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主题:西门子CU24S-11kW变频器 电源/驱动板电路图及原理简述

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西门子CU24S-11kW变频器 电源/驱动板电路图及原理简述
附件 1111.jpg
图1 西门子CU24S-11kW变频器的(面板)外观
附件 2222.jpg
图2 西门子CU24S-11kW变频器的电源/驱动板实物图
附件 3333.jpg
图3 工作电源之一
西门子CU24S-11kW变频器,其电路构成自有特点:
工作电源的分支路数较多,部分电源输出为受控模式,须满足一定条件后,才能正常输出供电电压;
1、开关电源的供电来源有点“拐弯儿”,拆机后,当主电路、电容板与控制板呈现相互脱离的状态,如何给图1电路供电,倒成了问题——测量开关管V303的D极、S极与P、N直接母线失掉联系。
(1)图3电路的供电正端和RED点,系主电路整流电压引入电容板经限流电阻,X207端子的RED点引入至开关电源;
(2)图3电路的供电负端,则由IGBT模块的AN端引入,当IGBT模块脱机,供电的负端也变得“无有来由”。
因而单独检测开关电源电路时,500VDC供电电源可直接由RED点和图1电路的接地点引入,即可。
2、驱动电路的工作电源(见图4),是一路受控电源,其工作的前提条件是:DSP主板从X100端子的10脚,送入一个高电平的工作信号,光耦合器导通后,3845B芯片开始工作,驱动电路的上三路工作电源才得以建立。
驱动电路的故障检修中,可采用暂时短接光耦合器3、4脚的方法,提供驱动电路的工作电源,来实施故障检测。
3、相关检测和驱动电路的“返祖现象”(见图5)。如大量采用贴片三极管(或两单元贴片三极管)构成直接直流母线电流检测电路、输出电流检测电路和末级驱动电路(见图6)。在IC器件非常成熟和占据元件主流的大环境下,逆向而行大量采用分立器件搭建电路的行动,究竟是为何呢,我个人蠡测如下:
(1)主观上,或许如电子发烧友追求音响设备的高品质一样,是为了“细节打磨”的方便,如“打造适宜的通频带”,提升信号传输的速度等。
(2)客观上,大大增加了“跑电路”的检测难度(也许电路构成本身并无难度,器件本身的检测也无难度。但3~6脚贴片晶体管的型号、器件类型甄别会耗费检修者的精力,尤其是手头资料并不完备的情况下)。
(3)相比较之下,用集成电路搭建电路,是“简化的倾向”,采用分立器件,倒使得电路“复杂化起来”。大大增加了元件数量,提高了(首次)检修难度,勿庸讳言,也必然在一定程度上,提升了故障发生的概率。
有时我忍不住会问:这种设计上的返祖现象,真的是必要的吗?是一种进步吗?是提升了电路的品质吗?
除此之外,大部分的电路的工作电源,仍然采用3844B/45B芯片构成的“常规电路”,只要明晓了供电来源,受控特点(供电路数多不是问题:仅是类似电路的多次重复而已), 原理分析和故障检修的难度立马消解无踪,也就是个普通电源电路而已,可不是吗?
附件 4444.jpg
图4 工作电源之二
附件 5555.jpg
可以用一个表格,列举本机电路的供电路数。
附件 6666.jpg
图5 电压、电流、温度检测及DSP外围电路
图5中,有两部分电路内容,其一是DSP工作条件电路和外围电路。DSP和外围电路,分别采用了Vcc6和Vcc7两路供电。
   其二是U、V、W输出电压检测电路和N端直流母线电流检测电路,以及直流母线电压检测电路,和IGBT功率模块的温度检测电路。
   U、V相输出电流检测采用A786J,V-F转换光耦,电压-频率转换模块。脱离IGBT模块后,因输入侧供电丢失,输出为异常状态。正常连接时,MCLK端应有10MHz的时钟信号输出;MDAT端对应零电流,输出频率约为3.3MHz。当输入信号电压正方向变化时,MDAT输出频率变低,反之升高。在输入侧输出侧5V供电均正常的情况下,检测方法是在2、3脚之间送入±200mV电压信号,测试输出端的频率变化(约正负变化1.5 MHz),来判断好坏。建议采用示波器或示波表检测输出波形,提高判断的准确度。
   而W相,则由输出端串接的20mΩ电阻实现I-V转换,经后续电路处理,由光耦合器向DSP传输负载严重超载的动作信号。是差异巨大的两种电路形式,来检测输出电流。前者V-F转换,传输的是线性信号,后者I-V转换,传输的是开关量信号。
直流母线电流检测电路,是由贴片晶体管器件构成的线性传输电路,图上静态各点电压做了标注。当输入信号电压0.1~0.3V时,输出至DSP器件38脚的电压为1~3V,可见电路总的放大倍数为10。
   检修过一例上电报过流故障的机器,是一组双单元的晶体管器件坏掉,导致0V输出变为3V高电压。代换3Ls贴片器件后,故障排除。
   关于直流母线电压检测电路,DSP的19、20脚内部电路也参与到外部运放电路的闭环控制,这种电路形式对我来说,也算是比较陌生和新鲜。
   另外,还设有模块温度检测,和Vcc8(驱动电路下三臂供电电源)电压的检测电路,输出信号当然都送入DSP器件。
   大家对这种“特型电路”,有分析一番的兴趣吗?
附件 7777.jpg
图6 IGBT驱动电路
IGBT下三臂驱动电路的工作条件:
   1、Vcc驱动电源正常,电压幅度不低于Y2击穿值,脉冲输入电压具备工作电流通路;
   2、DSP的脉冲正常输出。
   3、驱动电路本身无异常。
   因为电路传输的是开关量,从逻辑电平的角度来分析电路就非常简捷了。其检修要点,仍然不能忽略对电路输出电流能力的检测。
   别的不多说了。
   咸庆信
   2024年1月28日(农历腊月18日)
   于家中
24-02-01 10:27
  很老的产品了。文中型号有误,应该是CU240S
附件 型号1.jpg
附件 型号2.jpg
24-02-01 11:43
给咸大师赞一个!
24-02-01 12:57
学习学习,谢谢
24-02-01 13:28
咸工可能也喜欢玩音响表情
24-02-01 14:55
学习学习,谢谢
24-02-01 17:29
咸老师,这图片不是很清楚有高清的的吗表情
24-02-01 20:36
附件 RTRT.jpg
山水的小音响,听听半山听雨,归来古琴曲什么的。
24-02-01 20:49

引用 dragon2153 在 2024/2/1 20:36:34 发言【内容省略】

没办法啊,一做成图片上传,它就不高清了啊。可能还是我发贴的功力不够所致啊。
24-02-01 20:52
咸老师辛苦了!能做成PDF文件可读性会更上一层楼!祝咸老师龙年身体健康,龙马精神!写更多更好的作品,谢谢!
24-02-03 08:41

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