變頻器開關(guān)電源的原理及維修維修部 楊曉明電源是每一個電路的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著為電路提供能量的重要作用，它是設(shè)備能夠正常運行的重要保障。電源的種類很多，開關(guān)電源由于體積小、重量輕、、動態(tài)穩(wěn)壓效果好，因此被廣泛應(yīng)用到了各種電子設(shè)備中。下面就以UC3844開關(guān)電源芯片為例講述一下開關(guān)電源的基本原理和在變頻電路中的作用。

右圖a-1所示為開關(guān)電源PWM波形調(diào)制芯片。該圖為8腳雙列直插封裝。 7腳是芯片的電源輸入端，該端在內(nèi)部集成了穩(wěn)壓器和門限電壓控制器，所以該芯片不用在外圍設(shè)置穩(wěn)壓電路，只要接一只電阻即可。門限值為10V，當(dāng)7腳輸入電壓低于10V，該芯片將禁止輸出，處于保護(hù)狀態(tài)。正常工作時該端電壓約為12V—16V之間。 4腳是內(nèi)部壓控振蕩器的定時端，通過接上合適的RC網(wǎng)絡(luò)，使輸出的PWM波控制在20KHZ—100KHZ之間。 a—1 2腳、3腳是輸出取樣反饋端，用于檢測開關(guān)電源的輸出，以便進(jìn)行PWM調(diào)制控制，從而達(dá)到穩(wěn)壓的目的。在變頻器系統(tǒng)中，開關(guān)電源需要輸出：一組5V/DC、一組±12V/DC、四組20V/DC等多組電壓。其中5V/DC 主要用作主板及控制板的供電，±12V/DC用作霍爾檢測器件的供電，

四組20V/DC用作IGBT的觸發(fā)供電。變頻器的型號及品牌不同，其開關(guān)電源的電壓值也不盡相同，但基本構(gòu)架是一樣的，在此僅以下圖為例講一講開關(guān)電源的工作原理。 a—2 如圖a—2所示：電源經(jīng)D1—D4、C1、C2整流濾波之后，通過電阻R3到了UC3844的7腳電源正端，為其供電，UC3844通過檢測當(dāng)7腳電壓大于10V時，控制內(nèi)部壓控振蕩器開始工作，通過R8、C5將PWM的頻率控制在要求范圍之內(nèi)。

變頻器常見的故障為過壓，過載，過流和過熱，一般也是因為電源電壓高了，溫度高了，負(fù)載重了，粉塵和潮濕等原因造成的損壞。變頻器屬于電子產(chǎn)品，電子產(chǎn)品由非常多的元件組成，任何一個元件出了差錯，變頻器都會工作不正常，而電子產(chǎn)品是有一定壽命的，使用一段時間后也會老化，和人的生老病死一個道理。變頻器使用壽命和使用環(huán)境根據(jù)固定資產(chǎn)折舊的稅務(wù)方面的計算規(guī)定，電子設(shè)備的年限也就是3年而已，很多人買手機，也就是用個2-3年，即使不壞，往往也換新的了。

而電視電腦冰箱和空調(diào)這些家電的淘汰頻率相對低一點，設(shè)計理論壽命可以達(dá)到15年，但是不會有人用這么長時間的。而變頻器屬于工業(yè)電子設(shè)備，耐用程度會高一點，有些工廠一些變頻器使用了10多年并不算少見，一些日系或者德國的變頻器甚至使用時間超過了20年，當(dāng)然這期間一般都換過母線電容的。國產(chǎn)的變頻器，一般使用5-8年也沒有問題的，只要車間的環(huán)境比較好，保養(yǎng)比較到位，變頻器整體壽命比家用電器要長很多。有些化工和塑料廠，有腐蝕性氣體以及粉塵靜電，變頻器并沒有做任何防護(hù)，也沒有購買的變頻器使用，變頻器直接裝在車間里邊，沒有單獨隔開，

往往一年半載就壞了。粉塵和腐蝕，直接會傷害到電路板和焊接接頭本身，而帶來的靜電或者絕緣不良，直接會讓電子元件擊穿而損壞。有些設(shè)備震動非常大，比如沖床，這種場合使用變頻器，如果變頻器和設(shè)備隨機安裝，也會跟著一起顛簸震動，時間長了，變頻器線路接頭出會松動，而電路板的焊錫時間長了也會震松造成類似虛焊之類的問題而損壞。

如果流量調(diào)節(jié)降低幅度過大，那么壓力就會衰減過多，造成液體壓力不能到達(dá)下游生產(chǎn)設(shè)備，引起加壓泵的真空被破壞，加大流體在泵內(nèi)葉片間的磨損，損壞加壓泵同時也造成電機運轉(zhuǎn)不出力即干磨，造成很大的能源浪費。03實際案例比如：一座高十米的樓房，要想自來水能夠到達(dá)頂樓至少需要1公斤的壓力，如果使用變頻器控制加壓泵電機的方式來控制在頂樓自來水的流量，如果頂樓不用水或者用水很少，那么其變頻器接受的控制信號就會接近于4毫安，造成變頻器的輸出接近于0赫茲，造成電機轉(zhuǎn)速緩慢，使加壓泵出囗的自來水壓力很小。如果小于1公斤，

那么頂樓的自來水管道就沒有自來水，此時電機仍然在運轉(zhuǎn)，浪費電能且損壞泵的葉輪，此時對于變頻器控制流量已經(jīng)沒有意義，只有當(dāng)變頻器輸出的頻率控制電機加壓泵出口壓力超過1公斤時，其對于自來水的流量控制才有實質(zhì)作用，因此變頻器在一段區(qū)間內(nèi)失去了節(jié)能的作用。04經(jīng)驗分享在廠里維護(hù)維修石油生產(chǎn)裝置中也發(fā)現(xiàn)這種問題，控制塔器底部液位的抽出泵在生產(chǎn)中不定期的會出現(xiàn)泵不上量的現(xiàn)象，泵修是否頻繁維修但無法排除故障，通過觀察、實驗、分析得出變頻器輸出頻率過低造成抽出泵真空破壞而引發(fā)不上量的原因。通過對變頻器設(shè)置下限輸出頻率，調(diào)整4-20毫安對應(yīng)的變頻器輸出頻率范圍解決這種問題，后來對廠里所有的在用的低壓變頻器輸出下限值都進(jìn)行了設(shè)定，

由于變頻器控制的機泵后續(xù)工藝的垂直高度和管線不同，其泵出口的壓力值也不同。通過現(xiàn)象關(guān)閉泵出口手閥達(dá)到設(shè)定壓力值的方法找到每一臺變頻器的運行頻率，終實現(xiàn)了變頻器輸出的頻率范圍，從現(xiàn)場使用看，廠內(nèi)加壓泵變頻器運行的頻率范圍基本在16-41HZ之間。除了變頻器輸出的頻率范圍要進(jìn)行設(shè)定外，變頻器自帶的一些功能也需要進(jìn)行設(shè)定，對于參與自控的變頻器 電機泵需要設(shè)定自動重啟功能，這樣在廠內(nèi)電壓波動和晃點過程后，其電機能夠自動啟動運轉(zhuǎn)，快的恢復(fù)生產(chǎn)。

隨著輸出頻率的上升，流入濾波器的基波電流幅值按照頻率的平方關(guān)系上升，直到額定值。因此，這種變頻器運行的頻率一般不會超過額定頻率的1.1倍，否則，當(dāng)頻率過高時，變頻器無法提供濾波電容所需的無功電流?！　D2輸出濾波器換向式電流源型變頻器　　在起動和低速時，由于輸出電壓較低，濾波電容基本上起不到換相作用，一般采取電流斷續(xù)換相法。每當(dāng)逆變側(cè)晶閘管要換相時，設(shè)法使流入到逆變器的直流電流下降到零，使逆變側(cè)晶閘管暫時關(guān)斷，

然后給換向后應(yīng)該導(dǎo)通的晶閘管加上觸發(fā)脈沖。重新恢復(fù)直流電流時，電流將根據(jù)觸發(fā)順序流入新導(dǎo)通的晶閘管，從而實現(xiàn)從一相到另一相的換相。斷流的辦法很多，其中一種方法是在直流環(huán)節(jié)設(shè)置一直流電流旁路電路，當(dāng)要關(guān)斷逆變側(cè)晶閘管時，直流環(huán)節(jié)電流被此電路所旁路，而不會流過逆變側(cè)晶閘管，晶閘管自然關(guān)斷。當(dāng)下一對晶閘管需要導(dǎo)通時，再切斷旁路電路，恢復(fù)直流電流繼續(xù)流向逆變器(圖2)。此輔助斷流電路要能承受全部直流環(huán)節(jié)電壓，并能通過全部直流電流，時間大約幾百微秒，以保證晶閘管恢復(fù)阻斷。高壓晶閘管要求較高的阻斷電壓，帶來的影響是需要較長的關(guān)斷時間，因此，輔助斷流電路需要相當(dāng)?shù)娜萘?。?dāng)然，輔助斷流電路不是設(shè)計成為連續(xù)運行的，只是在起動和低速時工作，

使速度達(dá)到一定值，讓濾波電容能正常工作，變頻器要求能在兩種模式之間自動切換。另一種方法是電源，或讓電源側(cè)整流入逆變狀態(tài)，直流環(huán)節(jié)電流迅速衰減，以達(dá)到短時間內(nèi)斷流的目的。觸發(fā)新的晶閘管時再讓電源恢復(fù)。直流回路的平波電抗器對電流斷續(xù)換相是十分不利的，因此必須在電抗器兩端并聯(lián)一個續(xù)流晶閘管，當(dāng)電流衰減時，觸發(fā)此晶閘管使之導(dǎo)通，使電抗器的能量得以釋放，以便不影響逆變器的斷流。