发布时间:2024-06-01 16:40:14 人气:
这个全称叫什么?起什么作用的?
变频器
安川变频器全称为“安川交流变频调速器”,主要用于三相异步交流电机,用于控制和调节电机速度。
当电机的工作电流频率低于50Hz的时候,会节省电能,因此变频器是国家号召提倡推广的节能产品之一。
随着节能的普及和工业自动化的推广,变频器的使用越来越多,每年在中国有上百亿的销售额。
安川变频器是世界知名的变频器之一,由安川电机株式会社生产,在世界各地占有率比较高。
现在安川电机公司在中国上海市有设有生产厂,专门生产CIMR-G/CIMR-F/CIMR-E/CIMR-L等系列的变频器。
安川变频器来到中国有20多年的历史,现在市场上主要使用的有以下系列:
低压型号有:
V1000:性能惊人! 使用简单的真正电流矢量控制小型变频器
J1000:从小巧精致的变频器感受高可靠性!简洁操作、简单设定
Varispeed G7:高性能&多用途!真正的矢量控制通用变频器
Varispeed F7:节能&高效率!电流矢量控制通用变频器
Varispeed E7:风水力·HVAC市场专用变频器
VarispeedV7:小型·矢量控制通用变频器
Varispeed L7:同步、异步电机兼用,垂直电梯专用的矢量控制变频器
VS-656RC5: 高性能 & 多用途!
高压型号有:
FSDrive-MV1S:高性能及耐环境高压控制变频器
安川变频器全系列说明书索要QQ:4342604
安川变频器的常见故障及维修对策
1 开关电源损坏, C+ {0 `* R2 \
开关电源损坏是众多变频器最常见的故障,通常是由于开关电源的负载发生短路造成的,在众多变频器的开关电源线路设计上,安川变频器因该说是比较成功的。616G3采用了两级的开关电源,有点类似于富士G5,先由第一级开关电源将直流母线侧500多伏的直流电压转变成300多伏的直流电压。然后再通过高频脉冲变压器的次级线圈输出5V、12V、24V等较低电压供变频器的控制板,驱动电路,检测电路等做电源使用。在第二级开关电源的设计上安川变频器使用了一个叫做TL431的可控稳压器件来调整开关管的占空比,从而达到稳定输出电压的目的。前几期我们谈到的LG变频器也使用了类似的控制方式。用作开关管的QM5HL-24以及TL431都是较容易损坏的器件。此外当我们在使用中如若听到刺耳的尖叫声,这是由脉冲变压器发出的,很有可能开关电源输出侧有短路现象。我们可以从输出侧查找故障。此外当发生无显示,控制端子无电压,DC12V,24V风扇不运转等现象时我们首先应该考虑是否开关电源损坏了。
2 OH故障
故障是安川变频器较常见的故障。IGBT模块损坏,这是引起SC故障报警的原因之一。此外驱动电路损坏也容易导致SC故障报警。安川在驱动电路的设计上,上桥使用了驱动光耦PC923,这是专用于驱动IGBT模块的带有放大电路的一款光耦,安川的下桥驱动电路则是采用了光耦PC929,这是一款内部带有放大电路,及检测电路的光耦。此外电机抖动,三相电流,电压不平衡,有频率显示却无电压输出,这些现象都有可能是IGBT模块损坏。IGBT模块损坏的原因有多种,首先是外部负载发生故障而导致IGBT模块的损坏如负载发生短路,堵转等。其次驱动电路老化也有可能导致驱动波形失真,或驱动电压波动太大而导致IGBT损坏,从而导致SC故障报警。 5 _, Z7 ^* T0 e j' I
3 OH—过热
过热是平时会碰到的一个故障。当遇到这种情况时,首先会想到散热风扇是否运转,观察机器外部就会看到风扇是否运转,此外对于30kW以上的机器在机器内部也带有一个散热风扇,此风扇的损坏也会导致OH的报警。
4 UV—欠压故障
当出现欠压故障时,首先应该检查输入电源是否缺相,假如输入电源没有问题那我们就要检查整流回路是否有问题,假如都没有问题,那就要看直流检测电路上是否有问题了。对于200V级机器当直流母线电压低于190VDC,UV报警就要出现了;对于400V级的机器,当直流电压低于380VDC则故障报警出现。主要检测一下降压电阻是否断路。 4 y, ], \' j8 x$ Z8 a H
5 GF—接地故障! Y) Q6 F4 i# b2 N/ e
接地故障也是平时会碰到的故障,在排除电机接地存在问题的原因外,最可能发生故障的部分就是霍尔传感器了,霍尔传感器由于受温度,湿度等环境因数的影响,工作点很容易发生飘移,导致GF报警。
安川变频器应用场合介绍
1、 空调负载类
写字楼、商场和一些超市、厂房都有中央空调,在夏季的用电高峰,空调的用电量很大。在炎热天气,北京、上海、深圳空调的用电量均占峰电40%以上。因而用变频装置,拖动空调系统的冷冻泵、冷水泵、风机是一项非常好的节电技术。目前,全国出现不少专做空调节电的公司,其中主要技术是变频调速节电。
2、 破碎机类负载
冶金矿山、建材应用不少破碎机、球磨机,该类负载采用变频后效果显著。
3、 大型窑炉煅烧炉类负载
冶金、建材、烧碱等大型工业转窑(转炉)以前大部分采用直流、整流子电机、滑差电机、串级调速或中频机组调速。由于这些调速方式或有滑环或效率低,近年来,不少单位采用变频控制,效果极好。
4、 压缩机类负载
压缩机也属于应用广泛类负载。低压的压缩机在各工业部门都普遍应用,高压大容量压缩机在钢铁(如制氧机)、矿山、化肥、乙烯都有较多应用。采用变频调速,均带来启动电流小、节电、优化设备使用寿命等优点。
5、 轧机类负载
在冶金行业,过去大型轧机多用交-交变频器,近年来采用交-直-交变频器,轧机交流化已是一种趋势,尤其在轻负载轧机,如宁夏民族铝制品厂的多机架铝轧机组采用通用变频器,满足低频带载启动,机架间同步运行,恒张力控制,操作简单可靠。
6、 卷扬机类负载
卷扬机类负载采用变频调速,稳定、可靠。铁厂的高炉卷扬设备是主要的炼铁原料输送设备。它要求启、制动平稳,加减速均匀,可靠性高。原多采用串级、直流或转子串电阻调速方式,效率低、可靠性差。用交流变频器替代上述调速方式,可以取得理想的效果。
7、 转炉类负载
转炉类负载,用交流变频替代直流机组简单可靠,运行稳定。
8、 辊道类负载
辊道类负载,多在钢铁冶金行业,采用交流电机变频控制,可提高设备可靠性和稳定性。
9、 泵类负载
泵类负载,量大面广,包括水泵、油泵、化工泵、泥浆泵、砂泵等,有低压中小容量泵,也有高压大容量泵。
许多自来水公司的水泵、化工和化肥行业的化工泵、往复泵、有色金属等行业的泥浆泵等采用变频调速,均产生非常好的效果。
10、 吊车、翻斗车类负载
吊车、翻斗车等负载转矩大且要求平稳,正反频繁且要求可靠。变频装置控制吊车、翻斗车可满足这些要求。
11、 拉丝机类负载
生产钢丝的拉丝机,要求高速、连续化生产。钢丝强度为200Kg/mm,调速系统要求精度高、稳定度高且要求同步。
12、 运送车类负载
煤矿的原煤装运车或钢厂的钢水运送车等采用变频技术效果很好。起停快速,过载能力强,正反转灵活,达到煤面平整、重量正确(不多装或少装),基本上不需要人工操作,提高了原煤生产效率,节约了电能。
13、 电梯高架游览车类负载
由于电梯是载人工具,要求拖动系统高度可靠,又要频繁的加减速和正反转,电梯动态特性和可靠性的提高,边增加了电梯乘坐的安全感、舒适感和效率。过去电梯调速直流居多,近几年逐渐转为交流电机变频调速,无论日本还是德国。我国不少电梯厂都争先恐后的用变频调速来装备电梯。如上海三菱、广州日立、青岛富士、天津奥的斯等均采用交流变频调速。不少原来生产的电梯也进行了变频改造。
14、 给料机类负载
冶金、电力、煤炭、化工等行业,给料机众多,无论圆盘给料机还是振动给料机,采用变频调速效果均非常显著。吉化公司染料厂硫酸生产线的圆盘给料机,原为滑差调速,低频转矩小,故障多,经常卡转。采用变频调速后,由于是异步机,可靠性高、节电,更重要的是和温度变送器闭环保证了输送物料的准确,不至于使氧化剂输送过量超温而造成事故,保证了生产的有序性。
15、 堆取料机类负载
堆取料机是煤场、码头、矿山物料堆取的主要设备,主要功能是堆料和取料。实现自动堆料和半自动取料,提高了设备可靠性,设备运行平稳,无冲击和摇动现象,取料过程按 1/cosφ规律回转调速,提高了斗轮回转取料效率和皮带运煤的均匀度,很受工人欢迎。
16、 风机类负载
风机类负载,是量大面广设备,钢厂、电厂、有色、矿山、化工、纺织、化纤、水泥、造纸等行业应用较多。多数采用调节挡板开度开调节风量,浪费大量电能,采用变频调速,即可节电又减少机械磨损,延长设备寿命。
17、 搅拌机类负载
化工、医药行业搅拌机非常之多,采用变频调速取代其它调速方式,好处特多。
18、 纺丝机类负载
纺丝的工艺复杂,工位多,要求张力控制,有的要求位置控制。采用变频调速效果良好
串联二极管式晶闸管逆变电器 用于什么功率交流电动机调速系统
电路由二级射极跟随器和一级功率反向器组成,第一级射极跟随器起隔离作用。第二级射极跟随器T2处于放大区,以改善功放器的动态特性。当环行分配器某相输出为高电平是,该相放大器的功率管T3饱和导通,60伏的直流电源给该相的绕组LA供电,绕组中的电流按指数规律上升到稳态值。当环行分配器输出为低电平时,因T1和T2处于小电流放大状态,T3不导通,绕组断电。当T3由导通变为截止时,绕组电感将在绕组两端产生很大的感应电势,若和电源电压一起加在T3上,将造成过压击穿。因此,在绕组上并联续流二极管D2,在T3的集电极和射电极之间并联RC吸收回路,以T不被破坏。在绕组上串联电阻R0,用以限流和减小供电回路的时间常数。,并联电容C0以提高绕组的瞬时电压,使绕组中的电流上升速度提高,从而提高步进电机的启动频率。但,串入R后,功耗增大,为保持稳态电流,电源电压相应增大,对功率管的耐压要求更高。为克服上述缺点,出现了双电压供电电路。(2)双电压供电放大器图3-4(b)。当环行分配器送来的脉冲使T1管导通的同时,触发但稳态触发器D,在D输出的窄脉冲宽度年、时间内使T2导通,60伏高压给绕组供电,由于D承受反压,切断了12伏低压电源。在高压供电下,绕组的电流迅速上升,前沿很陡。当超过D输出的脉冲宽度时,T管截止,这时,D1导通,由12伏低压供电,以维持所需电流。当T1管断电时,绕组的自感电势使续流二极管D导通,电流继续流过绕组。续流回路串接电阻可以减少时间常数和加快续流过程。采用以上措施大大提高了电机的工作频率。特点:开始高电压供电,使绕组中的冲击电流上升,前沿很陡。利于提高启动频率和最高连续工作频率。后低电压供电以维持额定稳态电流值,只需很小的限流电阻,因而功耗低。当工作频率高,其周期小于单稳D的延迟周期时,变成纯高压供电,可获得较大的高频电流,具有较好的矩频特性。(三)步进电机的使用特性1.步距误差单相通电时,步距误差取决于定子和转子的分齿精度、各相定子的错位角度的精度/多相通电时,还与各相电流的大小、磁路性能等因数有关。2.最高启动频率和最高工作频率最高启动频率:空载时,步进电机由静止突然启动,并不失步地进入稳速运行,所允许的启动频率。最高启动频率与步进电机的惯性J有关,J增大则最高启动频率下降。最高工作频率:步进电机连续运行时所能接受的最高频率。它与步距角一起决定执行部件的最大运动速度。与负载惯量有关,也与定子相数、通电方式、控制电路的功放级等因数有关。3.输出的转矩---频率特性由于绕组本身是感性负载,输入频率越高,励磁电流就越小。频率高,磁通量变化加剧,涡流损失加大。因此,输入频率增高,输出力矩降低。最高工作频率的输出力矩只能达到低频转矩的4050%。 三、直流伺服电机及其调速系统(一)直流伺服电机的调速由公式:直流电机调速有三种方法:(1)改变电区电压U:由额定电压向下调低,转速也由额定转速向下调低,调速范围大。(2)改变磁通量Φ(即改变ke):改变激磁回路的电阻可改变Φ。由于激磁回路电感大,电气时间常数大,调速快速性差,转速只能由额定转速向上调高。(3)在电枢回路中串联调节电阻。转速只能调低,铜耗大,不经济。直流伺服电机通常采用调压调速。(二)大惯量直流伺服电机 又称宽调速直流伺服电机。1.结构特点 激磁方式为永磁式。结构特点主要围绕提高力矩系数,增大输出力矩。力矩系数kT=CMΦ,CM=pN/2πa。 采用高性能的磁性材料。产生强磁场Φ,且磁性能的稳定性好。 增加转子上的槽数和槽的截面积,增大(N)电枢绕组总导体数、(p)极对数。采用单波绕组形式,减小并联支路对数(a)。 增大极对数,还可减小电枢电感,从而减小电机的机械常数和电气常数,提高响应的快速性。提高转矩的意义在于:低速转矩大,过载能力强。惯量大,输出转矩大,可直接驱动负载,无须机械减速。调速范围宽,采用优质电刷材料,加大电刷的接触面积,增加轴和轴承的刚度,从而较好的解决了高速换向的问题,提高了电机的工作速度。增加转子槽数和换向片数,使齿槽分布均匀,减小了转矩的波动,电机在低速时仍能平稳运行。内装低波纹测速发电机,还可内装位置检测元件。热容量大,可在自然冷却条件下长时间工作或在过载条件下工作。2.工作特性工作特性由一些参数和特性曲线所限定。速度界限线:不发生机械故障的转速上限线。发热界限线:连续运行时,温度达到绝缘所允许的极限。换向界限线:良好的换向/瞬时换向界限线:去磁界限线:转矩大于此线运行,会出现不能恢复的去磁现象。上述5条线,将电机运行分为3个工作区域:区域Ⅰ:连续工作区;区域Ⅱ:间歇工作区;区域Ⅲ:短暂工作区。(三)直流伺服电机的可控硅(晶闸管)调速系统可控硅,工作特性类似于二极管,加正向电压才可能导通,且导通与否还取决于触发断是否有触发脉冲。当交流电作用于可控硅时,在正半周,加以触发脉冲,则导通,电流流过负载,负半周,可控硅截止,因此,负载上只有直流通过,且,改变触发角,可改变负载上的平均直流电压。负载为感性负载(电机),当触发角小于90°时,可控硅工作在整流状态,大于190°时工作在逆变状态。直流伺服电机的可控硅调速系统由可控硅直流调速主回路和控制回路组成:主回路多采用三相桥式反并联无环流可逆回路(图4-12),为电机提供可调压的直流电源(桥式回路整流),且实现电机的正反转(反并联的两组)和快速换向(逆变)。控制回路为速度、电流双环回路和触发电路组成(图4-11)。触发电路为主控回路提供触发脉冲,控制触发角。(四)直流伺服电机的脉冲宽度调速系统简称PWM系统,它是利用开关频率较高的大功率晶体管作为开关元件,将整流后的恒压直流电源,转换成幅值不变,但脉冲宽度(持续时间)可调的高频矩形波,给伺服电机的电枢供电。改变脉冲宽度,就可以改变电枢回路的平均电压,从而对电机调速。直流伺服电机的脉冲调宽调速系统原理如图4-13。主电路为晶体管脉宽调制放大器PWM。控制电路包括:速度控制回路、电流控制回路和脉宽调制电路。经速度控制环和电流控制环调节变换后输出的速度指令直流电压Uc,它与三角波经脉宽调制电路,调制后得到调宽的脉冲系列,作为控制信号输送到PWM各相关晶体管的基极,使调宽脉冲得以放大,成为直流伺服电机电枢的输入电压。1.脉冲宽度调制电路任务:将速度指令电压信号转换成脉冲周期固定,而宽度可由速度指令电压信号的大小调节变化的脉冲电压。由于脉冲周期固定,脉冲宽度的改变将使脉冲电压的平均电压改变,即随指令电压改变而改变。经PWM放大后,输入电枢的电压也跟着改变,从而达到调速的目的。 原理:脉宽调制电路由三角波发生器、比较器和脉冲分配器组成。图4-14。当三角波(幅值和频率固定不变)和速度指令电压Uc(直流)输入比较器后,若其和的极性为负,则输出正电压方波,为正时,输出为负电压方波。如图,在0-t1,三角波负幅值大于Uc,极性为负,输出为正电压方波;在t1-t4时,极性为负,输出为负方波。这样。直流转换为双极性脉冲。当1改变时,脉冲宽度随着改变。比较器输出的脉冲信号,经脉冲分配器分为Ub1、Ub4、Ub2、Ub3四组脉宽调制信号。作为PWM各晶体管基极的控制信号。当Uc从负增大到正时Ub1、Ub4的脉冲宽度增大,Ub2、Ub3的脉冲宽度减小。Uc为零时,正负脉冲宽度相等。2.晶体管脉冲放大器图4-15。H形双极性脉宽放大器。由双晶体管开关电桥电路加续流电路组成。T1和T4为一组,T2和T3为一组。同组两个三极管同时导通或关断。两组交替通断。当Uc为正时Ub1、Ub4的正脉冲宽度大于负脉冲宽度,Ub2、Ub3的正脉冲宽度小于负脉冲宽度。电枢加正直流电压,电流从B流到A,电机正转,反之,Uc为负时,电机反转。Uc的绝对值越大,加在电枢上的平均电压越高,转速越高。Uc为零时,平均电压为零,电机停止。 四、脉宽调速交流伺服电机及其调速系统直流伺服电机具有良好的调速特性和转矩特性,但结构复杂、制造成本高、体积大,而且电刷容易磨损,换向器会产生火花,是其使用受到限制。交流电机没有电刷和换向器等结构上的缺点。而且,随着新型功率开关器件、专用集成电路、计算机技术和控制算法等的发展,使得交流电机伺服驱动的调速特性更能适应数控机床进给伺服系统的要求。(一)永磁同步交流伺服电机交流感应电机结构简单、容量大、价格低,一般用于主运动的驱动。伺服驱动用交流同步电机。永磁同步交流电机结构如图4-16所示。(二)交流伺服电机的变频调速 根据交流电机的转速公式:实现交流电机的调速有三种方式:1) 改变极对数(p),只能实现有级变速;2) 控制滑差率(s),交流异步电机才能实现,且调速范围窄,不易控制;3) 改变交流频率(f),可实现宽范围的无级调速,且转速与频率成正比;交流伺服电机采用变频调速。有交流电机的相电压公式:,当频率f升高时,若输入的相电压不变,则气隙磁通Φ减小;再由交流电机的转矩公式:,Φ减小,电机转子的感应电流相应也减小,电机输出转矩下降。另外,频率f减小,气隙磁通Φ将增加,这又会导致磁路饱和,激磁电流上升,铁耗剧增,功率因素下降。为此:变频调速时,需要同时改变定子的相电压,以维持Φ接近不变,使输出转矩也接近不变(恒转矩)。可见,交流伺服电机变频调速的关键问题是要获得调频调压的交流电源。 调频调压电源通常采用交流----直流----交流的变换电路实现,这种电路的主要组成部分是三相电流逆变器。图4-17是目前广泛采用的电压型功率晶体管三相逆变器主回路原理图。 交流---直流:二极管整流电路,获得恒定的直流电压Ud;直流---交流:由功率晶体管开关元件V1、V4、V3、V6、V5、V2组成的三相脉宽调制逆变器,获得频率和幅值可调的三相交流电压。由三个高速的三角波正弦波脉宽调制器,按一定规律控制逆变器的开关元件的通断,从而在逆变器的输出端获得三组等幅、等距、但不等宽的矩形脉冲,来近似等效于三相正弦电压。三角波正弦波脉冲调制的原理如图4-18所示。VT为幅值为ET,频率为fT的双极性三角波,称为载波。VS为正弦波,称为控制波,逆变器的每一相有一路控制波,幅值同为ES,频率同为fS,相位相差120°。控制波的幅值和相位是可调的。根据三角波和正弦波的交点,可产生一列在TS(=1/fS)周期内幅值为ES的等幅、等距,但宽度呈正弦分布的脉冲。用每一相的脉冲系列的高低电平信号去控制主回路同相的上下两个晶体管的基极(如A相,高电平控制V1,低电平控制V4),结果,在逆变器输出端获得一组经功率放大了的频率为fS的类似于控制脉冲系列的调宽矩形脉冲,它等效于频率为fS的正弦电压或电流。其基波电压幅值为:由上式。U、E不变,通过改变控制波的幅值E就能调节逆变器输出的正弦电压的幅值----实现调压。由于逆变器输出电压的频率与控制波的频率相同,同样,改变控制波的频率就能实现调频 回答者:罗天宇 2013-10-22 相关问答: ·求天润带您了解验电器 ·求蛋白过度表达或改变乳腺癌的侵润性? ·求电解电容器的耐压测试方法 ·求什么是偏频?什么是尾测偏频雷达?( ·求NCP1910中文资料 ·求测电笔的应用原理 ·求光伏组件(太阳能电池板)规格表 ·求3842中文资料及内部工作原理简介 ·求YD8216单相电压表0731-23354866 ·求单相电和三相电知识 ·求SSR固态继电器 ·求电网的电压对离心式空压机的工作有什 ·求读蒙牛内幕书――――择抄 ·求多用户电能表测量原理 ·求高压验电笔(高低压均可) ·求电感线圈原理 ·求LED恒流驱动电源趋势 ·求FCX串联变频谐振成套试验装置 ·求.三端集成稳压器的工作原理O ·求针对目前市场上油量传感器在使用中所
什么是变频器?
变频器的定义:变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。一能所研发的SF-025A变频器,采用先进的控制算法,搭配国际主流的DSP芯片,响应快,稳定性强。采用先进的IGBT变频驱动技术,电机温升低,噪音小,界面简洁,操作方便。
变频器的作用:
变频节能,主要表现在风机、水泵的应用上,但并不是所有的场合都会适用(注意使用场合和使用条件)。
功率因数补偿节能,无功功率不但增加线损和设备的发热,更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低,大量的无功电能消耗在线路当中,设备使用效率低下,浪费严重,使用变频调速装置后,由于变频器内部滤波电容的作用,从而减少了无功损耗,增加了电网的有功功率。
软启动节能,电机硬启动对电网造成严重的冲击,而且还会对电网容量要求过高,使用变频节能装置后,利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始,最大值也不超过额定电流,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备和阀门的使用寿命。
vs550电源为什么垃圾
vs550电源性价比低。1、普通电源
又可细分为:PC电源、整流电源、定制电源、加热电源、焊接电源/电弧电源、电镀电源、开关电源、逆变电源、交流稳压电源、直流稳压电源。
DC/DC电源、通信电源、模块电源、变频电源、UPS电源、EPS应急电源、净化电源、网络电源、电力操作电源、适配器电源、线性电源、电源控制器/驱动器、功率电源、其他普通电源、逆变电源、参数电源、调压电源、变压器电源。
2、特种电源
特种电源又可细分为:岸电电源、安防电源、高压电源、医疗电源、军用电源、航空航天电源、激光电源、其他特种电源。
特种电源即特殊种类的电源。所谓特殊主要是由于衡量电源的技术指标要求不同于常用的电源,其主要是输出电压特别高,输出电流特别大,或者对稳定度、动态响应及纹波要求特别高,或者要求电源输出的电压或电流是脉冲或其它一些要求。
电视机逻辑板输出vs-on信号是有什么作用的
启动背光逆变器电路。vs-on信号是背光逆变器的一条控制信号,当逻辑板检测到电视机处于开机状态时,会输出vs-on信号,以启动背光逆变器电路,直流高电压将被转换成一定频率、带有一定波形的高压交流电信号。
请帮我具体解释一下MMIC开关电路中驱动电路的作用。
控制方式假设开关K以一定的时间间不停隔重复地闭合与关断,在开关K闭合的时候,输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL电能,在整个开关接通期间,电源E向负载提供能量;当开关K断开时,输入电源E便中断了能量的供给。由此可知,输入电源向负载提供能量是断续的,为了使电源能够为负载供给连续的能量,高频开关稳压电源必须要设计一套自己的储能设施,在开关接通时将一部份能量储存起来,在开关断开时,向负载继续供给电能。改变接通时间TON和工作周期T的比例亦即改变脉冲的占空比,这种方法称为“时间比率控制”TRC。
按TRC控制原理,有三种方式:
(1)脉冲宽度调制PWM开关周期恒定,通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。
(2)脉冲频率调制PFM导通脉冲宽度恒定,通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。
(3)混合调制导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定,彼此都能改变的方式,它是以上二种方式的混合。
PWM电路的特点:可以得到相当接近正弦波的输出电压和电流,所以也称为正弦波脉宽调制SPWM。PWM调制,是靠调节脉冲宽度来控制输出电压,利用PWM逆变器能够抑制或消除低次谐波。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,即可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率,采用现有的器件和电路技术,一般可使PWM开关电源工作在几十kHz至于百kHz的开关频率,电源装置在重量、效率、可靠性、价格和外形尺寸方面可认为是最佳的,适合于中、大功率的应用场合。而且,采用一般的PWM调制方式,对元器件的要求也不会太高,很适合于实现设备的高性价比。
脉冲宽度调制(PWM)变换器就是通过不停的重复闭合/关断开关工作方式把一种直流电压(电流)变换为高频方波电压(电流),再经过整流平波后变为另一种直流电压输出。PWM变换器有功率开关管、整流二极管及滤波电路等元器件组成。输入输出间需要进行电气隔离时,可采用变压器进行隔离和升降压。PWM变换器的工作原理如图2-12所示。由于开关工作频率的提高,滤波电感L,变压器T等磁性元件以及滤波电容C等都可以小型化。
对于PWM变换器,加在开关管J1两端的电压弧及通过J1的电流中的波形近似为方波,如图2-12所示。
图2-12PWM变换器的基本工作原理
图2-13变换器开关工作的波形
对于这种变换器,有两种工作方式。一种是保持开关工作周期Ts乃不变,控制开关导通时间ton的脉冲宽度调制(PWM)方式,另一种是保持导通时间ton不变,改变开关工作周期Ts的脉冲频率调制(PFM)方式。
2.4输出电压的控制结构
IN400x和IN540x系列整流二极管适合在低频中使用.在高频开关电路中,由于它的反向恢复时间不够短(简单的理解就是从前半周的正向导通状态到下一个半周的反向截止状态,不能及时跟上交流电的频率转换,反过来也一样),整流效率不高,且管子容易发热.在高频开关电路中,最好使用快速恢复二极管,如FR系列;或者高频高效整流二极管,如HER系列.
以下对输出电压的控制原理做了简单分析。
图2-14输出电压的控制原理
由于流过扼流线圈L1的电流是连续的,故有
△i2=△i3
于是有下式成立:ton*(V2—V0)/L1=toff*Vo/L1
经整理,输出电压Vo可以表示为:
Vo=ton*Vs/(ton+toff)=ton*f*Vin*Ns/Np
式中:开关频率f=1/(ton+toff)。
上式准确地表达了正向变换器的工作原理。它说明变压器次级端子电压Vs的平均值可以代表输出电压Vo。因此,如果讲频率固定不变,输入电压Vin降低,则调宽ton,反之,Vin升高,则调窄toff,就可以始终保持Vo不变。
换句话说,在1个周期T=ton+toff内,通过改变晶体管的ON时间的比例,也就是占空比:
D=ton/T=ton/(ton+toff)
能够起到控制输出电压稳定性的作用,我们称之为脉宽调制(PulseWidthModulation,PWM)。
若ton不变,通过改变周期或频率来控制占空比的方法称之为脉频调制(PulseFrequencyModulating,PFM)。
图2-15电压的频率控制方式
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