萬用示波表在變頻器分析測量中的應用
2015-09-11
概述
智能變頻器作為一種調速裝置以其多用途、高可靠性和高數節能而廣泛地用于各種馬達控制上，如冶金、造紙、電子產品裝配等生產線。在生產當中變頻器一旦發生故障；尤其是出現板級故障的，單憑經驗有時很難作出正確判斷，這時候有必要借助高性能的測試儀器進行故障分析。Fluke192B便攜式萬用示波器集示波器、萬用表、無紙記錄儀于一體，并且具有60MHz的帶寬，是現代電力電子裝置的較為理想的測試和維護工具。
通用變頻器工作原理
通用變頻器采用工頻交流電整流成直流電，再把直流電逆變成頻率、電壓都連續可調的三相交流電，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字控制通用變頻器- 異步電動機調速系統原理圖。
圖1 數控通用變頻器—異步電機調速系統
現代脈寬調制PWM變頻器的控制電路大都是以微處理器為核心的數字電路，其功能主要是接受各種設定信息和指令，再根據它們的要求形成驅動逆變器工作的PWM信號（見圖2）。
圖2 PWM變頻器的脈沖發生器
變頻器的波形分析測量
萬用示波表可用于檢測分析變頻器逆變（UI）部分的柵極PWM驅動信號，以及輸出電壓波形。以下以芬蘭VACON公司CX系列變頻器作為參考。
1）首先將專用的柵極適配器（GS1）連接至示波器的輸入通道。再將GS1的3個柵極接頭（X9，X11，X13）連接至功率板對應的柵極插槽上。
2）用直流電源給待測功率板和控制板供電，連接示波器至測試點,通過Flukeview4.2監視軟件觀察U、V、W三相的SPWM波。當DC供電線的電壓達到額定值時，IGBT晶閘管的三相上下半橋的柵極電壓應為-12V左右，以使IGBT截止，圖3。
圖3 IGBT的柵極波形
3）然后運行在0Hz，觀察每相上下半橋的SPWM波的調制頻率是否正常（對于不同的功率板此頻率不同，此板顯示為733.7Hz），圖4。
圖4 調制頻率波形
4）調節400V交流電源至給定頻率50Hz,觀察PWM 輸出電壓波形，圖5。從該波形可以看出紋波比較小輸出比較穩定。
圖5 PWM輸出電壓波形
5）最后，利用Flukeview4.2提供的測試報告宏模板自動生成一份極具價值的測試分析報告。
結語
以上波形全部是在Fluke獨特的‘即觸即測’自動觸發模式下測試的，方便快捷。另外可用該示波器的萬用表對變頻器的整流橋二極管和逆變橋IGBT進行精確電壓測量，限于篇幅在此不再贅述。
智能變頻器作為一種調速裝置以其多用途、高可靠性和高數節能而廣泛地用于各種馬達控制上，如冶金、造紙、電子產品裝配等生產線。在生產當中變頻器一旦發生故障；尤其是出現板級故障的，單憑經驗有時很難作出正確判斷，這時候有必要借助高性能的測試儀器進行故障分析。Fluke192B便攜式萬用示波器集示波器、萬用表、無紙記錄儀于一體，并且具有60MHz的帶寬，是現代電力電子裝置的較為理想的測試和維護工具。
通用變頻器工作原理
通用變頻器采用工頻交流電整流成直流電，再把直流電逆變成頻率、電壓都連續可調的三相交流電，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字控制通用變頻器- 異步電動機調速系統原理圖。
圖1 數控通用變頻器—異步電機調速系統
現代脈寬調制PWM變頻器的控制電路大都是以微處理器為核心的數字電路，其功能主要是接受各種設定信息和指令，再根據它們的要求形成驅動逆變器工作的PWM信號（見圖2）。
圖2 PWM變頻器的脈沖發生器
變頻器的波形分析測量
萬用示波表可用于檢測分析變頻器逆變（UI）部分的柵極PWM驅動信號，以及輸出電壓波形。以下以芬蘭VACON公司CX系列變頻器作為參考。
1）首先將專用的柵極適配器（GS1）連接至示波器的輸入通道。再將GS1的3個柵極接頭（X9，X11，X13）連接至功率板對應的柵極插槽上。
2）用直流電源給待測功率板和控制板供電，連接示波器至測試點,通過Flukeview4.2監視軟件觀察U、V、W三相的SPWM波。當DC供電線的電壓達到額定值時，IGBT晶閘管的三相上下半橋的柵極電壓應為-12V左右，以使IGBT截止，圖3。
圖3 IGBT的柵極波形
3）然后運行在0Hz，觀察每相上下半橋的SPWM波的調制頻率是否正常（對于不同的功率板此頻率不同，此板顯示為733.7Hz），圖4。
圖4 調制頻率波形
4）調節400V交流電源至給定頻率50Hz,觀察PWM 輸出電壓波形，圖5。從該波形可以看出紋波比較小輸出比較穩定。
圖5 PWM輸出電壓波形
5）最后，利用Flukeview4.2提供的測試報告宏模板自動生成一份極具價值的測試分析報告。
結語
以上波形全部是在Fluke獨特的‘即觸即測’自動觸發模式下測試的，方便快捷。另外可用該示波器的萬用表對變頻器的整流橋二極管和逆變橋IGBT進行精確電壓測量，限于篇幅在此不再贅述。
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