维修部不得不學(xué)的变频器维修基础知识(一)
一、变频器工作原理(lǐ)
变频器是把工频電(diàn)源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流電(diàn)源，以实现電(diàn)机的变速运行的设备，其中控制電(diàn)路完成对主電(diàn)路的控制，整流電(diàn)路将交流電(diàn)变换成直流電(diàn)，直流中间電(diàn)路对整流電(diàn)路的输出进行平滑滤波，逆变電(diàn)路将直流電(diàn)再逆变成交流電(diàn)。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有(yǒu)时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的電(diàn)路。这是变频器修理(lǐ)中最变频器的定义。
变频器的分(fēn)类方法有(yǒu)多(duō)种，按照主電(diàn)路工作方式分(fēn)类，可(kě)以分(fēn)為(wèi)電(diàn)压型变频器和電(diàn)流型变频器;按照开关方式分(fēn)类，可(kě)以分(fēn)為(wèi)PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器;按照工作原理(lǐ)分(fēn)类，可(kě)以分(fēn)為(wèi)V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等;在变频器修理(lǐ)中，按照用(yòng)途分(fēn)类，可(kě)以分(fēn)為(wèi)通用(yòng)变频器、高性能(néng)专用(yòng)变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。
在交流变频器中使用(yòng)的非智能(néng)控制方式有(yǒu)V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。V/f控制是為(wèi)了得到理(lǐ)想的转矩-速度特性，基于在改变電(diàn)源频率进行调速的同时，又(yòu)要保证電(diàn)动机的磁通不变的思想而提出的，通用(yòng)型变频器基本上都采用(yòng)这种控制方式。V/f控制变频器结构非常简单，但是这种变频器采用(yòng)开环控制方式，不能(néng)达到较高的控制性能(néng)，而且，在低频时，必须进行转矩补偿，以改变低频转矩特性。在变频器修理(lǐ)中，转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在V/f控制的基础上，按照知道异步電(diàn)动机的实际转速对应的電(diàn)源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，就可(kě)以使電(diàn)动机具有(yǒu)对应的输出转矩。矢量控制是通过矢量坐(zuò)标電(diàn)路控制電(diàn)动机定子電(diàn)流的大小(xiǎo)和相位，以达到对電(diàn)动机在d、q、0坐(zuò)标轴系中的励磁電(diàn)流和转矩電(diàn)流分(fēn)别进行控制，进而达到控制電(diàn)动机转矩的目的。通过控制各矢量的作用(yòng)顺序和时间以及零矢量的作用(yòng)时间，又(yòu)可(kě)以形成各种PWM波，达到各种不同的控制目的。直接转矩控制是利用(yòng)空间矢量坐(zuò)标的概念，在定子坐(zuò)标系下分(fēn)析交流電(diàn)动机的数學(xué)模型，控制電(diàn)动机的磁链和转矩，通过检测定子電(diàn)阻来达到观测定子磁链的目的，因此省去了矢量控制等复杂的变换计算，系统直观、简洁，计算速度和精度都比矢量控制方式有(yǒu)所提高。
二、模電(diàn)和数電(diàn)的區(qū)别
很(hěn)多(duō)刚进入電(diàn)子行业，自动化行业的人士对模似電(diàn)子電(diàn)路和数字電(diàn)子電(diàn)路存在一些疑惑，由其是刚进这行的人更是不明了，当然在接触变频器维修与维护时肯定要熟悉。
所谓模似電(diàn)子電(diàn)路实际是相对数字電(diàn)子電(diàn)路而言。
模電(diàn)：一般指频率在百兆HZ以下，電(diàn)压在数十伏以内的模似信号以及对此信号的分(fēn)析/处理(lǐ)及相关器件的运用(yòng)。百兆HZ以上的信号属于高频電(diàn)子電(diàn)路范畴。百伏以上的信号属于强電(diàn)或高压電(diàn)范畴。
数電(diàn)：一般指通过数字逻辑和计算去分(fēn)析、处理(lǐ)信号，数字逻辑電(diàn)路的构成以及运用(yòng)。
数電(diàn)的输入和输出端一般由模電(diàn)组成，构成数電(diàn)的基本逻辑元素就是模電(diàn)中三级管饱和特性和截止特性。
由于数電(diàn)可(kě)大规模集成，可(kě)进行复杂的数學(xué)运算，对温度、干扰、老化等参数不敏感，因此是今后的发展方向。但现实世界中信息都是模似信息(光線(xiàn)、无線(xiàn)電(diàn)、热、冷等)，模電(diàn)是不可(kě)能(néng)淘汰的，但就一个系统而言模電(diàn)部分(fēn)可(kě)能(néng)会减少。理(lǐ)想构成為(wèi)：模似输入——AD采样(数字化)——数字处理(lǐ)——DA转换——模似输出。
三、肖特基二极管和快恢复二极管又(yòu)什么區(qū)别
快恢复二极管是指反向恢复时间很(hěn)短的二极管(5us以下)，工艺上多(duō)采用(yòng)掺金措施，结构上有(yǒu)采用(yòng)PN结型结构，有(yǒu)的采用(yòng)改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管(1-2V)，反向耐压多(duō)在1200V以下。从性能(néng)上可(kě)分(fēn)為(wèi)快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间為(wèi)数百纳秒(miǎo)或更長(cháng)，后者则在100纳秒(miǎo)以下。
肖特基二极管是以金属和半导體(tǐ)接触形成的势垒為(wèi)基础的二极管，简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode)，具有(yǒu)正向压降低(0.4--0.5V)、反向恢复时间很(hěn)短(10-40纳秒(miǎo))，而且反向漏電(diàn)流较大，耐压低，一般低于150V，多(duō)用(yòng)于低電(diàn)压场合。
这两种管子通常用(yòng)于开关電(diàn)源。
肖特基二极管和快恢复二极管區(qū)别：前者的恢复时间比后者小(xiǎo)一百倍左右，前者的反向恢复时间大约為(wèi)几纳秒(miǎo)~!
前者的优点还有(yǒu)低功耗，大電(diàn)流，超高速~!電(diàn)气特性当然都是二极管阿~!
快恢复二极管在制造工艺上采用(yòng)掺金,单纯的扩散等工艺,可(kě)获得较高的开关速度,同时也能(néng)得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用(yòng)在逆变電(diàn)源中做整流元件.
肖特基二极管： 反向耐压值较低40V-50V，通态压降0.3-0.6V，小(xiǎo)于10nS的反向恢复时间。它是具有(yǒu)肖特基特性的“金属半导體(tǐ)结”的二极管。其正向起始電(diàn)压较低。其金属层除材料外，还可(kě)以采用(yòng)金、钼、镍、钛等材料。其半导體(tǐ)材料采用(yòng)硅或砷化镓，多(duō)為(wèi)N型半导體(tǐ)。这种器件是由多(duō)数载流子导電(diàn)的，所以，其反向饱和電(diàn)流较以少数载流子导電(diàn)的PN结大得多(duō)。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅為(wèi)RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理(lǐ)想器件。其工作频率可(kě)达100GHz。并且，MIS(金属-绝缘體(tǐ)-半导體(tǐ))肖特基二极管可(kě)以用(yòng)来制作太阳能(néng)電(diàn)池或发光二极管。
快恢复二极管：有(yǒu)0.8-1.1V的正向导通压降，35-85nS的反向恢复时间，在导通和截止之间迅速转换，提高了器件的使用(yòng)频率并改善了波形。快恢复二极管在制造工艺上采用(yòng)掺金,单纯的扩散等工艺,可(kě)获得较高的开关速度,同时也能(néng)得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用(yòng)在逆变電(diàn)源中做整流元件.
四、运放与比较器區(qū)别
运算放大器与专用(yòng)比较器在变频器主控板的控電(diàn)路中比较常见，它的作用(yòng)也不用(yòng)我去形容了，做这行的都比我清楚。
1、 运放可(kě)以连接成為(wèi)比较输出，比较器就是比较。那么市面上為(wèi)何单独出售两种产品，他(tā)们有(yǒu)相同和不同之处是什么呢(ne)?
2、 比较器输出一般是OC便于電(diàn)平转换;比较器没有(yǒu)频补，SLEW RATE比同级运放大，但接成放大器易自激。
比较器的开环增益比一般放大器高很(hěn)多(duō)，因此比较器正负端小(xiǎo)的差异就引起输出端变化。
3、 频响是一方面，另处运放当比较器时输出不稳定，不一定能(néng)满足后级逻辑電(diàn)路的要求。
4、 比较器為(wèi)集電(diàn)极开路输出，容易输出TTL電(diàn)平，而运放有(yǒu)饱和压降，使用(yòng)不便。
关于运算放大器与专用(yòng)比较器的區(qū)别可(kě)分(fēn)為(wèi)以下几点：
1、 比较器的翻转速度快，大约在NS数量级，而运放翻转速度一般為(wèi)US数量级(特殊高速运放除外)
2、 运放可(kě)以输入负反馈電(diàn)路，而比较器不能(néng)使用(yòng)负反馈，虽然比较器也有(yǒu)同相和反相两个输入端，便因為(wèi)其内部没有(yǒu)相位补偿電(diàn)路，如果输入负反馈，電(diàn)路不能(néng)稳定工作，内部无相位补偿電(diàn)路，这也是比较器比运放速度快的原因。
3、 运放输入初级一般采用(yòng)推挽電(diàn)路，双极性输出，而多(duō)数比较器输出极為(wèi)集電(diàn)级开路结构，所以需要上拉電(diàn)阻，单极性输出，容易和数字電(diàn)路连接。
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