变频电源篇Word下载.docx
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可用于高频PWM（一般为10KHZ〜20KHZ）。
、为何使用变频电源?
、-由于世界各国电网指标不统一，出口电器厂商需要电源模拟不同国家的电网状况，进口原装电器、设备等，用户也需要能对我国电网进行变压、变频的电源，以保证进口设备的正常运转。
过去通常采用发电机达到上述目的，但发电机效率低、噪声大、费用大、稳定性差，并且带有一定的环境污染，由于上述诸多缺点，现逐渐被变频电源所代替。
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、变频电源分类?
、-目前，市场上的变频电源从原理上讲大致分以下几种：
1.第一种是采用智能控制下的正弦脉宽调制和IGBT驱动，其特点是功率大、效率高（大于85%）、体积小、稳定性好。
2.第二种是采用线性放大式的变频电源，其特点是功率小、精度高、干扰小。
3.第三种是可控硅逆变器，其波形系数及电子兼容性好，但带非线性负载能力差，不能承受三相不平衡负载。
4.其他还有通过交流电机或以齿轮啮合实现变频功能的变频电源。
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产品原理说明:
电晶体放大式变频器原理框图
缓冲
放大器
功率
输出
变压器
整流
滤波
正弦波
发生器
过载短路保护
回授
电路
石英
振荡器
输入变压器
公司AFC系列中小功率变频电源（500W～1KVA）采用电晶体放大式，其原理方块图如下：
其工作原理是先将输入交流电整流后变为直流，通过晶振输出分频后得到的正弦波直接通过电晶体（三极管）进行放大输出。
通过回授电路控制基准正弦波的幅值来调节输出电压大小，并通过改变正弦波发生器输出正弦波信号的频率来实现输出电压频率的调节。
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L.变频电源篇
IGBT式系统原理图：
市电通过输入隔离变压器后经由整流模块及直流电容滤波后生成稳定的直流电，由PWM产生的脉冲序列（疏密波）信号通过前端841驱动电路放大后来控制IGBT对整流后产生的直流电进行逆变，通过输出变压器升压，再经由交流电容滤波生成正弦交流电后输出。
控制回路通过对PWM中调制信号（正弦波）频率的改变，以及对正弦波的幅值进行调整进而改变调制后的疏密波占空比，从而改变输出交流电的频率及电压的大小。
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IGBT式整体功能方块图
电力
输入
（50/60Hz）
跳脱
开关
变压
IGBT主动
功率组件
V、A、Hz
显示
驱动
激活/跳脱
保
护
控
制
电
路
过载检测
过温度检测
FUSE断电
检测
电压回授
产生器
频率合成
波形合成
三角波
OSC
频率切换
ALARM
重置激活
1
2
11
12
13
4
3
10
14
19
16
17
18
20
21
9
15
8
7
6
5
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功能方块图原理说明
1.电力输入：
自电源端点接至设备之输入端子盘。
2.输入开关（空开）：
控制市电是否输入。
3.跳脱开关（接触器）：
防止电路、组件受突波、涌浪电压冲击，以及输出过载，过温之保护跳脱。
4.整流滤波：
将输入交流电源转换成稳定直流。
5.OSC频率切换：
固定频率及可调频率之选择切换。
6.频率合成：
固定频率及可调频率之信号处理。
7.正弦波产生器：
产生波形合成所需之正弦波形。
8.三角波产生器：
产生波形合成所需之三角波形（10KHz）。
9.波形合成：
经由正弦波产生器与三角波产生器，所产生的正弦波与三角波，来合成PWM做调变。
10.驱动电路：
将PWM信号放大以驱动IGBT功率组件。
11.IGBT主动功率组件：
对直流电压进行逆变，产生输出电压（由PWM信号驱动）。
12.变压滤波：
将IGBT的输出电压升压滤波后输出。
13.输出：
输出电压至输出端子盘。
14.V、A、Hz显示：
输出电压、电流及频率数字显示。
15.电压回授：
稳定输出电压振幅（通过改变波形合成时的基准电平）。
16.过载检测：
传回过载信号至控制电路，使电源作跳脱保护。
17.过温度检测：
传回过温度信号至控制电路，使电源作跳脱保护。
18.FUSE断电检测：
传回FUSE断电信号至控制电路，使电源作跳脱保护。
19.激活/跳脱保护控制电路：
接收过载、过温度及FUSE断电等检测信号，以此判断是否作为保护，自动跳脱。
20.ALARM：
过载、过温度及FUSE断电等状况发生时，所传出的报警声。
21.重置激活：
当装备自动切断、跳脱保护时，按一下重置开关，来重置激活。
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IGBT式系统流程图：
5、6、7、8、9
9、15
16、17、18、19、20、21
变频电源系统流程图主要含有以下几种功能的部件：
1.整流滤波：
利用二极管构成的三相桥式全控整流电路进行整流，整流桥后端再与大容量电容相连，滤除直流电路中的纹波。
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下图为AFC机器中的整流滤波模块：
根据客户的需要可以利用隔离变压器和二极管构成的十二相全桥电路进行整流。
有利于减少对输入电网的干扰，改善电流波形，校正输入功率因素；
同时保证整流输出直流稳定。
十二相整流器电路是由△/△接法和△/Y接法两个三相桥式整流电路叠加而成的。
对负载而言，两组整流臂相串联。
三角形绕组的线电压ea1b1、eb1c1、ec1a1分别与星形绕组的相电压ea0、eb0、ec0同相，星形绕组的线电压eab、ebc、eca分别比三角形绕组的线电压超前30°
。
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其波形如下图所示：
图中，星形接法线电压ea1b1超前三角形线电压ea2b2相位30°
，故两组整流器合成的直流输出电压的纹波频率相应提高了一倍。
所谓纹波，这里是指整流后输出直流电中的交流成分，即上图中Uo上部呈现波动的部分。
很明显，12相整流其纹波要小于6相整流，能够得到更为近似的直流波形，从而简化直流滤波器的设计难度。
在交直流变换过程中，会产生大量的高次谐波，这些高次谐波反送回电网，将对网侧的其他负载产生很大的干扰。
12相整流能够滤除6相整流中产生的5、7次谐波，从而减少对电网的干扰，增大输入功率因数
但相对于6相整流而言，12相整流电路成本的增加也是非常明显的。
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2.PWM调制及逆变：
上图所示为单相逆变器的结构。
两个IGBT（绝缘栅极双极型晶体管）构成一只逆变器，组成全桥逆变。
在每个IGBT的触发极G、E之间加上PWM的驱动信号后，逆变器便可以将输入端直流电力转换成交流信号输出。
当正半波的驱动信号送到IGBT后，PWM的上升沿导通左边IGBT的上半桥G1和右边IGBT的下半桥G2，这样就在输出变压器的一次侧流过正向电流，产生电压；
但是当下降沿到达后，上述IGBT将被截止，但是输出变压器上的电流不能产生突变，电流方向不会改变；
此时，电流将通过IGBT内置的续流二极管流动；
当正半波周期内的PWM波形完全通过IGBT后，便可以在输出变压器二次侧得到正半波波形。
同理，负半波情况类似。
下图为IGBT的实物图：
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PWM波形如何形成呢？
要有PWM波形，就必须有基准正弦波形和高频三角波形。
基准波形与高频三角波的迭加，就可以形成具有高频特性的含基准波形频率周期的波形――疏密波（等幅脉冲序列）。
要产生所需要的疏密波，基准正弦波和三角波的产生就成为关键。
利用石英振荡器产生高频信号，将该信号送到送到分频器，分频器产生不同频率的方波后，被分别送到三角波发生器和正弦波发生器，分别产生10KHz的三角波和400Hz的正弦波。
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整流生产的直流电经过IGBT逆变后生成的其实是经过放大的疏密波形，再经过变压滤波后转化为正弦波形。
之所以逆变后产生的疏密波形经过转化能等效于正弦波，是因为“冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
”冲量即是指窄脉冲的面积。
这里所说的效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。
由上图可知，正弦波切割后的各块面积与下面对应的脉冲面积相等。
因此经过变压滤波（惯性环节）后其效果基本是相同的。
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3.驱动电路及缓冲电路：
PWM产生的疏密波信号不能直接驱动IGBT，需经由采用EXB841系列厚膜的驱动电路（AFC-IG-DV0板）来增加驱动能力。
AFC-IG-DV0板实物图
由于IGBT的开关频率很高，一方面在IGBT的导通过程当中可能产生高电压，大电流而直接烧毁IGBT；
另一方面，大电流容易产生干扰，引发IGBT误导通；
高电压容易触及到IGBT的电压/电流保护点，引发IGBT误保护。
因此必须利用缓冲电路（AFC-IG-DC0或AFC-09板）来抑制IGBT关断浪涌电压和续流二极管恢复浪涌电压。
减小开关损耗。
下图为缓冲电路的电路图及实物图片：
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4.信号产生：
信号产生是由AFC-SIN板来实现的，其实物图如下：
其功能为：
1）基准正弦波产生
2）高频方波产生
3）外部控制信号接口
4）频率控制出口
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5.控制系统：
信号产生是由AFC-05板来实现的，其实物图如下：
1）PWM波形产生
2）保护功能实现
3）反馈信号收集
4）报警功能
6.保护功能：
变频电源的保护功能有：
1.
过低压过高压保护：
输出电压超出103V~126V间，切断输出，须手动复位；
2.
过载延迟保护；
3.
过温度保护：
逆变器温度超过85℃，切断输出；
4.
直流母线保护：
逆变器短路时直流保险丝速断；
5.
IGBT过流保护：
测量IGBT中C1和C2两点电压值，实现IGBT过流保护；
6.
输入相序/欠相保护：
输入相序接反或欠相时，电源本身自锁，无法启动设备；
7.
急停功能：
当电源后段设备故障或其他紧急情况发生时，急停按钮可以迅速关断输出，防止意外发生。
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7.
显示功能：
显示部分：
1.表头1：
输出电压显示
2.
表头2：
输出频率显示
3.
表头3：
输出电流显示
4.
拨段开关5：
相电压显示切换
5.
拨段开关8：
相电流显示切换
控制功能：
旋钮4：
设定输出电压
拨段开关6：
频率选择档位（47～63Hz可调档，50Hz，60Hz，2倍频，4倍频）
旋钮7：
连续调节、输出频率
复位按建9：
在开机处复位或者在异常时复位
保护提示：
首先蜂鸣器报警，这时输出电压电流都显示000.0。
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、变频电源有哪些主要的技术指标？
、详见公司产品资料。
、我公司变频电源有哪些主要的特点与优势？
、
1.PWM脉宽调制，稳定性优：
输出负载稳压率
，输出频率
（其输出频率是由晶振振荡所产生，因此有非常稳定、精确的频率）
2.高效率IGBT模组：
能推动大工作输出电流，提升品质稳定度，减少电力损耗及干扰。
3.面板功能丰富，操作简单：
预设高（标准设定电压的+10%～+25%）、中（标准设定电压）、低（标准设定电压的-10%～-30%）三档输出电压范围，不需来回设定；
47～63Hz可调档，50Hz，60Hz，400Hz，2倍频，4倍频可直接切换。
4.安全的多项保护功能：
具有过电压/欠电压保护、过电流保护、短路保护、过温度保护及告警装置。
遇到异常状况时，能自动跳脱，同时发出蜂鸣告警。
5.允许三相不平衡工作：
三相独立整流逆变，使用3颗变压器输出，能承受三相100%的负载不平衡。
、我公司变频电源系列产品的型号如何识别？
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、我公司变频电源的作用与使用场所？
、如何给客户配置变频电源?
、考虑负载启动电流必须小于所选电源容量220/110系统的最大输出电流（负载电流超过电源最大输出电流时，机器将会自动切断，以保护IGBT）。
电源输出电压在一定范围内（5V～300V）连续可调，因此只需考虑用户所需电压是否在可调范围之内，但需考虑电源各档电压所能提供的最大电流是否能够满足负载的要求。
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H.变频电源篇－AFC系列PCB板各接口功能简介
◆
AFC-3PHCONTROL――三相联动板
CN1：
由AFC-05板（三相为R相主05板）CN4提供给AFC-3PHCONTROL板12V直流电。
CN2：
提供给R相AFC-05板三相联动信号。
CN3：
提供给S相AFC-05板三相联动信号。
CN4：
提供给T相AFC-05板三相联动信号。
H-19
CN1
CN2
CN4
AFC-FG0――扩展频率连续调节板
由SIN1板（主SIN板）CN1输入，通过FG0板扩大频率连续可调范围（标机为47~63Hz）。
由SIN1板提供+5V电源。
输出至面板频率微调旋钮。
（如果没有FG0板，则由SIN板CN1直接输出至面板频率微调旋钮）
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