1 引言 目前,我國電機的總裝機容量已達4億kW,年耗電量占全國用電量的近60%,但我國電機驅動系統(tǒng)的能源利用率卻非常低,基本上要比國外平均水平低20%,70%的電機只相當于國際20世紀50年代的技術水平,電機驅動系統(tǒng)能效比國外低20%左右。變頻器自20世紀60年代問世,到20世紀80年代在主要工業(yè)化國家已廣泛使用。20世紀90年代以來,在我國隨著人們節(jié)能環(huán)保意識的加強,變頻器的應用也越來越普及,作為一種智能調速裝置以其多用途、高可靠性和明顯的節(jié)電效果迅速廣泛地應用于各種馬達控制上,如冶金、造紙、電子產品裝配等生產線。生產當中變頻器內部一旦發(fā)生故障尤其是板件級故障,現(xiàn)場維護人員單憑經驗有時很難去判斷,這時候有必要借助高性能的測試儀器進行分析。Fluke192B便攜式萬用示波器集示波器、萬用表、無紙記錄儀于一體,具有足夠的帶寬(60MHz),是包括變頻器在內的現(xiàn)代電力電子裝置的理想測試維護和故障診斷工具。 2 通用變頻器工作原理 通用變頻器采用了先把頻率、電壓都固定的交流電整流成直流電,再把直流電逆變成頻率、電壓都連續(xù)可調的三相交流電,即交-直-交方式。所謂“通用”,包含著兩方面的含義:一是可以和通用的籠型異步電動機配套使用;二是具有多種可供選擇的功能,適用于各種不同性質的負載。圖1繪出了一種典型的數(shù)字控制通用變頻器-異步電動機調速系統(tǒng)原理圖。
圖1 典型的數(shù)字控制通用變頻器-異步電動機調速系統(tǒng)原理圖
現(xiàn)代PWM變頻器的控制電路大都是以微處理器為核心的數(shù)字電路,其功能主要是接受各種設定信息和指令,再根據(jù)它們的要求形成驅動逆變器工作的PWM信號,如圖2所示。
圖2 驅動逆變器工作的PWM信號
3 Fluke 192B萬用示波表檢測分析變頻器逆變(UI)部分的門極PWM驅動信號以及輸出電壓波形。 (1 ) 首先將專用的門極適配器(GS1)連接至示波器的CH-A,如圖3所示。
(2)再將GS1的3個門極接頭(X9,X11,X13)連至功率板上對應的門極插槽 (X9,X11,X13),如圖4所示。
圖4 GS1的3個門極接頭(X9,X11,X13)連至功率板上對應的門極插槽(X9,X11,X13)
(3)用DC power supply給待測功率板和控制板供電,連接示波器至PC,通過flukeview4.2監(jiān)視軟件觀察U、V、W相的SPWM波。當DC-link的電壓達到額定值時,IGBT的三相上下半橋的門極電壓應為-12V左右,以使IGBT截止,如圖5所示。 (4)然后使其運行在0Hz,觀察每相上下半橋的SPWM波的調制頻率是否正常(不同的功率板此頻率不同,此板顯示為733.7Hz),如圖6所示。 (5)供給變頻400V交流電源,調節(jié)給定頻率至50Hz,觀察PWM 輸出電壓波形,如圖7所示,從該波形可以看出紋波比較少,輸出比較穩(wěn)定。 (6)最后,利用Flukeview4.2提供的測試報告應用宏(Qreport Macro)模板自動生成一份極具價值的測試分析報告,以圖表8為示例。
4結束語 以上波形全部在Fluke獨特的‘即觸即測’(Connect-and –ViewTM)自動觸發(fā)模式下測試的,方便快捷。另外還可以用該示波器的‘萬用表’功能對變頻器的整流橋二極管和逆變橋IGBT進行精確測量,限于篇幅在此不再贅述。
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