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脚输入电压低于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。变频器的型号及品牌不同，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。

1、电源应接到变频器输入端R、S、T接线端子上，一定不能接到变频器输出端(U、V、W)上，否则将损坏变频器。接线后，零碎线头必须清除干净，零碎线头可能造成异常，失灵和故障，必须始终保持变频器清洁。在控制台上打孔时，要注意不要使碎片粉末等进入变频器中。2、在端子+，PR间，不要连接除建议的制动电阻器选件以外的东西，或不要短路。3、电磁波干扰，变频器输入/输出(主回路)包含有谐波成分，可能干扰变频器附近的通讯设备。

因此，安装选件无线电噪音滤波器FR-BIF或FRBSF01或FR-BLF线路噪音滤波器，使干扰降到小。4、长距离布线时，由于受到布线的寄生电容充电电流的影响，会使快速响应电流限制功能降低，接于二次侧的仪器误动作而产生故障。因此，布线长度要小于规定值。不得已布线长度超过时，要把Pr.156设为1。5、在变频器输出侧不要安装电力电容器，浪涌***器和无线电噪音滤波器。否则将导致变频器故障或电容和浪涌***器的损坏。6、为使电压降在2%以内，应使用适当型号的导线接线。变频器和电动机间的接线距离较长时，特别是低频率输出情况下，会由于主电路电缆的电压下降而导致电机的转矩下降。

7、运行后，改变接线的操作，必须在电源切断10min以上，用万用表检查电压后进行。断电后一段时间内，电容上仍然有***的高压电。二、控制电路的接线变频器的控制电路大体可分为模拟和数字两种。1、控制电路端子的接线应使用屏蔽线或双绞线，而且必须与主回路，强电回路(含200V继电器程序回路)分开布线。2、由于控制电路的频率输入信号是微小电流，所以在接点输入的场合，为了防止接触不良，微小信号接点应使用两个并联的节点或使用双生接点。

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***，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***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***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，

dv/dt也较大，会影响电机绝缘，所以一般需配特殊电机。若要使用普通电机，必须附加输出滤波器。输出滤波器有dv/dt滤波器和正弦波滤波器二种，dv/dt滤波器容量较小，只对电压变化率起***作用，使电机绝缘不受dv/dt的影响，对电机运行动态性能的影响较小，如果系统动态性能要求较高时，适合采用，而且成本较低。