变频器硬件电路培训-教学课件

Click to edit Master title style,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Emerson Confidential,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,变频器功率电路培训,1,主要内容,一、电路控制拓扑结构介绍,二、功率电路设计方案,2,Emerson Confidential,一、变频器控制结构原理框图,3,Emerson Confidential,1、变频器控制拓扑结构1框图,4,Emerson Confidential,控制拓扑结构1特点,1、单,DSP,控制,2、各种隔离要求高（电路和安规两方面）,3、对小功率变频器成本压力大,5,Emerson Confidential,2、变频器控制拓扑结构2框图,6,Emerson Confidential,控制拓扑结构2特点,1、单,MCU,控制,2、驱动、保护、检测电路不需要隔离,3、在用户接口处实现电气和安规隔离,4、用户接口简单时可应用在变频器上,7,Emerson Confidential,3、变频器控制拓扑结构3框图,8,Emerson Confidential,控制拓扑结构3特点,1、双,CPU,控制（,DSP+MCU）,2、驱动、检测、保护电路不需要隔离,3、控制拓扑结构（,CT/ Siemens/MITSUBISHI）,4、特别适用于低成本变频器设计,9,Emerson Confidential,二、功率电路设计方案,1、输入保护电路,2、软启动电路,3、输入缺相检测电路,4、功率模块（整流、制动、逆变）,5、滤波电路（电解电容）,6、直流母线电压检测电路,7、输出电流检测保护电路,8、,IGBT,驱动电路,9、开关电源电路,10,Emerson Confidential,1、输入保护电路,压敏电阻（抑制电源浪涌）和高频电容（抑制尖峰毛刺）组成,11,Emerson Confidential,输入保护电路简化形式,12,Emerson Confidential,2、软启动电路,作用：减小上电时对整流桥冲击,实现形式：1）取消；2）,NTC,电阻；3）,NTC,电阻和继电器并联；4）线绕电阻和继电器并联；5）线绕电阻和接触器并联；6）线绕电阻和,SCR,并联；7）半控整流,13,Emerson Confidential,软启动电路（续）,14,Emerson Confidential,3、输入缺相检测电路,实现方案1,15,Emerson Confidential,输入缺相检测电路（续）,实现方案2（双,CPU,控制）,16,Emerson Confidential,4、功率模块,整流部分：,Semikron/ Ixys,单相输入,三相输入,17,Emerson Confidential,功率模块（续1）,逆变部分：,类型：,IPM PIM IGBT,供应商:,Eupec/ Infineon /Tyco/Mitsubishi /Fuji,主要参数：,I,C,（,注意,T,H,、T,C、,T,J,区别）,V,CE（sat),（,注意随温度变化）,V,GE（th),（,注意驱动关断电压波形）,I,C（SC）,/ t,s,（,注意限制条件及实际测试时间）,t,r,t,f,（,注意驱动电阻条件）,C,IN,/Q,G,（,注意驱动功率设计）,FWD,参数（,EMC）,18,Emerson Confidential,功率模块（续2）,制动部分,1、制动电阻选取,2、制动,IGBT,保护,3、制动电阻续流,19,Emerson Confidential,5、滤波电路,电解电容,1）容量估算,经验估算：0.3,I,N,(mF),单相,；,0.06,I,N,(mF),三相,2）寿命计算,3）温度测试,4）纹波电流测试,5）串联均压设计,20,Emerson Confidential,6、直流母线电压检测电路,方案1,21,Emerson Confidential,直流母线电压检测电路（续1）,方案2,22,Emerson Confidential,直流母线电压检测电路（续2）,方案3,23,Emerson Confidential,直流母线电压检测电路（续3）,方案4（对双,CPU,控制）,24,Emerson Confidential,7、输出电流检测保护电路,1、霍尔传感器,2、,A7800/7840,系列隔离放大器,3、分流器,IGBT,直通保护,1、,VCE,保护,2、母线保护,25,Emerson Confidential,A7800/7840,系列电流检测方案,26,Emerson Confidential,8、IGBT,驱动电路,脉冲变压器,光耦,光纤,适用功率模块电压等级,1700,V,1700,V,1700,V,传输方向,双向,单向,单向/双向,占空比限制,有,无,无,耦合电容,5-20,PF,1-5,PF,1,PF,dV/dt,75,kV/uS,15,kV/uS,100,kV/uS,驱动要求,中,低,高,成本,中,低,高,1）电路方案选择隔离驱动电路,光藕或光藕加推挽放大电路,脉冲变压器,光纤,27,Emerson Confidential,IGBT,驱动电路（续1）,电路方案选择不隔离驱动电路（电平转换）,a、,驱动芯片,IR-IR21064S,（,SIEMENS MM420 220V-0.75KW）,IR-IR2117S （CT SE1 220V-0.4KW,上桥驱动）,ON-MC33152 （CT SE1 220V-0.4KW,下桥驱动,）,TELCOM -TC4427,（,CT SE2 380V-4KW,下桥驱动,）,ST-L6385D,（,EUPEC EASYPIM,DRIVER,）,b、,分立元件,28,Emerson Confidential,IGBT,驱动电路（续2）,2）驱动电源产生,独立隔离4/6组电源/自举电源/电源幅值/极性考虑等,3）驱动电路设计,驱动电阻/限幅/干扰抑制/密勒效应嵌位等,29,Emerson Confidential,9、开关电源电路,拓扑结构,单端反激（,Flyback），,其特点最适合应用在变频器辅助电源设计。,30,Emerson Confidential,开关电源电路设计点1,输出短路保护,31,Emerson Confidential,开关电源电路设计点2,误差放大补偿设计,32,Emerson Confidential,WHY,误差放大补偿设计,G1(S),：,误差放大补偿电路,G2(S),：,PWM,控制电路,G3(S),：,输出滤波器,H(S),：,反馈电路,33,Emerson Confidential,三、产品硬件设计存在问题,1、硬件设计思路,技术复用与创新,技术细节与质量,物料成本与客户需求,2、硬件设计要求,系统设计能力要求：,工装/工艺/安规/,EMC/,防护/结构造型/热设计,34,Emerson Confidential,产品硬件设计存在问题（续1）,3、产品硬件设计缺陷,输出对地短路保护,IGBT,直通保护,继电器/接触器触点检测保护,制动,IGBT,短路保护,风扇堵转/短路保护,热保护,。,35,Emerson Confidential,谢谢！,供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎,(,讲课,2019),脊髓灰质炎,(,讲课,2019),