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万用示波表在变频器分析测量中的应用

2015年09月11日

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概述

智能变频器作为一种调速装置以其多用途、高可靠性和高数节能而广泛地用于各种马达控制上,如冶金、造纸、电子产品装配等生产线。在生产当中变频器一旦发生故障;尤其是出现板级故障的,单凭经验有时很难作出正确判断,这时候有必要借助高性能的测试仪器进行故障分析。Fluke192B便携式万用示波器集示波器、万用表、无纸记录仪于一体,并且具有60MHz的带宽,是现代电力电子装置的较为理想的测试和维护工具。

通用变频器工作原理  

通用变频器采用工频交流电整流成直流电,再把直流电逆变成频率、电压都连续可调的三相交流电,即交-直-交方式。所谓“通用”包含着两方面的含义:一是可以和通用的笼型异步电动机配套使用;二是具有多种可供选择的功能,适用于各种不同性质的负载。图1绘出了一种典型的数字控制通用变频器- 异步电动机调速系统原理图。 

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                                                        图1 数控通用变频器—异步电机调速系统  

现代脉宽调制PWM变频器的控制电路大都是以微处理器为核心的数字电路,其功能主要是接受各种设定信息和指令,再根据它们的要求形成驱动逆变器工作的PWM信号(见图2)。   

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                                                               图2 PWM变频器的脉冲发生器  

变频器的波形分析测量 

万用示波表可用于检测分析变频器逆变(UI)部分的栅极PWM驱动信号,以及输出电压波形。以下以芬兰VACON公司CX系列变频器作为参考。  

1)首先将专用的栅极适配器(GS1)连接至示波器的输入通道。再将GS1的3个栅极接头(X9,X11,X13)连接至功率板对应的栅极插槽上。  
2)用直流电源给待测功率板和控制板供电,连接示波器至测试点,通过Flukeview4.2监视软件观察U、V、W三相的SPWM波。当DC供电线的电压达到额定值时,IGBT晶闸管的三相上下半桥的栅极电压应为-12V左右,以使IGBT截止,图3。

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                                                                            图3 IGBT的栅极波形  

3)然后运行在0Hz,观察每相上下半桥的SPWM波的调制频率是否正常(对于不同的功率板此频率不同,此板显示为733.7Hz),图4。  

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                                                                                图4 调制频率波形  

4)调节400V交流电源至给定频率50Hz,观察PWM 输出电压波形,图5。从该波形可以看出纹波比较小输出比较稳定。

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                                                                       图5 PWM输出电压波形  

5)最后,利用Flukeview4.2提供的测试报告宏模板自动生成一份极具价值的测试分析报告。  

结语  

以上波形全部是在Fluke独特的‘即触即测’自动触发模式下测试的,方便快捷。另外可用该示波器的万用表对变频器的整流桥二极管和逆变桥IGBT进行精确电压测量,限于篇幅在此不再赘述。
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