泵和风机，尤其是加压泵的使用在液体化工中占用低压电机的比例在909以上，是液体化工行业用电的部分。
液体化工所使用的机泵本身对于速度控制没有特别要求，从工业生产方面看，现场机泵的运转速度与生产控制没有关系，而变频器的使用是为了调的转速，那么转速与节能之间有什么关系呢这应用到变频器的一种控制方式，U\/F=常数的比例控制，从能源的方面看，这种控制方式使电机的电压随着频率的降低而降低，从而使电机的功率变小，实现节能。
如果流量调节降低幅度过大，那么压力就会衰减过多，造成液体压力不能到达下游生产设备，引起加压泵的真空被破坏，加大流体在泵内叶片间的磨损，损坏加压泵同时也造成电机运转不出力即干磨，造成很大的能源浪费。03实际案例比如：一座高十米的楼房，要想自来水能够到达顶楼至少需要1公斤的压力，如果使用变频器控制加压泵电机的方式来控制在顶楼自来水的流量，如果顶楼不用水或者用水很少，那么其变频器接受的控制信号就会接近于4毫安，造成变频器的输出接近于0赫兹，造成电机转速缓慢，使加压泵出囗的自来水压力很小。如果小于1公斤，
那么顶楼的自来水管道就没有自来水，此时电机仍然在运转，浪费电能且损坏泵的叶轮，此时对于变频器控制流量已经没有意义，只有当变频器输出的频率控制电机加压泵出口压力超过1公斤时，其对于自来水的流量控制才有实质作用，因此变频器在一段区间内失去了节能的作用。04经验分享在厂里维护维修石油生产装置中也发现这种问题，控制塔器底部液位的抽出泵在生产中不定期的会出现泵不上量的现象，泵修是否频繁维修但无法排除故障，通过观察、实验、分析得出变频器输出频率过低造成抽出泵真空破坏而引发不上量的原因。通过对变频器设置下限输出频率，调整4-20毫安对应的变频器输出频率范围解决这种问题，后来对厂里所有的在用的低压变频器输出下限值都进行了设定，
由于变频器控制的机泵后续工艺的垂直高度和管线不同，其泵出口的压力值也不同。通过现象关闭泵出口手阀达到设定压力值的方法找到每一台变频器的运行频率，终实现了变频器输出的频率范围，从现场使用看，厂内加压泵变频器运行的频率范围基本在16-41HZ之间。除了变频器输出的频率范围要进行设定外，变频器自带的一些功能也需要进行设定，对于参与自控的变频器+电机泵需要设定自动重启功能，这样在厂内电压波动和晃点过程后，其电机能够自动启动运转，快的恢复生产。
由于逆变电路采用IGCT作为功率器件，而IGCT本身不象IGBT那样存在过电流退饱和效应，可以通过检测集电极电压上升来进行短路检测，并通过门极关断进行保护，所以必须通过霍尔电流传感器，检测到过电流，然后通过串联在上下直流母线的二个保护用IGCT进行关断。由于直流环节存在共模电抗器和di/dt限制电抗器，导致整流桥输出和滤波电容之间存在较大阻抗，这样电网的浪涌电压要通过整流桥形成浪涌电流，再通过滤波电容吸收的效果大大降低，为了保护整流二极管免受浪涌电压的影响，
在整流桥输出并联了阻容吸收电路。箝位二极管保证了桥臂中外侧的两个IGCT承受的电压不会超过一半的直流母线电压，确切地说，应该是对应侧滤波电容的电压，所以外侧的两个IGCT不存在过压问题。内侧的两个器件仍要并联电阻，以防止产生过压。因为在同侧二个器件同时处于阻断状态时，内侧的器件承受的电压可能超过一半的直流母线电压，具体电压取决于同侧二个器件的漏电流匹配关系。 如果不加输出滤波器，三电平变频器输出时电机电流总谐波失真可以达到17左右，会引起电机谐波发热，转矩脉动。输出电压跳变台阶为一半直流母线电压，
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