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| |  | | | | | | HCPL-316J特性
HCPL-316J是由Agilent公司生产的一种IGBT门极驱动光耦合器，其内部集成集电极发射极电压欠饱和检测电路及故障状态反馈电路，为驱动电路的可靠工作提供了保障。其特性为：兼容CMOS/TYL电平；光隔离，故障状态反馈；开关时间最大500ns；“软”IGBT关断；欠饱和检测及欠压锁定保护；过流保护功能；宽工作电压范围(15～30V)；用户可配置自动复位、自动关闭。 DSP与该耦合器结合实现IGBT的驱动，使得IGBT VCE欠饱和检测结构紧凑，低成本且易于实现，同时满足了宽范围的安全与调节需要。
HCPL-316J保护功能的实现
HCPL-316J内置丰富的IGBT检测及保护功能，使驱动电路设计起来更加方便，安全可靠。其中下面详述欠压锁定保护(UVLO) 和过流保护两种保护功能的工作原理：
(1)IGBT欠压锁定保护(UVLO)功能
在刚刚上电的过程中，芯片供电电压由0V逐渐上升到最大值。如果此时芯片有输出会造成IGBT门极电压过低，那么它会工作在线性放大区。HCPL316J芯片的欠压锁定保护的功能(UVLO)可以解决此问题。当VCC与VE之间的电压值小于12V时，输出低电平，以防止IGBT工作在线性工作区造成发热过多进而烧毁。示意图详见图1中含UVLO部分。
图1 HCPL-316J内部原理图
驱动电路的主要逻辑部件是芯片HCPL-316J。它控制IGBT管的导通、关断并且保护IGBT。它的输出功能可以简略的用下面的逻辑功能表来描述。(详见表1)
(2)IGBT过流保护功能
HCPL-316J具有对IGBT的过流保护功能，它通过检测IGBT的导通压降来实施保护动作。同样从图上可以看出，在其内部有固定的7V电平，在检测电路工作时，它将检测到的IGBT C～E极两端的压降与内置的7V电平比较，当超过7V时，HCPL-316J芯片输出低电平关断IGBT，同时，一个错误检测信号通过片内光耦反馈给输入侧，以便于采取相应的解决措施。在IGBT关断时，其C～E极两端的电压必定是超过7V的，但此时，过流检测电路失效，HCPL-316J芯片不会报故障信号。实际上，由于二极管的管压降，在IGBT的C～E 极间电压不到7V时芯片就采取保护动作。
驱动电路方案设计
表1 HCPL-316J逻辑功能表
表格中最后一列为输出。当输出为High时IGBT导通，否则IGBT关断。IGBT导通需要同时具备最后一行的五个条件，缺一不可，即同相输入为高；反相输入为低；欠压保护功能无效；未检测到IGBT故障，无故障反馈信号或故障反馈信号已被清除。
根据上述输出控制功能，设计电路如图2。
图2 IGBT驱动电路
当HCPL-316J输出端VOUT输出为高电平时，推挽电路上管(T1)导通，下管(T2)截止， 三端稳压块LM7915输出端加在IGBT门极(VG1)上，IGBT VCE为15V，IGBT导通。当HCPL-316J输出端VOUT输出为低电平时，上管(T1)截止，下管(T1)导通，VCE为-9V，IGBT关断。以上就是IGBT的开通关断过程。
整个电路板的作用相当于一个光耦隔离放大电路。它的核心部分是芯片HCPL-316J，其中由控制器(DSP-TMS320F2812)产生XPWM1及XCLEAR*信号输出给HCPL-316J，同时HCPL-316J产生的IGBT故障信号FAULT*给控制器。同时在芯片的输出端接了由NPN和PNP组成的推挽式输出电路,目的是为了提高输出电流能力，匹配IGBT驱动要求。
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| | | | | | | | | | 作为通信、工业和消费类应用模拟接口零组件的领先供应商，Avago Technologies日前宣布推出针对 电机控制和 电流感测应用的新款精密型 光学隔离放大器。ACPL-790B、ACPL-790A和ACPL-7900器件可改善Avago隔离 放大器组合产品的精确性和响应时间，同时还采用更为小巧的封装设计，适于紧凑型应用领域。高精度的隔离放大器是感测交流和无刷直流电动机驱动器、工业变频器、伺服电机驱动器、风力发电机、太阳能电池板发电系统以及通用模拟隔离器电流和电压的理想之选。
当电流在电机驱动器执行过程中通过外部电阻时，ACPL-790B/790A/7900隔离放大器即可感测到由此而产生的模拟电压降，并安全地在光隔离屏障的另一端产生输出电压。基于霍尔效应技术和电流互感器技术的解决方案受限于因温度波动而引起的电气参数变化，并需要在设计中采用较大的封装结构，相比之下，这些器件不愧为具有竞争性的解决方案。ACPL-790B精确型隔离放大器可提供高达0.5%的增益精度、200kHz带宽和1.6μs的快速响应时间，以便捕获短路和过载情况下的瞬态信号。这些器件采用5V单相电源供电，兼容于3.3V输出电压。这一性能体现于一个适用于自动化装配的紧凑型DIP-8封装结构中，符合全球安全法规标准。
ACPL-790B隔离放大器
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ACPL-790B/790A/7900的其他产品特点：
1. 不同的高增益误差选择：±0.5%(ACPL-790B)、±1%(ACPL-790A)和±3%(ACPL-7900)
2. 扩展的温度范围：-40℃至105℃
3. 符合美国安全标准UL 1577的1分钟5000有效电压等级、IEC/EN/DIN EN 60747-5-5和加拿大标准协会工业安全标准的要求
4. 15kV/μs共模瞬态抑制能力可减小电机控制应用中的转矩波动
5. Σ-Δ模数转换技术可针对电机不同相位进行精确型电流测量 6. 60分贝的信噪比(SNR)可满足电机控制高噪环境下的稳定操作需求 |
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| | | | | | | | | | | | 变频器工作原理
1、基本概念
（1） VVVF 改变电压、改变频率（Variable Voltage and Variable Frequency）的缩写。
（2） CVCF 恒电压、恒频率（Constant Voltage and Constant Frequency）的缩写。
各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz）。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC），我们把实现这种转换的装置称为“变频器”（inverter）。
变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。汽车上使用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。
2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？
r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm。例如：4极电机 60Hz 1,800 [r/min]，4极电机 50Hz 1,500 [r/min]，电机的旋转速度同频率成比例。
本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地取决于电机的极数和频率。电机的极数是固定不变的。由于极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以不适合改变极对数来调节电机的速度。另外，频率是电机供电电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。
n = 60f/p，n: 同步速度，f: 电源频率 ，p: 电机极数，改变频率和电压是最优的电机控制方法。如果仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，该问题就非常突出。为了防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压，例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。
3、关于散热的问题
如果要正确的使用变频器, 必须认真地考虑散热的问题。变频器的故障率随温度升高而成指数的上升。使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10度，变频器使用寿命减半。因此，我们要重视散热问题啊！在变频器工作时，流过变频器的电流是很大的, 变频器产生的热量也是非常大的，不能忽视其发热所产生的影响。
通常，变频器安装在控制柜中。我们要了解一台变频器的发热量大概是多少，可以用以下公式估算： 发热量的近似值＝ 变频器容量（KW）×55 [W]在这里, 如果变频器容量是以恒转矩负载为准的(过流能力150% * 60s) 如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器, 并且也在柜子里面, 这时发热量会更大一些。电抗器安装在变频器侧面或测上方比较好。这时可以用估算: 变频器容量（KW）×60 [W]因为各变频器厂家的硬件都差不多, 所以上式可以针对各品牌的产品. 注意： 如果有制动电阻的话，因为制动电阻的散热量很大， 因此最好安装位置最好和变频器隔离开， 如装在柜子上面或旁边等。那么, 怎样采能降低控制柜内的发热量呢? 当变频器安装在控制机柜中时，要考虑变频器发热值的问题。根据机柜内产生热量值的增加，要适当地增加机柜的尺寸。因此，要使控制机柜的尺寸尽量减小，就必须要使机柜中产生的热量值尽可能地减少。如果在变频器安装时，把变频器的散热器部分放到控制机柜的外面，将会使变频器有70％的发热量释放到控制机柜的外面。由于大容量变频器有很大的发热量，所以对大容量变频器更加有效。还可以用隔离板把本体和散热器隔开, 使散热器的散热不影响到变频器本体。这样效果也很好。变频器散热设计中都是以垂直安装为基础的，横着放散热会变差的! 关于冷却风扇一般功率稍微大一点的变频器， 都带有冷却风扇。同时，也建议在控制柜上出风口安装冷却风扇。进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜。 注意控制柜和变频器上的风扇都是要的，不能谁替代谁。
另外，散热问题还要注意以下两个问题：
（1）在海拔高于1000m的地方，因为空气密度降低，因此应加大柜子的冷却风量以改善冷却效果。理论上变频器也应考虑降容，1000m每-5%。但由于实际上因为设计上变频器的负载能力和散热能力一般比实际使用的要大， 所以也要看具体应用。 比方说在1500m的地方，但是周期性负载，如电梯，就不必要降容。
（2）开关频率：变频器的发热主要来自于IGBT，IGBT的发热有集中在开和关的瞬间。 因此开关频率高时自然变频器的发热量就变大了。有的厂家宣称降低开关频率可以扩容， 就是这个道理。
4、矢量控制是怎样使电机具有大的转矩的？
（1）转矩提升：此功能增加变频器的输出电压，以使电机的输出转矩和电压的平方成正比的关系增加，从而改善电机的输出转矩。改善电机低速输出转矩不足的技术,使用"矢量控制"，可以使电机在低速,如(无速度传感器时)1Hz（对4极电机，其转速大约为30r/min）时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩（最大约为额定转矩的150％）。对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足，变频器中需要通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。变频器的这个功能叫做"转矩提升"（*1）。转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压，电机转矩并不能和其电流相对应的提高。因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量（如励磁分量）。"矢量控制"把电机的电流值进行分配，从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量（如励磁分量）的数值。"矢量控制"可以通过对电机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增加电流的情况下，允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。
5、变频器制动的有关问题
（1） 制动的概念:指电能从电机侧流到变频器侧（或供电电源侧）,这时电机的转速高于同步转速.负载的能量分为动能和势能. 动能(由速度和重量确定其大小）随着物体的运动而累积。当动能减为零时，该事物就处在停止状态。机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和能消耗掉。对于变频器，如果输出频率降低，电机转速将跟随频率同样降低。这时会产生制动过程. 由制动产生的功率将返回到变频器侧。这些功率可以用电阻发热消耗。在用于提升类负载,在下降时, 能量(势能)也要返回到变频器(或电源)侧,进行制动.这种操作方法被称作"再生制动"，而该方法可应用于变频器制动。在减速期间，产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到变频器电源侧的方法叫做"功率返回再生方法"。在实际中，这种应用需要"能量回馈单元"选件。
（2）怎样提高制动能力？
为了用散热来消耗再生功率，需要在变频器侧安装制动电阻。为了改善制动能力，不能期望靠增加变频器的容量来解决问题。请选用"制动电阻"、"制动单元"或"功率再生变换器"等选件来改善变频器的制动容量
6、当电机的旋转速度改变时，其输出转矩会怎样？
（1）： 工频电源由电网提供的动力电源（商用电源）
（2）： 起动电流当电机开始运转时，变频器的输出电流变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动。
我们经常听到下面的说法："电机在工频电源供电时（*1）时，电机的起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些"。如果用大的电压和频率起动电机，例如使用工频电网直接供电，就会产生一个大的起动冲击（大的起动电流 (*2) ）。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机产生的转矩要小于工频电网供电的转矩值。所以变频器驱动的电机起动电流要小些。通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减些减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。当变频器调速到大于60Hz频率时，电机的输出转矩将降低。通常的电机是按50Hz(60Hz)电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te,P<=Pe) 变频器输出频率大于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。当电机以大于60Hz频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止电机输出转矩的不足。举例，电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速(P=Ue*Ie)。
变频器的控制方式
低压通用变频输出电压为110～660V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式经历了以下四代。
1．U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式
其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。
2．电压空间矢量(SVPWM)控制方式
它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。
3．矢量控制(VC)方式
矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流)，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。
矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。
4．直接转矩控制(DTC)方式
1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。
5．矩阵式交—交控制方式
VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是：
——控制定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；
——自动识别(ID)依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别；
——算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；
——实现Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制。
矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应(<2ms)，很高的速度精度(±2％，无PG反馈)，高转矩精度(<＋3％)；同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时(包括0速度时)，可输出150％～200％转矩。
富士变频器故障及维修
1 引言
本人在几年前曾接触过大量富士G/P9、G/P11系列低压通用变频器，在故障判断与处理上略有心得;由于当时没有及时形成详细日志，许多心得已被时间冲刷得干净，故有必要及时记下此小札，以飨业界广大从事工控的朋友。
无论是G/P9系列还是G/P11系列的低压通用变频器在发生保护动作时，作为工程师或技术人员，首先要参照该变频器的说明手册进行判断和处理，在问题依然不能解决的情况下，参考此文章才会对大家有所帮助。
2 常见故障及判断
(1) OC报警
键盘面板LCD显示:加、减、恒速时过电流。
对于短时间大电流的OC报警，一般情况下是驱动板的电流检测回路出了问题，模块也可能已受到冲击(损坏)，有可能复位后继续出现故障，产生的原因基本是以下几种情况:电机电缆过长、电缆选型临界造成的输出漏电流过大或输出电缆接头松动和电缆受损造成的负载电流升高时产生的电弧效应。
小容量(7.5G11以下)变频器的24V风扇电源短路时也会造成OC3报警，此时主板上的24V风扇电源会损坏，主板其它功能正常。若出现“1、OC2”报警且不能复位或一上电就显示“OC3”报警，则可能是主板出了问题;若一按RUN键就显示“OC3”报警，则是驱动板坏了。
(2) OLU报警
键盘面板LCD显示:变频器过负载。
当G/P9系列变频器出现此报警时可通过三种方法解决:首先修改一下“转矩提升”、“加减速时间”和“节能运行”的参数设置;其次用卡表测量变频器的输出是否真正过大;最后用示波器观察主板左上角检测点的输出来判断主板是否已经损坏。
(3) OU1报警
键盘面板LCD显示:加速时过电压。
当通用变频器出现“OU”报警时，首先应考虑电缆是否太长、绝缘是否老化，直流中间环节的电解电容是否损坏，同时针对大惯量负载可以考虑做一下电机的在线自整定。另外在启动时用万用表测量一下中间直流环节电压，若测量仪表显示电压与操作面板LCD显示电压不同，则主板的检测电路有故障，需更换主板。当直流母线电压高于780VDC时，变频器做OU报警;当低于350VDC时，变频器做欠压LU报警。
(4) LU报警
键盘面板LCD显示:欠电压。
如果设备经常“LU欠电压”报警，则可考虑将变频器的参数初始化(H03设成1后确认)，然后提高变频器的载波频率(参数F26)。若E9设备LU欠电压报警且不能复位，则是(电源)驱动板出了问题。
(5) EF报警
键盘面板LCD显示:对地短路故障。
G/P9系列变频器出现此报警时可能是主板或霍尔元件出现了故障。
(6) Er1报警
键盘面板LCD显示:存贮器异常。
关于G/P9系列变频器“ER1不复位”故障的处理:去掉FWD—CD短路片，上电、一直按住RESET键下电，知道LED电源指示灯熄灭再松手;然后再重新上电，看看“ER1不复位”故障是否解除，若通过这种方法也不能解除，则说明内部码已丢失，只能换主板了。
(7) Er7报警
键盘面板LCD显示:自整定不良。
G/P11系列变频器出现此故障报警时，一般是充电电阻损坏(小容量变频器)。另外就是检查内部接触器是否吸合(大容量变频器，30G11以上;且当变频器带载输出时才会报警)、接触器的辅助触点是否接触良好;若内部接触器不吸合可首先检查驱动板上的1A保险管是否损坏。也可能是驱动板出了问题—可检查送给主板的两芯信号是否正常。
(8) Er2报警
键盘面板LCD显示:面板通信异常。
11kW以上的变频器当24V风扇电源短路时会出现此报警(主板问题)。对于E9系列机器，一般是显示面板的DTG元件损坏，该元件损坏时会连带造成主板损坏，表现为更换显示面板后上电运行时立即OC报警。而对于G/P9机器一上电就显示“ER2”报警，则是驱动板上的电容失效了。
(9) OH1过热报警
键盘面板LCD显示:散热片过热。
OH1和OH3实质为同一信号，是CPU随机检测的，OH1(检测底板部位)与OH3(检测主板部位)模拟信号串联在一起后再送给CPU，而CPU随机报其中任一故障。出现“OH1”报警时，首先应检查环境温度是否过高，冷却风扇是否工作正常，其次是检查散热片是否堵塞(食品加工和纺织场合会出现此类报警)。若在恒压供水场合且采用模拟量给定时，一般在使用800Ω电位器时容易出现此故障;给定电位器的容量不能过小，不能小于1kΩ;电位器的活动端接错也会出现此报警。若大容量变频器(30G11以上)的220V风扇不转时，肯定会出现过热报警，此时可检查电源板上的保险管FUS2(600V，2A)是否损坏。
当出现“OH3”报警时，一般是驱动板上的小电容因过热失效，失效的结果(症状)是变频器的三相输出不平衡。因此，当变频器出现“OH1”或
OH3”时，可首先上电检查变频器的三相输出是否平衡。
对于OH过热报警，主板或电子热计出现故障的可能性也存在。G/P11系列变频器电子热计为模拟信号，G/P9系列变频器电子热计为开关信号。
(10) 1、OH2报警与OH2报警
对G/P9系列机器而言，因为有外部报警定义存在(E功能)，当此外部报警定义端子没有短接片或使用中该短路片虚接时，会造成OH2报警;当此时若主板上的CN18插件(检测温度的电热计插头)松动，则会造成“1、OH2”报警且不能复位。检查完成后，需重新上电进行复位。
(11) 低频输出振荡故障
变频器在低频输出(5Hz以下)时，电动机输出正/反转方向频繁脉动，一般是变频器的主板出了问题。
(12) 某个加速区间振荡故障
当变频器出现在低频三相不平衡(表现电机振荡)或在某个加速区间内振荡时，我们可尝试一下修改变频器的载波频率(降低)，可能会解决问题。
(13) 运行无输出故障
此故障分为两种情况:一是如果变频器运行后LCD显示器显示输出频率与电压上升，而测量输出无电压，则是驱动板损坏;二是如果变频器运行后LCD显示器显示的输出频率与电压始终保持为零，则是主板出了问题。
(14) 运行频率不上升故障
即当变频器上电后，按运行键，运行指示灯亮(键盘操作时)，但输出频率一直显示“0.00”不上升，一般是驱动板出了问题，换块新驱动板后即可解决问题。但如果空载运行时变频器能上升到设定的频率，而带载时则停留在1Hz左右，则是因为负载过重，变频器的“瞬时过电流限制功能”起作用，这时通过修改参数解决;如F09→3，H10→0，H12→0，修改这三个参数后一般能够恢复正常。
(15) 操作面板无显示故障
G/P9系列出现此故障时有可能是充电电阻或电源驱动板的C19电容损坏，对于大容量G/P9系列的变频器出现此故障时也可能是内部接触器不吸合造成。对于G/P11小容量变频器除电源板有问题外，IPM模块上的小电路板也可能出了问题;30G11以上容量的机器，可能是电源板的为主板提供电源的保险管FUS1损坏，造成上电无显示的故障。当主板出现问题后也会造成上电无显示故障。
3 应用中的一些参数设置
(1)当现场应用中需要一台三相220V输出(50Hz)的变频器，而手头只有一台同功率的380V变频器时，我们可以根据V/F变频器的基本原理将参数F04(基本频率1)修改为90Hz，参数F03(最高频率1)修改为50Hz，参数F05(额定电压)保持出厂设定，这时就可以满足现场需要。在应用此设置时，注意要将自动节能运行(参数H10)关闭，且转矩提升(参数F09)设置成0。
(2)当G/P9系列变频器出现在某个频率区段内电机振动问题(轻微三相不平衡)时，可调整转矩提升曲线的参数设置，这时能够减轻振动或改变振动的频段;再通过调整载波频率,降低为2kHz，基本可以解决问题。
(3)低压通用变频器一般都具有“瞬时过电流限制”功能，即当负载过重，变频器的电流上升过快时，变频器自动降低(或限制)频率输出，而这种情况在某些使用场合是不允许发生的自动降频运行的情况，只能将这种功能关掉;为了保护电动机和变频器，通过参数设置尽量减小突变电流，如将F09先设成0.0(也可先设成2.0再比较两种设定电流的大小)，节能运行关掉(H10设成0)，为了防止恒转矩负载低电压启动时造成过电流，我们还要选择合适的加/减速度曲线，如将H07设成0。
(4)当变频器出现“OL1”报警时，直接解决为调整过载的动作值(不建议使用)，为了从根本上解决问题，又能起到过载的保护作用，我们可调整参数F09设为2(风机的合适点为0.1，水泵的合适点为0.8;一般设为2时电流要比设为0.0时要小)，另外将节能运行关掉(参数H10设为0)。
(5)G/P11系列变频器在拖动大惯量负载时，很容易报OU2恒速过电压故障，适当修改减速时间参数F08，制动转矩参数F41设成0，节能运行参数H10设成0。
(6)在希望设备以点动频率输出时，注意要先将JOG—CM置为ON，且在JOG—CM变为OFF之前，置FWD—CM或REV—CM为ON，设备才能按C20参数设定的点动频率运行。其特点是:在设备点动运行(无论匀速、升速或降速)期间，即使JOG—CM信号为OFF，变频器点动运行的状态按给定的Run、Stop信号为准。
4 故障判断实例
一台FRN11P11S-4CX设备故障为上电立即(有时为几秒)显示OC3报警，并且复位动作不正常(有时能复位有时不能复位)。将一台故障情况为带载运行时显示OH1、OH3的CPU板替换上之后，该设备故障情况为上电立即显示OC1报警—可以复位，几秒后又显示OL2报警—不能复位;而将此设备的主板换到运行时显示OH1、OH3的机体(7.5P11)上时，能正常运行也不报警。说明该设备的主板末坏，是电源驱动板坏了;而显示OH1、OH3报警的7.5P11的机器为主板有问题，驱动板没问题。
5 驱动板与主板的替换问题
(1) 7.5G11～18.5P11功率等级系列，P型变频器与小一级容量的G型变频器的容量的驱动板可以互换;
(2) 在更换不同功率的E型变频器的主板时，先进入F00功能代码之后，同时按住Stop、Run和Pro键进入U参数(THR与CM端子必须短接且FWD与CM断开)，选择与该变频器主体同容量的主控程序参数设置;其次F01～F06参数也应按要求修改或确认，步骤同F00;当修改完U参数后，一定要记得重新恢复出厂设置以保存修改完的U参数。
(3) 不同容量的G/P型主板在某一容量范围内(30kW以下是同一规格尺寸，30kW以上是同一规格尺寸)可以互换，其修改主控程序内的C参数，步骤与E型机器修改大同小异。
6 一些外部硬件配置时需注意的问题
(1) 直流电抗器和交流进线电抗器
直流电抗器并不能完全替代交流进线电抗器。直流电抗器的主要作用是提高功率因数和对中间直流环节的电容提供保护;但在三相进线电压严重不平衡或该电网内有可控硅负载的场合，进线电抗器的优势就明显体现出来:它主要保护电源对整流桥和充电电阻的冲击。对于小功率(7.5kW以下)，单独用进线电抗器要比用直流电抗器的效果好得多。
(2) 输出电抗器和OFL滤波器
在实际应用中，许多客户在选用变频器时都配置了一台输出电抗器，主要是抑制输出侧的漏电流，尤其在输出电缆较长的场合，如电潜泵的应用。OFL滤波器不是一台简单的输出电抗器，它内部有LC回路，不但可以抑制输出侧的漏电流，而且可以稳定电动机的端电压和抑制输出侧对外界的干扰。由于OFL滤波器价格昂贵、需从国外订货，一般在输出配线很长又不允许对外界干扰的使用场合可以建议用户采用输出电抗器和ACL电抗器配合使用(ACL电抗器应安装在变频器的输出侧)。
7 一拖多问题
在此提到一拖多是指一台变频器同时驱动多台电动机，如纺织场合的绕丝辊。多台电动机同时被一台变频器拖动，需要满足一定的条件:如电动机的型号必须相同，每台电动机拖动的相同负载在同一时间内的工艺要求相同。对于变频器而言，根据电流原则需适当增加变频器的选型(容量增加及P型改G型)、适当延长变频器的加减速时间，以防瞬时过电流限制功能动作或OC报警;在外围硬件配置上，应增加一台输出电抗器来降低运行时的漏电流。
8 结束语
本文是作者对富士变频器应用中所出现的一些故障现象及其对故障处理经验的总结，同时也如何正确使用变频器作了论述，可供同行们参考。
变频器入门
１．变频器调速原理
我们知道，交流电动机的同步转速表达式位：
n＝60 f(1－s)/p (1)
式中：
n———异步电动机的转速；
f———异步电动机的频率；
s———电动机转差率；
p———电动机极对数。
由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。
２．变频器的分类
（１）按应用场合分为：简易型，通用型，风机水泵型，矢量控制型，电梯专用型，注塑机专用型，高频变频器，高压变频器以及其它专用型．
（２）按主电路工作方式分为：电压型变频器与电流型变频器．
（３）按开关方式分为：PAM控制变频器，PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器．
（４）按工作原理分为：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．
（５）按相制分为：单相与三相．
（６）按电压等级分为：１１０Ｖ／２２０Ｖ／３８０Ｖ／４６０Ｖ／６６０Ｖ／高压
３．变频器基本应用
安装好变频器，接上电源及马达，要想马达动起来，需给变频一个频率指令及一个运转指令：
（１）频率指令，由键盘上下键，键盘电位器，外部端子，通讯等控制．
（２）运转指令，由键盘启动键，外部端子，通讯等控制．
以上缺一不可！
变频器基础讲座（1-9）
变频器基础讲座（一）--变频的基本概念
1.什么是变频器？
VVVF－改变电压、改变频率（Variable Voltage and Variable Frequency）的缩写。
CVCF－恒电压、恒频率（Constant Voltage and Constant Frequency）的缩写
各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均为400V/50Hz或200V/60Hz（50Hz），等等。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作"变频器"。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC）。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为"inverter"(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫"inverter"，故该产品本身就被命名为"inverter"，即：变频器 变频器也可用于家电等领域。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。
2. 部分常用术语中英文对照
变频器：inverter (日本常用)，
AC Drive (欧美常用)
Frequency Converter (欧州常用)
变流器 converters
整流 rectifying-rectification
整流器 rectifier
逆变 inverting-inversion
逆变器 inverter
转矩脉动 torque pulsation
脉宽调制 (PWM) pulse width modulation
谐波 harmonic
矢量控制(VC) vector control
直接转矩控制(DTC) direct torque control
四象限运行 Four quadrant operation
再生(制动) Regeneration
直流制动 d.c braking
漏电流 leak current
滤波器 filter
电抗器 reactor
电位器 potentiometer
编码器encoder, PLG (pulse generator)
定子 stator
转子 rotor
3. 变频器和软启动器
变频器：变频变压。主要作用是调速，节能和软起动。
软启动器：仅改变电压。主要作用是降低起动电流和冲击。
变频器基础讲座（二）--变频器的基本运行原理
1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？
*1: r/min－电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm. 例如：2极电机 50Hz 3000 [r/min]
4极电机 50Hz 1500 [r/min]
电机的旋转速度同频率成比例，本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以一般不适和通过改变该值来调整电机的
速度。
另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。
n = 60f/p
n: 同步速度 f: 电源频率 p: 电机极对数
改变频率和电压是最优的电机控制方法，如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz，这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V
2. 当电机的旋转速度（频率）改变时，其输出转矩会怎样？
*1: 工频电源 由电网提供的动力电源（商用电源）
*2: 起动电流 当电机开始运转时，变频器的输出电流
变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动，电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。
通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。
通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。
3. 当变频器调速到大于50Hz频率时，电机的输出转矩将降低，通常的电机是按50Hz电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te, P<=Pe)
变频器输出频率大于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。当电机以大于50Hz频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止电机输出转矩的不足。
举例，电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速. (P=Ue*Ie)
4. 变频器50Hz以上的应用情况
大家知道, 对一个特定的电机来说, 其额定电压和额定电流是不变的. 如变频器和电机额定值都是: 15kW/380V/30A, 电机可以工作在50Hz以上，当转速为50Hz时, 变频器的输出电压为380V, 电流为30A. 这时如果增大输出频率到60Hz, 变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A. 很显然输出功率不变. 所以我们称之为恒功率调速.这时的转矩情况怎样呢?
因为P=wT (w:角速度, T:转矩). 因为P不变, w增加了, 所以转矩会相应减小.我们还可以再换一个角度来看:电机的定子电压 U = E + I*R (I为电流, R为电子电阻, E为感应电势)，可以看出, U,I不变时, E也不变.而E = k*f*X, (k:常数, f: 频率, X:磁通), 所以当f由50-->60Hz时, X会相应减小，对于电机来说, T=K*I*X, (K:常数, I:电流, X:磁通), 因此转矩T会跟着磁通X减小而减小.同时, 小于50Hz时, 由于I*R很小, 所以U/f=E/f不变时, 磁通(X)为常数. 转矩T和电流成正比. 这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力. 并称为恒转矩调速(额定电流不变-->最大转矩不变)
结论: 当变频器输出频率从50Hz以上增加时, 电机的输出转矩会减小.
5. 其他和输出转矩有关的因素
发热和散热能力决定变频器的输出电流能力，从而影响变频器的输出转矩能力。
载波频率: 一般变频器所标的额定电流都是以最高载波频率, 最高环境温度下能保证持续输出的数值. 降低载波频率, 电机的电流不会受到影响。但元器件的发热会减小。
环境温度：就象不会因为检测到周围温度比较低时就增大变频器保护电流值.
海拔高度: 海拔高度增加, 对散热和绝缘性能都有影响.一般1000m以下可以不考虑. 以上每1000米降容5%就可以了.
6. 矢量控制是怎样改善电机的输出转矩能力的？
转矩提升：此功能增加变频器的输出电压（主要是低频时），以补偿定子电阻上电压降引起的输出转矩损失，从而改善电机的输出转矩。改善电机低速输出转矩不足的技术，使用"矢量控制"，可以使电机在低速,如(无速度传感器时)1Hz（对4极电机，其转速大约为30r/min）时的输出转矩可以达到
电机在50Hz供电输出的转矩（最大约为额定转矩的150％）。对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足，变频器中需要通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。变频器的这个功能叫做"转矩提升"。
转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压，电机转矩并不能和其电流相对应的提高。 因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量（如励磁分量）。
矢量控制：把电机的电流值进行分配，从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量（如励磁分量）的数值。"矢量控制"可以通过对电机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增加电流的情况下，允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。
变频器基础讲座（三）--变频器制动的情况
1. 再生制动的概念
指电能从电机侧流到变频器侧（或供电电源侧）,这时电机的转速高于同步转速.负载的能量分为动能和势能. 动能(由速度和重量确定其大小)随着物体的运动而累积。当动能减为零时，该事物就处在停止状态。
机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和能消耗掉。 对于变频器，如果输出频率降低，电机转速将跟随频率同样降低。这时会产生制动过程. 由制动产生的功率将返回到变频器侧，使直流侧的电压升高。这些能量可以通过变频器本身的发热消耗，如果不够的化，还需要用电阻发热消耗。
制动产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到变频器电源侧的方法叫做"功率返回再生方法"。在实际中，这种应用需要"能量回馈单元"选件。
2.直流制动
减速时，变频器对电机定子注入直流电，通过电机的发热来消耗能量， 改善制动效果。直流制动也可以用于使电机在零速时停的稳一点，防止受外力作用而使电机转动。
要注意制动制动时间和电压不要设的太大，防止电机过热。
3. 公用直流母线
一般用于工程型变频器，在钢铁、造纸等行业用的较多。多台逆变器使用一个公共的整流和直流环节，技术上有很多优点。但价格较高，用的不多，尤其是中小功率的场合。
变频器基础讲座（四）--电源的频率和电压
1 电源的频率
电源频率同变频器输出频率没有关系，变频器电源侧（输入侧）和电机侧（输出侧）没有联系。由于在变频器中，首先把交流电转换为直流电，所以变频器输出侧不受输入侧电源的影响。
变频器额定供电频率一般为50Hz/60Hz (+/- 5%)。
2. 电源的电压
低压变频器的常用电压等级:在中国, 低于变频器的常用电压等级为: 单相220V, 3相400V，其他地区还有: 单相110V, 3相230V ,3相575V ,3相690V等．
中压变频器的电压等级:中压变频器也经常被被称为高压变频器.常用的电压等级为3kV, 3.3kV, 6kV, 6.6kV. 中国6kV居多。10kV的产品目前还比较少(虽然10kV的电机并不少)
其他:还有一些相对比较专用的电压等级,有的还会用到直流供电, 如矿山, 电力机车等．
3. 注意当使用单相（200V）电源给三相200V的变频器供电时，要考虑下面的几点:
1）. 一般小容量变频器 (<2.2kW)才可以这样做.
2）. 这时输出电压是3相220V, 因此电机要使用3相220V的.
3）. 额定输出电流和最大输出电流可能会减小,具体程度不同的变频器可能会不同.
变频器基础讲座（五）--变频器的散热
1. 如果要正确的使用变频器, 必须认真地考虑散热的问题.
变频器的故障率随温度升高而成指数的上升，使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10度，变频器平均使用寿命减半。
在变频器工作时，流过变频器的电流是很大的, 变频器产生的热量也是非常大的，不能忽视其发热所产生的影响．
通常，变频器安装在控制柜中。我们要了解一台变频器的发热量大概是多少. 可以用以下公式估算:
发热量的近似值＝ 变频器容量（KW）×55 [W]
在这里, 如果变频器容量是以恒转矩负载为准的 (过流能力150% * 60s)，如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器, 并且也在柜子里面, 这时发热量会更大一些。 电抗器安装在变频器侧面或测上方比较好。 这时可以用估算:
变频器容量（KW）×60 [W]
因为各变频器厂家的硬件都差不多, 所以上式可以针对各品牌的产品. 注意： 如果有制动电阻的话，因为制动电阻的散热量很大， 因此最好安装位置最好和变频器隔离开， 如装在柜子上面或旁边等。
2. 怎样降低控制柜内的发热量?
当变频器安装在控制机柜中时，要考虑变频器发热值的问题。根据机柜内产生热量值的增加，要适当地增加机柜的尺寸。因此，要使控制机柜的尺寸尽量减小，就必须要使机柜中产生的热量值尽可能地减少。
如果在变频器安装时，把变频器的散热器部分放到控制机柜的外面，将会使变频器有70％的发热量释放到控制机柜的外面。由于大容量变频器有很大的发热量，所以对大容量变频器更加有效。
还可以用隔离板把本体和散热器隔开, 使散热器的散热不影响到变频器本体。这样效果也很好。
注意：变频器散热设计中都是以垂直安装为基础的，横着放散热会变差的!
3. 关于冷却风扇
一般功率稍微大一点的变频器， 都带有冷却风扇。同时，也建议在控制柜上出风口安装冷却风扇。进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜。 注意控制柜和变频器上的风扇都是要的，不能谁替代谁。
4.其他关于散热的问题
1） 在海拔高于1000m的地方，因为空气密度降低，因此应加大柜子的冷却风量以改善冷却效果。理论上变频器也应考虑降容，每1000m降低5%。但由于实际上因为设计上变频器的负载能力和散热能力一般比实际使用的要大， 所以也要看具体应用。 比方说在1500m的地方，但是周期性负载，如电梯，就不必要降容。
2） 开关频率：变频器的发热主要来自于IGBT， IGBT的发热有集中在开和关的瞬间。 因此开关频率高时自然变频器的发热量就变大了。 有的厂家宣称降低开关频率可以扩容， 就是这个道理。
变频器基础讲座（六）--关于漏电流
Q: 有那些漏电流的形式？ A: 有2种：电机电缆对地漏电流和电缆 Q: 为什么会有漏电流的问题？ A: 不使用变频器时，漏电流一般较小。使用变频器时，因为逆变器的功率模块高速开关，输出电流中有高次谐波的存在。有因为电缆对地、电缆之间存在电感，因此产生了较大的漏电流 （可达不用变频器时的10倍）。
Q: 漏电流和开关频率有和关系？ A: 开关频率越小，漏电流越小。 Q: 漏电流和电机功率的关系？ A: 功率越大，漏电流越大。
Q: 漏电流和接地的关系？ A: 无直接关系。但接地不好会增加触电的可能性。
Q: 漏电流对策有那些？ A: 降低开关频率，是电缆之间，电缆和地的距离增加，增加开关的漏电流设定水平等。
Q: 对变频器的漏电流水平可有什么规定? A: 现在还没有。
变频器基础讲座（七）--重要参数的设定
1 概述
目前，变频交流调速已遍布冶金、电力、铁路、运输、化工、民用等各个领域。在晋城煤业集团使用的采煤机中，也应用了变频器。变频器是利用交流电动机的同步转速随电机电压频率变化而变化的特性而实现电动机调速运行的装置，其中，有几个参数的设定非常重要，将直接影响变频器的合理使用。
2 几个重要参数的设定
2.1 V/f类型的选择
V/f类型的选择包括最高频率、基本频率和转矩类型等。最高频率是变频器-电动机系统可以运行的最高频率。由于变频器自身的最高频率可能较高，当电动机容许的最高频率低于变频器的最高频率时，应按电动机及其负载的要求进行设定。基本频率是变频器对电动机进行恒功率控制和恒转矩控制的分界线，应按电动机的额定电定电压设定。转矩类型指的是负载是恒转矩负载还是变转矩负载。用户根据变频器使用说明书中的V/f类型图和负载的特点，选择其中的一种类型。我们根据电机的实际情况和实际要求，最高频率设定为83.4Hz，基本频率设定为工频50Hz。负载类型：50Hz以下为恒转矩负载，50~83.4Hz为恒功率负载。
2.2 如何调整启动转矩
调整启动转矩是为了改善变频器启动时的低速性能,使电机输出的转矩能满足生产启动的要求。在异步电机变频调速系统中,转矩的控制较复杂.在低频段,由于电阻、漏电抗的影响不容忽略，若仍保持V/f为常数，则磁通将减小，进而减小了电机的输出转矩。为此，在低频段要对电压进行适当补偿以提升转矩。可是，漏阻抗的影响不仅与频率有关，还和电机电流的大小有关，准确补偿是很困难的。近年来国外开发了一些能自行补偿的变频器，但所需计算量大，硬件、软件都较复杂，因此一般变频器均由用户进行人工设定补偿。针对我们所使用的变频器，转矩提升量设定为1%~5%之间比较合适。
2.3 如何设定加、减速时间
电机的运行方程式： 式中：Tt为电磁转矩；T1为负载转矩电机加速度dw/dt取决于加速转矩（Tt,T1），而变频器在启、制动过程中的频率变化率则由用户设定。若电机转动惯量J、电机负载变化按预先设定的频率变化率升速或减速时，有可能出现加速转矩不够，从而造成电机失速，即电机转速与变频器输出频率不协调，从而造成过电流或过电压。因此，需要根据电机转动惯量和负载合理设定加、减速时间，使变频器的频率变化率能与电机转速变化率相协调。检查此项设定是否合理的方法是按经验选定加、减速时间设定。若在启动过程中出现过流，则可适当延长加速时间；若在制动过程中出现过流，则适当延长减速时间；另一方面，加、减速时间不宜设定太长，时间太长将影响生产效率，特别是频繁启、制动时。我们将加速时间设定为15s,减速时间设定为5s。
2.4 频率跨跳
V/f控制的变频器驱动异步电机时，在某些频率段。电机的电流、转速会发生振荡，严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护使得电机不能正常启动，在电机轻载或转动量较小时更为严重。因此变通变频器均备有频率跨跳功能，用户可以根据系统出现振荡的频率点，在V/f曲线上设置跨跳点及跨跳点宽度。当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统正常运行。
2.5 过负载率设置
该设置用于变频器和电动机过负载保护。当变频器的输出电流大于过负载率设置值和电动机额定电流确定的OL设定值时，变频器则以反时限特性进行过负载保护（OL），过负载保护动作时变频器停止输出。 2.6 电机参数的输入
变频器的参数输入项目中有一些是电机基本参数的输入，如电机的功率、额定电压、额定电流、额定转速、极数等。这些参数的输入非常重要，将直接影响变频器中一些保护功能的正常发挥，一定要根据电机的实际参数正确输入，以确保变频器的正常使用。
3 结语
综上所述，虽然制造商在开发、制造变频器时充分考虑了用户的需要，设计了多种可供用户选择的设定、保护和显示功能。但如何充分发挥这些功能，合理使用变频器，仍是用户需要注意的问题，一些项目的设定值仍需摸索，以便用好变频器，充分发挥其在生产中的作用。
变频器基础讲座（八）--过电压的原因及其对策
一、 前 言
变频器在调试与使用过程中经常会遇到各种各样的问题，其中过电压现象最为常见。过电压产生后，变频器为了防止内部电路损坏，其过电压保护功能将动作，使变频器停止运行，导致设备无法正常工作。因此必须采取措施消除过电压，防止故障的发生。由于变频器与电机的应用场合不同，产生过电压的原因也不相同，所以应根据具体情况采取相应的对策。
二、过电压的产生与再生制动
所谓变频器的过电压，是指由于种种原因造成的变频器电压超过额定电压，集中表现在变频器直流母线的直流电压上。正常工作时，变频器直流部电压为三相全波整流后的平均值。若以380V线电压计算，则平均直流电压Ud=1.35U线=513V。在过电压发生时，直流母线上的储能电容将被充电，当电压上升至700V左右时，（因机型而异）变频器过电压保护动作。造成过电压的原因主要有两种：电源过电压和再生过电压。电源过电压是指因电源电压过高而使直流母线电压超过额定值。而现在大部分变频器的输入电压最高可达460V，因此，电源引起的过电压极为少见。本文主要讨论的问题是再生过电压。产生再生过电压主要有以下原因：当大GD2（飞轮力矩）负载减速时变频器减速时间设定过短；电机受外力影响（风机、牵伸机）或位能负载（电梯、起重机）下放。由于这些原因，使电机实际转速高于变频器的指令转速，也就是说，电机转子转速超过了同步转速，这时电机的转差率为负，转子绕组切割旋转磁场的方向与电动机状态时相反，其产生的电磁转矩为阻碍旋转方向的制动转矩。所以电动机实际上处于发电状态，负载的动能被"再生"成为电能。再生能量经逆变部续流二极管对变频器直流储能电容器充电，使直流母线电压上升，这就是再生过电压。因再生过电压的过程中产生的转矩与原转矩相反，为制动转矩，因此再生过电压的过程也就是再生制动的过程。换句话说，消除了再生能量，也就提高了制动转矩。如果再生能量不大，因变频器与电机本身具有20%的再生制动能力，这部分电能将被变频器及电机消耗掉。若这部分能量超过了变频器与电机的消耗能力，直流回路的电容将被过充电，变频器的过电压保护功能动作，使运行停止。为避免这种情况的发生，必须将这部分能量及时的处理掉，同时也提高了制动转矩，这就是再生制动的目的。
三、过电压的防止措施
由于过电压产生的原因不同，因而采取的对策也不相同。对于在停车过程中产生的过电压现象，如果对停车时间或位置无特殊要求，那么可以采用延长变频器减速时间或自由停车的方法来解决。所谓自由停车即变频器将主开关器件断开，让电机自由滑行停止。如果对停车时间或停车位置有一定的要求，那么可以采用直流制动（DC制动）功能。直流制动功能是将电机减速到一定频率后，在电机定子绕组中通入直流电，形成一个静止的磁场。电机转子绕组切割这个磁场而产生一个制动转矩，使负载的动能变成电能以热量的形式消耗于电机转子回路中，因此这种制动又称作能耗制动。在直流制动的过程中实际上包含了再生制动与能耗制动两个过程。这种制动方法效率仅为再生制动的30-60％，制动转矩较小。由于将能量消耗于电机中会使电机过热，所以制动时间不宜过长。而且直流制动开始频率，制动时间及制动电压的大小均为人工设定，不能根据再生电压的高低自动调节，因而直流制动不能用于正常运行中产生的过电压，只能用于停车时的制动。对于减速（从高速转为低速，但不停车）时因负载的GD2（飞轮转矩）过大而产生的过电压，可以采取适当延长减速时间的方法来解决。其实这种方法也是利用再生制动原理，延长减速时间只是控制负载的再生电压对变频器的充电速度，使变频器本身的20%的再生制动能力得到合理利用而已。至于那些由于外力的作用（包括位能下放）而使电机处于再生状态的负载，因其正常运行于制动状态，再生能量过高无法由变频器本身消耗掉，因此不可能采用直流制动或延长减速时间的方法。再生制动与直流制动相比，具有较高的制动转矩，而且制动转矩的大小可以跟据负载所需的制动力矩（即再生能量的高低）由变频器的制动单元自动控制。因此再生制动最适用于在正常工作过程中为负载提供制动转矩。
四、再生制动的方法：
1． 能量消耗型：这种方法是在变频器直流回路中并联一个制动电阻，通过检测直流母线电压来控制一个功率管的通断。在直流母线电压上升至700V左右时，功率管导通，将再生能量通入电阻，以热能的形式消耗掉，从而防止直流电压的上升。由于再生能量没能得到利用，因此属于能量消耗型。同为能量消耗型，它与直流制动的不同点是将能量消耗于电机之外的制动电阻上，电机不会过热，因而可以较频繁的工作。
2．并联直流母线吸收型：适用于多电机传动系统（如牵伸机），在这个系统中，每台电机均需一台变频器，多台变频器共用一个网侧变流器，所有的逆变部并接在一条共用直流母线上。这种系统中往往有一台或数台电机正常工作于制动状态，处于制动状态的电机被其它电动机拖动，产生再生能量，这些能量再通过并联直流母线被处于电动状态的电机所吸收。在不能完全吸收的情况下，则通过共用的制动电阻消耗掉。这里的再生能量部分被吸收利用，但没有回馈到电网中。
3． 能量回馈型：能量回馈型的变频器网侧变流器是可逆的，当有再生能量产生时，可逆变流器将再生能量回馈给电网，使再生能量得到完全利用。但这种方法对电源的稳定性要求较高，一旦突然停电，将发生逆变颠覆。
五、再生制动的应用
一条化纤长丝牵伸生产线，由三台牵伸机组成，分别由三台电机驱动。一辊电机功率22KW、4极，采用蜗杆减速器，速比为25：1；二辊电机功率37KW、4极，蜗杆减速器，速比16：1；三辊电机功率45KW，采用圆柱齿轮减速器，速比6：1。电机分别采用华为TD2000-22KW三垦IHF37K，45K变频器驱动。三台变频器根据牵伸比及速比采用比例控制。它的工作过程是这样的：丝束绕在一辊、二辊、三辊上，由变频器控制三辊之间不同的速度对丝束进行牵伸。开车调试时因牵伸比小，丝束总旦较低，系统开车正常。在投产一段时间后，由于工艺调整，增大了牵伸比及丝束总旦，（牵伸比由工艺决定，总旦通俗的说，就是丝束的粗细及根数多少，总旦越高，丝束越粗。牵伸倍数或总旦越大，三辊对二辊、一辊的拖力越大。）这时出现了问题。开车时间不长，一辊变频器频繁显示SC（过电压防止），二辊变频器偶尔也有这种现象。时间稍长，一辊变频器保护停机，故障显示E006（过电压）。通过对故障现象进行仔细的分析，得出以下结论：由于一辊与二辊之间的牵伸比占总牵伸倍数的70%，而二辊、三辊电机功率均大于一辊，因此一辊电机实际工作于发电状态，它必须产生足够的制动力矩，才能保证牵伸倍数。二辊则根据工艺状况工作于电动与制动状态之间，只有三辊为电动状态。也就是说，一辊变频器若不能将电机产生的再生能量处理掉，它就不能产生足够的制动力矩，那么将会被二辊"拖跑"。被"拖跑"的主要原因在于变频器为防止过电压跳闸而采取的自动提高输出频率的功能（即"SC"失速防止功能）。变频器为了降低再生能量，将会自动增加电机转速，试图降低再生电压，但是因再生能量过高，所以并不能阻止过电压的发生。因此，问题的焦点是必须保证一辊、二辊电机具有足够的制动力矩。增加一辊、二辊电机及变频器容量可以达到这个目的，但这显然是不经济的。而将一辊、二辊产生的过电压及时处理掉，不让变频器的直流电压升高，也能够提供足够的制动力矩。由于在系统设计时未考虑到这点，采用共用直流母线吸收型或能量回馈型的方法已不可能。经仔细论证，只有采用将一辊、二辊变频器各增加一组外接制动单元的方案。经计算选用了两组华为 TDB-4C01-0300制动组件。开车后两组制动单元电阻尤其是一辊制动阻工作频率非常之高，说明我们的分析是正确的。整个系统运行近一年，再也没有发生过过电压现象。
六、结束语
本文详细说明了变频器产生过电压的各种原因及相应的防止措施，讨论了再生制动的几种方式，并通过应用实例对过电压的防止及再生制动的应用进行了仔细的分析。结果证明，再生制动功能是解决过电压现象的最主要的方法。
变频器基础讲座（九）--压频比的正确设定
一、引言
随着变频调速技术的发展，变频器调速已成为交流调速的主流，在化纤、纺织、钢铁、机械、造纸等行业得到广泛的应用。由于通用变频器一般采用V/f控制，即变压变频（VVVF）方式调速，因此，变频器在使用前正确地设定其压频比，对保证变频器的正常工作至关重要。变频器的压频比由变频器的基准电压与基准频率两项功能参数的比值决定，即基准电压/基准频率=压频比。基准电压与基准频率参数的设定，不仅与电动机的额定电压与额定频率有关（电机的压频比为电机的额定电压与额定频率之比），而且还必须考虑负载的机械特性。对于普通异步电机在一般调速应用时，其基准电压与基准频率按出厂值设定（基准电压380V，基准频率50Hz），即满足使用要求。但对于某些行业使用的较特殊的电机，就必须根据实际情况重新设定基准电压与基准频率的参数。由于变频器使用说明书以及有关书籍中没有对这两个参数作详细介绍，因此正确的设定该参数对于不少使用者来说，并非很容易的事。为此，本文结合变频调速的基本控制方式及负载的机械特性与基准电压、基准频率参数的关系，列举实例，详细说明基准电压与基准频率参数的设定方法。
二、变频调速的基本控制方式与基准电压、基准频率的关系
电机用变频器调速时有两种情况--基频（基准频率）以下调速和基频以上调速（见图1）。必须考虑的重要因素是：尽量保持电机主磁通为额定值不变。如果磁通过弱（电压过低），电机铁心不能得到充分利用，电磁转矩变小，负载能力下降。如果磁通过强（电压过高），电机处于 |
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| | | | | |  | | | | | | | | Avago Technologies日前宣布推出2.5A最大输出驱动ACPL-H342和ACPL-K342光隔离IGBT栅驱动，该产品带有嵌入式米勒箝位、轨至轨输出电压、欠压锁存(UVLO)电路和保护免受IGBT跨导和电流“直通”的影响，以便保证 电源逆变器和电机控制应用程序安全有效。
设计师开始侧重电源逆变器和 电机驱动系统的总体拥有成本。这包括潜在维护和现场维修成本。系统设计师现在要求带有综合功能的隔离栅驱动，例如用于可靠的IGBT和电源 MOSFET操作和保护的有源米勒箝位和轨至轨输出，这在点击驱动和 可再生能源逆变器中尤为重要，在这里不允许出现停机，野外维修也非常昂贵。
IGBT保护和效率
米勒箝位可以在高dV/dt输出转变中控制米勒电流。它还可以避免使用负电源，以确保通过快速将IGBT的较大栅电容释放到较低程度来安全关闭IGBT而又不会影响IGBT关闭功能。
此外，Avago的最新 栅驱动光耦合器的特点便是在1.5kV共模电压下的业内最好、共模瞬态抑制40kV/µs，以便吵闹环境下进行可靠操作。
UVLO功能可在任何具备可安全操作的充足电压下进行箝位输出。欠压锁存保护电路可确保有足够的栅驱动电压来完全开启IGBT，因此可尽量降低IGBT功率消耗。一旦电压超过正向UVLO门限，UVLO箝位将被释放，并且使设备输出得以开启以便回应输入信号。
效率是最新的ACPL-H342和ACPL-K342栅驱动的重要设计目标。它们的轨至轨输出电源摆幅和最低输出死区时间可通过较短的传播时间来尽量降低驱动散逸并提高效率。
传播延迟专门用于保护高边和低边半桥IGBT配置下的IGBT跨导，该配置在电源逆变器中普遍应用。两个设备间的传播延迟差(tphl - tplh)为最小-10ns到最大-200ns。因此，可预防直通，这样便可消除可导致IGBT损坏或缩短操作时间的重大情况了。
ACPL-H342和ACPL-K342栅驱动重要功能
<li style="font-size:14px;" done1="1331" jquery1306154081312="554" done3="55">嵌入式IGBT保护
<li style="font-size:14px;" jquery1306154081312="556">有源米勒箝位 <li style="font-size:14px;" jquery1306154081312="557">带迟滞的UVLO
- 两个部件之间无跨导：tphl - tplh < 0保修
<li style="font-size:14px;" done1="1337" jquery1306154081312="560">高峰值输出驱动电流：最小2.0A，最大2.5A
<li style="font-size:14px;" done1="1339" jquery1306154081312="562">使用轨至轨输出驱动的15到30V电压操作
<li style="font-size:14px;" done1="1341" jquery1306154081312="564" done3="61">每个IEC/EN/DIN EN 60747-5-5最大工作绝缘电压
<li style="font-size:14px;" jquery1306154081312="566">ACPL-H342-x60：891Vpeak
- ACPL-K342-x60：1140Vpeak
<li style="font-size:14px;" done1="1346" jquery1306154081312="569" done3="64">每个UL 1577高瞬时耐受电压
<li style="font-size:14px;" jquery1306154081312="571">ACPL-H342：1分钟3750Vrms
- ACPL-K342：1分钟5000Vrms
<li style="font-size:14px;" done1="1351" jquery1306154081312="574">高共态瞬态抑制：1.5kV共模电压下40 kV/µs
<li style="font-size:14px;" done1="1353" jquery1306154081312="576">快速传播延迟可减少死区时间并提高系统效率
- 8引线SSO-8包装（扩展型SO-8）比8-pin DIP小40%
包装及温度范围
RoHS合规性、8引线扩展型SO-8包装中可使用该设备，它们比传统的8-pin DIP包装小40%。所有设备均可在-40到+105oC之间广阔温度范围内进行操作。
产品供货情形 Avago直接销售渠道及全球分销合作伙伴现在可提供ACPL-H342-000E和ACPL-K342-000E样品及产品。有关Avago隔离栅驱动和光耦合器的更多信息，请访问：http://www.avagotech.com/ 。 |
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| | | | | | Avago Technologies 推出用於混合動力車的車用門極驅動光電耦合器
2010-11-25
作為通信、工業和消費類應用提供類比介面零元件的領先供應商 Avago Technologies在 2010 年電子貿易展覽會上宣佈推出一款新的汽車級光電耦合器，它具有擴展工作溫度，以便用於混合動力車。越來越多的消費者要求混合動力車有更加強勁的發動機，這使得汽車製造商及其供應商不斷尋求更加強勁有力的門極驅動光電耦合器，以幫助驅動高功\率發動機和電池充電器及DC-DC 變流器系統。最新的 Avago ACPL-38JT 2.5 Amp 光電耦合器符合 AEC-Q100 Grade 1 壓力測試要求，能在 -40 到 +125° C 的溫度下提供安全信號隔離。
高度集成的 ACPL-38JT 電源控制器件具有一個完善的絕緣柵雙極型電晶體 (IGBT) 驅動器，以便進行信號轉換，還具有去飽和檢測和錯誤狀態回饋系統，以便確保連續的信號保護。該設備是 Avago R2Coupler™ 光電耦合器系列的一部分，具有強化的絕緣性能，可進行可靠的信號隔離，這在汽車和高溫工業應用環境中十分重要，例如隔離 IGBT/功\率金氧半場效電晶體 (MOSFET) 門極驅動、工業逆變器、交流和無刷直流電機驅動和不間斷電源。
運轉過程中，ACPL-38JT 光電耦合器的帶滯後欠壓鎖定 (UVLO) 保護功\能可通過強制降低輸出來保護 IGBT 免受門電壓不足的干擾。集成的 IGBT 門極驅動器專為增加電機驅動的性能和可靠性並且不影響離散設計的成本、尺寸和複雜性而設計。該設備配有小尺寸 16 引腳 (SO-16) 表面貼裝，符合 UL 1577, IEC/EN/DIN EN 60747-5-2 和 CSA 工業安全標準。
其他 ACPL-38JT 產品特性
• 驅動 IGBT 高達 IC = 150A, VCE = 1200V
• 相容 CMOS/TTL 輸入
• 500 ns 最高開關速度
• IGBT 軟關斷
• VCM = 1,500V 時 15kV/盜 共模抑制 (CMR) 能力
美國售價和發售時間
Avago ACPL-38JT 汽車用門極驅動光電耦合器定價為 $4.15（如訂購 10,000 個）。
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| | | | | | Avago Technologies(安华高科技)日前宣布推出新型多通道光电晶体管 光电耦合器产品系列，进一步丰富了其既有的单通道产品系列。据介绍，Avago保持着世界一流的按时交付记录，并在光电耦合器领域拥有丰富的专业经验，其新型双通道和四通道光电晶体管均已成为工业应用领域的理想选择，广泛适用于服务器和电信设备的高端 交换式电源等领域。
Avago的ACPL-824和ACPL-827是采用8针DIP封装的双通道整节距AC和DC输入光电晶体管；而ACPL-844和ACPL-847则是采用16针DIP封装的四通道整节距AC和DC输入光电晶体管。这些光电晶体管的输入-输出隔离电压高达5000 Vrms，可满足宽引线间距、引线弯曲 (用于表面封装)和无铅封装 (符合RoHS标准)等多种需求。这一多通道光电晶体管产品系列还符合CSA、UL 1577和IEC 60747-5-2的安全规范标准。
据介绍，Avago是全球最大的photo-IC光电耦合器供应商，每年的出货量高达数亿只。安华高科技提供业内品类最丰富的光电耦合器，可被广泛应用于从供电和电机控制电路到数据通信和数字逻辑接口电路等各种高电压隔离领域。Avago是高速、低电压和高度集成的光电耦合器的技术领导者，提供最多样化的封装选择和全球化的安全认证。
公司的主要产品包括多通道双向数字光电耦合器、智能供电模块门驱动接口器件、3.3V和5V数字光电耦合器、100Kbaud到50MBd的数字逻辑门光电耦合器、100 MBd的磁性隔离器、门驱动和电流感应光电耦合器、固态继电器(MOSFET)、光电晶体管以及模拟和高性能密闭光电耦合器等。 |
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| | | | | | | | | ACPL-P340 ACPL-P341 ACPL-P343 ACPL-W340 ACPL-W341 ACPL-W343
Avago公司的ACPL-P343 (W343)是4A输出的 IGBT栅极驱动光耦合器,集成了一个AlGaAs LED, VCC工作电压15V-30V,工作温度-40℃ 到105℃,输出电压轨到轨,CMR大于35 kV/us,符合安全标准UL Recognized 3750/5000 VRMS for 1 min., CSA和IEC/EN/DIN EN 60747-5-2 VIORM = 891/1140 Vpeak.主要用在IGBT/MOSFET栅极驱动,AC和无刷DC马达驱动,再生能源逆变器,工业逆变器和开关电源.本文介绍了ACPL-P343/W343主要特性, 功能方框图,两种推荐的应用电路以及ACPL-P34X/W34X评估板主要特性,电路图和PCB元件布局图.
ACPL-P343 and ACPL-W343: 4.0 Amp Output Current IGBT Gate Drive Optocoupler with Rail-to-Rail Output Voltage in Stretched SO6
The ACPL-P343/W343 contains an AlGaAs LED, which is optically coupled to an integrated circuit with a power output stage. This optocoupler is ideally suited for driving power IGBTs and MOSFETs used in motor control inverter applications. The high operating voltage range of the output stage provides the drive voltages required by gate controlled devices. The voltage and high peak output current supplied by this optocoupler make it ideally suited for direct driving IGBT with ratings up to 1200 V / 200 A. For IGBTs with higher ratings, this optocoupler can be used to drive a discrete power stage which drives the IGBT gate.
The ACPL-P343 and ACPL-W343 have the highest insulation voltage of VIORM = 891 Vpeak and VIORM = 1140 Vpeak respectively in the IEC/EN/DIN EN 60747-5-2.
ACPL-P343/W343主要特性:
4.0 A maximum peak output current
3.0 A minimum peak output current
Rail-to-rail output voltage
200 ns maximum propagation delay
100 ns maximum propagation delay difference
LED current input with hysteresis
35 kV/us minimum Common Mode Rejection (CMR) at VCM = 1500 V
ICC = 3.0 mA maximum supply current
Under Voltage Lock-Out protection (UVLO) with hysteresis
Wide operatingVCC Range: 15 to 30 V
Industrial temperature range: -40℃ to 105℃
Safety Approval Pending
– UL Recognized 3750/5000 VRMS for 1 min.
– CSA
– IEC/EN/DIN EN 60747-5-2 VIORM = 891/1140 Vpeak
ACPL-P343/W343应用:
IGBT/MOSFET gate drive
AC and Brushless DC motor drives
Renewable energy inverters
Industrial inverters
Switching power supplies
图1.ACPL-P343/W343功能方框图
图2.ACPL-P343/W343推荐的应用电路图(1)
Recommended application circuit with split resistors LED drive
图3.ACPL-P343/W343推荐的高CMR驱动电路图
ACPL-P34X/W34X评估板
The ACPL-P34X/W34X evaluation board allows a powerinverter designer to easily test the drive, rail-to-rail and speed capability of the ACPL-P343/W343 gate drive optocoupler.
The evaluation board includes two separate gate drive channels (one optocoupler per channel) making it a half-bridge topology for driving directly the gates of high-side and low-side IGBTs of a power inverter (such as single-phase motor inverter or one phase of a 3-phase motor inverter). This evaluation board can also support ACPL-P341/W341 and ACPL-P340/W340.
ACPL-P34X/W34X评估板主要特性:
Half-Bridge topology
Footprints for bootstrap power supply confi guration
Works for IGBT TO-220 / TO-247 type
Able to evaluate the 4 A drive, rail-to-rail and speed performance
Footprints for PCB mounting terminal blocks for wire connections to motor
Split resistors network to achieve high CMR response
Example of good bypass capacitors layout
Supports ACPL-P341/W341 and ACPL-P340/W340
ACPL-P34X/W34X评估板应用:
Isolated IGBT/MOSFET Gate Drive
AC and Brushless DC Motor Drives
Industrial Inverters
Renewable Energy Inverters
Uninterruptible Power Supplies (UPS)
图4.ACPL-P34X/W34X评估板电路图(顶层)
图5.ACPL-P34X/W34X评估板电路图(低层)
图6.ACPL-P34X/W34X评估板PCB元件布局图
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| | | | | | Avago Technologies(安华高科技)日前宣布推出新型多通道光电晶体管 光电耦合器产品系列，进一步丰富了其既有的单通道产品系列。据介绍，Avago保持着世界一流的按时交付记录，并在光电耦合器领域拥有丰富的专业经验，其新型双通道和四通道光电晶体管均已成为工业应用领域的理想选择，广泛适用于服务器和电信设备的高端 交换式电源等领域。
Avago的ACPL-824和ACPL-827是采用8针DIP封装的双通道整节距AC和DC输入光电晶体管；而ACPL-844和ACPL-847则是采用16针DIP封装的四通道整节距AC和DC输入光电晶体管。这些光电晶体管的输入-输出隔离电压高达5000 Vrms，可满足宽引线间距、引线弯曲 (用于表面封装)和无铅封装 (符合RoHS标准)等多种需求。这一多通道光电晶体管产品系列还符合CSA、UL 1577和IEC 60747-5-2的安全规范标准。
据介绍，Avago是全球最大的photo-IC光电耦合器供应商，每年的出货量高达数亿只。安华高科技提供业内品类最丰富的光电耦合器，可被广泛应用于从供电和电机控制电路到数据通信和数字逻辑接口电路等各种高电压隔离领域。Avago是高速、低电压和高度集成的光电耦合器的技术领导者，提供最多样化的封装选择和全球化的安全认证。
公司的主要产品包括多通道双向数字光电耦合器、智能供电模块门驱动接口器件、3.3V和5V数字光电耦合器、100Kbaud到50MBd的数字逻辑门光电耦合器、100 MBd的磁性隔离器、门驱动和电流感应光电耦合器、固态继电器(MOSFET)、光电晶体管以及模拟和高性能密闭光电耦合器等。 |
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| | | | | | 变频器的控制方式
低压通用变频输出电压为110～660V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式经历了以下四代。
1．U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式
其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。
2．电压空间矢量(SVPWM)控制方式
它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。
3．矢量控制(VC)方式
矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流)，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。
矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。
4．直接转矩控制(DTC)方式
1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。
5．矩阵式交—交控制方式
VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是：
——控制定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；
——自动识别(ID)依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别；
——算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；
——实现Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制。
矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应(<2ms)，很高的速度精度(±2％，无PG反馈)，高转矩精度(<＋3％)；同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时(包括0速度时)，可输出150％～200％转矩。 |
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