系 列 原 理
一. 机型简介
整个30X 系列包括以下几个类型，同功率的机型在硬件上的区别就是控制板的 功能上有优化，驱动板都是相同的。
不同功率段的硬件设计模式上， 15KW 以下 包括15KW 采取驱动板带整流桥+单管IGBT+DSP 板的模式，30KW~45KW 采用 可控硅+驱动板45DRV 不带整流部分+IGNT 模块+DSP 板的模式，55KW~75KW 采用可控硅+驱动板55POWER 不带整流部分+55DRV+IGNT 模块+DSP 板的模 式,90KW 以上的结构和55KW 不同之处在于55DRV 不同。
二. 系统框图
三. 4KW 驱动板
驱动板按功率段分，15KW 以下的驱动板模式和18.5KW 以上驱动板模式。
这里 主要以4KW 小功率机型和45KW 大功率机型为例讲解。
先以4KW 为例进行介 绍。
驱动板主要包括整流滤波+软启动+开关电源+电源指示灯+UVW 电流检测 +PWM 光耦隔离+电平转换+故障保护电路+母线电压检测，下面分别介绍：
3.1软启动+母线电压检测
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丄问f 丄 匸丄 ； 亠 £・「 | .—— i L L R 石丄^ J ——■ 左图母线电压检测是变压器副边输出经过电阻分压后 Ude 信号给DSP 标准是母 线电压为53DVWPdS=150V 右图为软启动电路，刚通电瞬间电容相当于短路,母 ,到
电容充好电后通过继电器将琴R 92短 400V 继电器动作.右图中还有电源指示灯电路通过
*
3.2开关电源
单端反激式开关电源由反激式变压器 +UC3844电源控制芯片+MOS 管,单端反 激工作原理：
MOS 管导通,母线电压加在变压器原边线圈，副边线圈为上负下正，二极管反向，副 边绕组没有电流；MOS 管截止，副边线圈为上正下负，绕组中储存的能量向负载释 放.根据IN=I'N'，在MOS 管导通期间储存的能量在截止期间有多少释放,取决于 截止时间.
UC3844电源管理器主要是控制 MOS 管的脉冲占空比，根据IF ，VF ，+15V 三 个反馈信号调整输出脉冲占空比，IF>1v,VF>15V,+15V>15V,三种情况下都会自动 调节标准是+15V 误差为土 0.02V ;
电感的作用，滤除占波开关电流中的脉动成份。
从滤波效果看，电感量越大， 效果越明显；但电感过大，会使滤波器的电磁时间常数变大， 使输出电压对占空
线电流很大-•，通过电阻■ R9 路，这里设定的是母线电压为• 电阻分压方式设计. I — -■ ] IM 川黒
92限流来消耗能量
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比变化的响应速度变慢。
L=(1-D)*T*Uo/(lmax-lmin),过度时间
Tr=L(lmax-lmi n)/Uo(D2/D1-1),D2 为负载改变后的占空比；
3.3电流检测
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此图CH1监视labs ，CH2监视Iw 。
3.3保护电路
电流检测保护电路，检测labs>hoc 故障电压2.52V 时跳HOC 瞬时过流故
障,labs>sc 故障电压2.62V 时跳SC 驱动故障。
频率检测包括输入频率检测和输出频率检测，输入检测通过检测三相整流后 光藕关断时间测试是否输入缺相；输出检测 V 和W 两相间时序。
3.4IGBT 驱动
两个稳压二极管防止门极输入电压过大损坏器件，IGBT 内置续流二极管，关 键是门极电阻的选择合适，使的充放电完成。
见下右图所示：
充电和放电特性要达到平稳，右图虚线为充放电没有完成。
四. 45DRV 驱动板
18.5KW 以上的机器把功率器件分开来做，整流采用可控硅 +KKG 板控制，风扇 控制采用专门的电源板驱动，软启动采用二极管 +电阻串接在R 和P 之间，在可 控硅没有动作前形成回路给电容充电，逆变部分采用光耦加 IGBT 模块方式。
以 45KW 为例介绍：主要介绍与4KW 有区别的地方。
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I a p __X — 1+ * --------- < 可立丘 I U9A 为半波整流,U9B 为反相求和,U6C 为反相输出跟随器；全波整流负极性输出 电路如下图分析
IT Eui
Ui>0,a<0,D1 导通，D2 截止，Uo=-Ui ；
Ui<0，a>0,D1截止,D2导通，流过c 点电流等于la 流过R71电流和b 点电流流过 R52电流之和，R52=R71/2,且方 NM»
相反，Uo=Ui; 我们检测的电流是la,lb,lc=(la+lb)，则C 点信号就是两个大小方向相反IC 信 ,,, ,,亠” , —S ------ 1
丄 z — 占厶 AA T-t_L 丄Lt 丄r . L I TA ..
的绝对值相加。
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4.1电源
开关电源部分不直接提供IGBT的驱动电源，而是另外采用变压器隔离的方式。
利用555电路组成施密特触发电路，上电
通过电阻R3和R2给电容C2 充电，输出为
高电平；当输入>2VCC/3 输出为低电平，
电容C2通过R1放电，直到电容电压降到
VCC/3 ;这样周期运转，输出方波。
KKG板驱动电源也是采用555电路组成施密
4.2KKG驱动板
特电路产生方波，再用六个变压器隔离驱动六路可控硅。
4.3电流检测
18.5KW以上都是采用霍尔检测元件检测电流，牛粒* L奈例如检测电流
0~100A的霍尔对应输出0~4V， f 需
利用运放跟随电路，采用电阻分压确定:
不同功率机器的最大电流对应输出电压一定。
牛
Ui=Uh*(R105+R123+R124)/(R104+R105+R123±R12) S
4.4IGBT 驱动
采用HCPL-316J驱动芯片，使IGBT工作在饱和导通和截止区，主要作为开关器件。
316J具有驱动+欠压保护+过流保护：驱动电压<12V输出故障信号，输入驱动信号锁定，316J输出低电平；IGBT短路出现过流信号即脚14检测到IGBT集电极上电压=7V，输出故障信号，锁定输入驱动信号，316J输出低电平。
故障延迟输出时间Tus=C*U/l=Cpf*7V/250uA.
五.控制板
5.1电源部分
控制板电源分给24V应用端子电源，3.3VDSP数字电源和3.3V模拟电源，
1.8VDSP程序电源，5V转换电路电源，5V键盘电源，10V模拟输入用电源, AD校验用3V基准电源和1V/2V反馈电源.重点讨论并联和串联线性电源：1并联型：TL431的8脚和地电压为内部稳压为
2.5V
，则输出
Uo=(R223+R117+R116)*2.5V/R116 =42*2.5/10=10.5V
-
9- 制动电阻
制动电阻
2.串联型：LM2575串联在输入和输出间；
Uo=1.23V*9K/2.2K=5.03V,
LM2575的4脚FEEDBACK 内部的
参考电压为1.23V,
二极管D42流过的电流＞1.5*5V/9K=0.83A,
IMP809是低电平复位，上电复位时CON 输出低电平锁定7424电平转换芯片, 等DSP 完全稳定工作后才启动电平转换芯片。
5.3模拟输出
PWM 输入0〜100%占空比的脉冲信号，经过二阶滤波电路后对应 0〜3V ，输出 0〜20MA;电压电流转换电路，要求输出 20MA , 20X 1.7=3.4V,U8的5, 6脚电 压=3.4V,U8的2, 3脚电压二输入3V;根据这些电压确定电阻大小。
运放和三极管 构成恒流源电路，利用运放的 U+=U-,l+=l-=0的两个准测。
5.4AD 校验
左图的ADCRERP/ADCREFM 作为基准模拟输入参考电压，外部模拟输入 信号和参考电压比较后DSP 内部算出对应的码，再将码转换成 PWM 脉冲信号 输出；比较这两个模拟信号，通过参数修改模拟输出和模拟输入达到相等。
六. 制动单元
制动单元的作用：将电机处于发电状态时产生的电能转变为热能消耗 制动电流取变频器额定电流的一半，
5.2上电复位
-9- 制动电阻
制动电阻
电阻功率取最大功率的10%〜20%。
例如：220V 电源 选择制动电压为Udc=690/1.732=400V 0.4KW 变频器电流为 2.8A,R=2*400/2.8=280 P=2.8*2.8*280=2200W.取 200W 〜400W;
变频器 继
电 器 输 出
接地。