單相變頻電源的主電路採用交一直一交電壓型變頻電路，主要由整流、濾波、逆變組成。整流部分採用單相橋式整流模組，實現AC/DC的轉換；濾波環節採用濾波電容來穩定直流電壓；逆變部分採用智慧型功率模組DIP-IPM，實現DC/AC的轉換。變頻電源的控制迴路用來調節電源系統輸出信號的頻率和幅值，實現變壓變頻。為保證系統安全可靠，設定了過壓欠壓檢測保護電路、光耦隔離驅動電路、輔助電源轉換電路等。
基本介紹
- 中文名：單相變頻電源
- 外文名：freqency converter
- 組成：整流、濾波、逆變
- 控制電路：包括控制電源
- 適用範圍：研發、製造、品管試驗
技數參數,相關介紹,
技數參數
註：（以5KVA為例）
一． 5KVA變頻電源適用範圍： | ||||||||||
● 研發、製造、品管試驗 | ● 外銷家電產品測試 | |||||||||
● 航空、船舶、電源模擬 | ● 電子安定器測試 | |||||||||
● 國防、軍事、研究單位 | ● 交換式電源測試 | |||||||||
● 電器產品壽命測試 | ● 電腦顯示器測試 | |||||||||
● 影印機、OA產品測試 | ● 冷氣、壓縮機測試 | |||||||||
●PTC電暖器測試 | ● 變壓器、馬達測試 | |||||||||
二．5KVA變頻電源技術參數概述： | ||||||||||
■輸入頻率：50Hz,60Hz或400Hz。 | ||||||||||
■輸出電壓：0~300VAC | ||||||||||
■輸出頻率：40.0~499.9Hz指撥式。 | ||||||||||
■電壓、頻率、電流、功率表採用4位數字LED顯示，簡單、易讀、高解析度。 | ||||||||||
■電壓（V）、頻率（Hz）、電流（A）、功率（W）、4視窗同時量測、顯示、無需切換 | ||||||||||
■無輻射干擾，含諧波成分小，並經特殊處理，不產生干擾。 | ||||||||||
■純淨、穩定的正弦波。 | ||||||||||
■大容量、小體積、低噪音、高可靠度。提供各國標準電壓、頻率、模擬測試各種電器產品。 | ||||||||||
■ 超載能力強。瞬間電流可承受3倍的額定電流。 | ||||||||||
■具過電壓、過電流、過高溫保護及警告裝置。 | ||||||||||
■適合電阻型、電容性、電感性及其他非線性負載使用。 | ||||||||||
三．5KVA蘇南變頻電源技術參數： | ||||||||||
一、共同規格 5KVA變頻電源 | ||||||||||
相數 | 單相1Ø | |||||||||
容量 | SNP-650(5KVA) | |||||||||
製作方式 | 1GBT/Pulse Width Modulation Type | |||||||||
輸入電壓（任選一種） | 1Ø 2W 220V or 3Ø 3W/4W | |||||||||
輸入頻率（任選一種） | 50Hz,60Hz或400Hz±5% | |||||||||
電壓低檔 | 110V系統：0-150V（LowRange） | |||||||||
電壓高檔 | 220V系統：0-300V（HighRange） | |||||||||
輸 | 負載穩壓率 | ≤±1% | ||||||||
頻率 | 40.0Hz to 499.9Hz(可程式設定) | |||||||||
頻率穩壓度 | ≤±0.01% | |||||||||
諧波失真 | ≤±2% | |||||||||
出 | 頻率表 | 4位。數位頻率表。解析度0.1Hz | ||||||||
電壓表 | 4位。數位電壓表。解析度0.1V | |||||||||
電流表 | 4位。數位電流表。解析度0.1A | |||||||||
瓦特表 | 4位。數位瓦特表。 | |||||||||
保護裝置 | 具過載。短路保護。警告裝置 | |||||||||
周溫 | 0-40deg.℃ | |||||||||
濕度 | 0-90%（非凝結狀態） | |||||||||
二、單相變頻電源實體規範 | ||||||||||
容量 | 500VA/1KVA | 2KVA | 3KVA | 5KVA | 8KVA | 10KVA | 15KVA | 20KVA | 30KVA | 45KVA |
製作方式 | 1GBT/Pulse Width Modulation | |||||||||
輸出限電流 低檔（L-N） | L:4.2A/8.4A | L:16.8A | L:25.0A | L:41.6A | L:63.0A | L:83.2A | L:125.0A | L:166.4A | L:250A | L:375A |
輸出限電流 高檔（L-N） | H:2.1A/4.2A | H:8.4A | H:12.5A | H:20.8A | H:31.5A | H:41.6A | H:62.5A | H:83.2A | H:125A | 187.5A |
大約重量（Kgs） | 21 | 45 | 60 | 70 | 80 | 120 | 130 | 180 | 350 | 500 |
尺寸： （WxDxH）(mm) | 430x178x460 | 350x530x675 | 450x650x855 | 600x850x900/820x1000x1300 | ||||||
※備註：單相輸入單相輸出之單相變頻電源。 | ||||||||||
※三相輸入單相輸出之變頻電源,簡稱三進單出變頻電源。 | ||||||||||
相關介紹
根據控制電路的參數設定，SPWM 電路產生SPWM控制信號，經過光耦隔離驅動電路，控制智慧型功率模組IPM開關器件。當系統出現短路、過流、過壓、欠壓、過熱等故障時，封鎖SPWM 輸出信號，關斷IPM 的輸出。
變頻電源
變頻電源3 SPWM調製技術
專用於交流異步電機SPWM控制的積體電路。它除了根據設定參數產生合乎要求的SPWM脈衝外，還集成了多種保護功能，並可在緊急情況下，如短路和過載時快速關斷SPWM脈衝，保護逆變器和電機。其最大特點是可以獨立運行，無須微處理器控制。它的輸出頻率以及加速減速頻率都可由外接電位器線上連續調節。所有須定義的參數如載波頻率、死區時間、最小脈寬、調製波形、V/f曲線等均存儲在外接的廉價EEPROM中，上電時自動讀入SA866中。SA866有6種工作模式，與微處理器配合使用，基本做到了低價格多功能。
SA866管腳排列如圖2所示。
各管腳功能如下：
(1)電源VDDD和VDDA分別為數字電源和模擬電源;VSSADC為A/D轉換電源，它們接一個+5V的電源;VSSD和VSSA分別為數字電源和模擬電源的地;VREFIN為A/D轉換參考電壓(+2.5V)。
(2)串列接口SDA，SCL和CS用於從EEPROM獲取數據，分別為數據，時鐘和片選信號。
(3)控制及輸出SETPOINT為頻率給定端，該腳的輸入電壓將決定系統的工作頻率;RACC和RDEC分別確定加速和減速的時間;RPHT、YPHT、BPHT和RPHB、YPHB、BPHB為橋臂脈衝信號輸出，其中RPHT、YPHT和BPHT分別對應三相輸出的上橋臂;RPHB、YPHB和BPHB分別對應三相輸出的下橋臂;DIR控制三相順序，該腳對應高低電平有兩個方向的PWM波供用戶選擇，高電平時輸出的相序為R—B—Y，低電平時輸出的相序為R—Y—B。
(4)工作狀態選擇SERIAL決定與SA866連線的是EEPROM還是微處理器，高電平表示與EEPROM連線AGE0和PAGE1決定採用的是EEPROM的哪一頁參數。
(5)保護VMON為過電壓信號輸入端，減速過程中此端電平若大於2.5V，就啟動過電壓保護動作，將輸出頻率固定在當前值;IMON為過電流信號輸入端，升速過程中，電平若大於2.5V，內部過流保護就動作，不再繼續升速，直到過流信號消失;SETTRIP為緊急停機信號，可快速禁止PWM脈衝輸出;TRIP端表示禁止輸出狀態，低電平有效，該信號只有在復位信號RESET下才能被解除。
4 逆變技術
在逆變部分，採用智慧型功率模組PS21255。與常規的IGBT模組相比，具有如下特點：
(1)內含驅動電路IPM設定了內部IGBT的最佳驅動條件，驅動電路離IGBT較近，可以大大減少信號傳輸阻抗，且受外界干擾小，因此不需加反向偏壓，同時，本模組採用自舉電路，從而擺脫了控制電源不共地的限制，使用一個電源，即可實現方便的控制。
(2)內含各種保護使內部IGBT因故障損壞的幾率大大降低，這些保護包括短路保護(SC)，控制電路欠壓保護(UV)等。
(3)內部報警輸出(FO)信號送到控制PWM發生器，封鎖脈衝輸出，進而停止系統工作。
(4)散熱效果好，採用陶瓷絕緣結構，扁平封裝，可以直接安裝在散熱器上。
(5)端子布局合理，便於安裝，強弱電的輸出輸入端分別安排在模組的兩側,做到儘量減少干擾。
IPM(PS21255)模組外部端子在布局上強弱電分開，P及N為直流輸入端，P為正端，N為負端;U，V，W為逆變器三相輸出端;UP，VP，WP為上橋臂U，V，W各相脈衝信號輸入端;UN，VN，WN為下橋臂U，V，W各相脈衝信號輸入端; FO為故障輸出端(低電平有效)。控制電路主要包括控制電源
5 電源系統的控制
、SA866為核心的SPWM波發生器、隔離驅動及保護電路，如圖3所示。
220V交流電經過整流濾波得到的直流電壓作為PS21255的逆變直流電壓輸入，SA866產生三相互差120。的3對SPWM信號，通過光電隔離作用於PS21255控制輸入端，在PS21255的輸出端輸出三相互差120。的SPWM波來驅動異步電機。通過改變輸出頻率，實現異步電機變頻調速。PS21255具有過熱、過(欠)壓、過流和過熱檢測及保護電路。當任何一種故障發生時，它將封鎖內部6隻IGBT管，同時送出故障信號FO。
控制電源採用7805和7815提供直流穩壓電源。
SA866AE通過10位數模轉換器和外接正反方向腳，可實現轉速的連續調節和正反向切換。SA866工作於模式N3，通過外部電路接SETPOINT實現頻率的給定,RACC、RDEC接相應電路實現頻率的加速和減速，SERIAL端懸空。所有的運行參數，包括載波頻率、波形、最小脈衝寬度、死區脈寬和V/f曲線等都是通過外接的EEPROM編程。
系統採用外接EEPROM 方式，EEPROM選用Atmel公司生產的AT93LC46，它只須+5V電壓即可工作，可重複擦寫106 次。該晶片的封裝為DIP一8，其中Vcc和Vss分別為5V電源輸入的正負端，CLK為時鐘信號輸入端，DI為數據輸入端，DO為數據輸出端，ORG為內部數據的存儲結構，可進行8位或16位選擇，其相應的引腳分別與SA866AE的SDA、CS和SCL引腳相連。所有的可程式參數均存在EEPROM 中，PAGE0、PAGE1用來選擇存儲器93LC46的4個頁面數據。系統在上電或復位後，通過串列口自動下載，從EEPROM將參數字讀人SA866，並依據所設定的參數字產生相應的脈衝波形，以控制主電路中模組的開或關。
為了保證逆變系統安全可靠運行，在IPM主電路和控制電路之間設定了保護及隔離驅動電路。當IPM發生欠壓、過流、過溫、短路保護時，即UV、OC、OT、SC中任一故障時，其故障輸出信號持續時間tfo為1.8ms(SC持續時間會長一些)，此時間內IPM會封鎖門極驅動，關斷IPM。故障輸出信號持續時間結束後，IPM內部自動復位，門極驅動通道開放。因此器件自身產生的故障信號是非保持性的，如果tfo結束後故障源仍舊沒有排除，IPM就會重複自動保護過程，反覆動作。過流、短路、過熱保護動作都是非常惡劣的運行狀況，應避免其反覆動作，因此僅靠IPM內部保護電路還不能完全實現器件的自我保護。要使系統真正安全、可靠運行，需要輔助的外圍保護電路。
由於輸入電壓和反饋能量都將直接反映在直流環節上，所以，整個系統的電壓電流檢測及保護取樣均集中在直流環節。本設計中，在SPWM接口電路SA866前置一級帶控制端的高速光耦6N137，使得SA866產生的SPWM信號經過隔離放大後驅動IPM的三相6路脈衝信號輸入端。IPM的故障輸出信號FO送入可控光耦6N137，經隔離後與SA866的SETTRIP端相連，當IPM故障報警時，信號FO快速向SA866發出保護高電平，快速切斷SPWM的控制信號通道，關斷IPM，實現了保護功能。
