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康沃CVF-P1-5.5kW变频器-控制端子电路图

来源:原创 作者:linux 日期:2011-3-21 23:58:55
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《康沃CVF-P1-5.5kW变频器》控制端子电路图

 
 

《康沃CVF-P1-5.5kW变频器》控制端子电路图说

 


 

本图及下二图,为CPU主板电路图。本图主要为变频器的控制端子电路、外部存储器和晶振电路等。在变频器的修理和测绘过程中,因用户取机使我无法将P型机的CPU主板一直绘完,不得已测绘了P型和G型机的两种CPU主板电路,幸好两种机型的CPU主板电路是一样的(感觉应该是呀),便将各部分电路合画在一起了。错误责任,我自承担。

    将控制信号的输入和输出电路做得稍微讲究一点的话,还是不要直接输入、输出的好,起码得用光电耦合器隔离一下。光电耦合器的使用,不仅使控制端子与CPU之间有了电气隔离的安全性,也使电路的抗干扰能力大为增强——小幅度电压信号的扰动被光耦器件“隔离”了。

    X1-X5:多功能信号输入端子,端子与CM闭合有效,端子的具体功能可由参数设定。可通过参数设置如多段速指令、频率通道选择、正反转点动控制等,能使变频器适应用户的多种控制方式,加强了控制上的灵活性。FWDREVRST也为数字信号输入端子,但其功能已被指定,只可用作变频器的起、停和故障复位控制,不能通过参数另行修改了。输入信号经光电耦合器隔离,输入侧为24V供电,当输入端子与CM闭合时,形成了光耦器件的输入电流,输出侧三极管导通,将+5V高电平信号加到CPU的引脚。这也是变频器控制端子经常采用的电路形式和供电方式。CPU引脚都接有与地相连的下拉电阻,在无信号输入时为低电平。下拉电阻与电容又接成消噪电路,具有抗干扰效果。

    由开关电源次级绕组整流滤波电路输出的+8V电压经VOL1L7805CV)稳压输出+5V电源,供CPU。开关电源电路输出的+18V-18V供电,也分别经VOL3LM78L15ACZ)、VOL279L15)稳压成+15V-15V供保护控制电路。

    CPU2脚输出低电平变频器运行(或故障)信号,由PC2驱动继电器REY1,再由端子触点输出,经外接指示灯或继电器等器件,显示变频器的运行(或故障)状态。

    CPU2223脚外接4MHz晶振,与内部振荡电路一起,产生CPU工作所需的基准时钟。

    CPU,又称为中央处理器,内部一般由运算器、控制器、内存储器、输入/输入设备及接口电路及总线组成,但随技术的进步和更新,其功能和结构均在不断扩充中——将原来CPU外围的电路也集成于器件内部。将其硬件设备扩充到一定的规模,而使之能独立完成一个较复杂的控制功能,此器件即被称为微处理器了。在微处理器家庭中,为适用于某一应用领域,在硬件构成上——有别于通用型微处理器(如80C51)——有一定的独特性,如本文特指的变频器经常采用的微处理器,具备六路PWM波输出功能,能实现特定的控制功能,又被称为微控制器,别名:单片机。因业内人士一般将变频器单片机的电路板之为CPU主板,从约定俗成和定义简洁的方面考虑,也将微控制器(单片机),姑且称之为CPU了。

    CPU34-40脚与IC2相连接。IC2为串口EEPROM存储器,为标准三线串行接口,容量4k,动作电流1mA,备用电流5uA,擦/写次数大于106次方,数据保存时间大于200年。用户在应用中,经常要将相关参数进行调整,并且改变后的参数值能为变频器所记忆。IC2即是为完成这一任务而设的。如停电后用户的设定值丢失,须检查IC2及相关电路。

    CPU主板的故障率相对较低,约占总故障率的20%以下。故障多发生在故障检测电路的控制端子电路上。控制端子的故障多为用户误接入高电压,而将端子供电24V烧坏,端子输入电路开路损坏和光电耦合器的输入侧电路损坏。故障检测电路(电压、电流检测的后续电路、温度检测电路)损坏时,就有点“谎报军情”故意捣乱的意思了,明明主电路是好的,却报出“输出短路”故障或输出缺相故障,明明风扇是好的,却报出过热故障等,使变频器不能投入正常运行。

《康沃CVF-P1-5.5kW变频器》CPU逆变脉冲输出电路、I/O接口电路图


《康沃CVF-P1-5.5kW变频器》CPU逆变脉冲输出电路、I/O接口电路图说

    控制端子——模拟信号端子。VI1VI2频率设定电压信号输入端12I1频率设定电流信号输入正端(电流输入端);AM:可编程电压信号输出端,由CPU61脚输出信号经IC5-LF353内部一组放大器(接成反相放大器)放大后,由R42限流后输出到AM端子。输出内容可由参数设定,如输入电流、输出电流、输入电压等。输出为模拟电压信号,可外接10V电压表头显示输出电流或输出频率,用于变频器的运行监控。FM:可编程频率信号输出端,外接频率计。最高输出信号频率50kHz,幅值10V。输出内容可由参数设定,如输出频率、给定频率等。电路也由一级反相放大器构成。

    数字输入端子X6X7为数字输入端子中的特殊端子,可接收频率小于10kHz、幅度为5-24V的脉冲信号。既可当作一般数字输入端子应用,也可输入高速脉冲信号。两端子输入信号经光耦器件PC5PC6隔离后,又经IC3内两级反相器将信号反相后,输入到CPU4346脚。

    CPU16485859脚与MAX485通讯模块相连接。RS485通讯模块内含一个驱动器和一个接收器,驱动器具有短路电流限制,接收器输入具有失效保护特性。可以实现最高2.5Mbps的传输速率。模块采用5V单电源供电。RS485采用差分负逻辑信号,+2V~+6V表示“0”- 6V- 2V表示“1”RS485一般采用两线制接线,采用的是主从通信方式,即一个主机带多个从机,即所谓半双工通讯。连接RS-485通信链路时可以简单地用一对双绞线将各个接口的“A”“B”端连接起来。这种接线方式为总线式拓朴结构,在同一总线上最多可以挂接32个结点。 RS-485接口采用差分信号传输方式,并不需要相对于某个参照点来检测信号,系统只需检测两线之间的电位差就可以了。理论上RS485的最大传输距离可以达到9.6公里。MAX48567脚外接接地电阻及稳压管,有抑制共模电压和干扰的作用。RS485通讯接口,为变频器与PLC或上位机之间实现通讯控制提供了方便。通常,进行RS485通讯时,变频器要进行某些通讯参数的设置,如通讯站号和通讯波特率等的设置;PLC或上位机,则要编写相应的控制程序。具体的通讯格式,各厂家变频器说明书都有详细说明。

    操作显示面板由5V电源供电,910脚为供电端;1-5脚留有预置焊口,更换操作面板类型或进行功能调整时,可通过短接、开路相应焊口来实现。本机操作面板与CPU的通讯采用三线式连接,CPU60脚经电阻R20直接用操作面板连接,CPU输出的另两路通讯线由IC3内部两级反相器反相和隔离后,再送入操作面板。让我猜一下这三根线的作用,一为时钟信号,二为数据信号,三为片选、使能等性质的信号吧,不知对不对?操作显示面板的内部电路,因时间关系未及画出。有内带微处理器的,结构较复杂一点,但与CPU之间的引线要少,如本机的;有的内部只有驱动和显示电路,与CPU之间的引线稍多。操作面板的损坏也是时有发生的。常见为无显示,显示笔划不全、按键接触不良、电位器接触不良等。多为数码显示管驱动电路损坏和因油污腐蚀、磨损、振动虚焊等造成故障。操作面板价钱不贵,损坏后也可直接从厂家购得。

CPU50-55脚为六路PWM(逆变)脉冲输出脚,这六个引脚有610kΩ上拉电阻接+5V,输出低电平脉冲信号。CPU输出的六路逆变脉冲信号,再经IC12-六反相缓冲器/驱动器,转化为高电平脉冲信号送入后级驱动电路。后级驱动电路(见图五十五)为六只光耦型驱动IC,输入侧为发光二极管,要求有一定的电流输入值,这就要求前级电路有一定的电流输出能力,以足以驱动后级光耦器件。众所周知,CPU引脚的“拉电流”能力是有限的,上接电阻(CPU内、外的上拉电阻多为10kΩ4.7kΩ)往往限制了它的拉电流输出能力,但却具有较强的“灌电流”输出能力。有的变频器电路即是用其灌电流输出能力直接驱动后级电路的。但加入缓冲级,多了层CPU的安全屏障,隔离了逆变模块的损坏对驱动电路的冲击。在维修中我有时也祷告啊:CPU千万不能坏呀,CPU不坏就能修起来呀。

《康沃CVF-G-5.5kW变频器》保护控制电路图


《康沃CVF-G-5.5kW变频器》保护控制电路图说

 变频器的直流电压检测电路不外乎以下两种电路形式。一是输入自直流回路的530V直流电压采用电阻分压、线性光电耦合器隔离和运放电路处理后,输出到CPU;二是由开关电源电路的次级绕组电压整流而出,该路整流二极管在开关管饱合导通期间,承受正向偏压而导通,整流电压输出正比于开关变压器初级绕绕组输入的直流回路的供电。电压采样电路所得的直流电压检测信号,一是提供直流电路过、欠压的报警依据;二是此模拟电压信号输入CPU,也参与对三相输出电压的控制;三是电压检测信号,也同时作为直流电路制动开关管的控制信号。在直流电路电压达一定幅值时,启动制动单元(开关管),将制动电阻接入直流电路,对电压增量部分进行快速耗散。本机的直流电压检测信号,也取自开关电源变压器的次级绕组的整流电压,经排线端子CNN1/CON2CNN1为电源/驱动板上排线端子序号;CON2CPU主板上排线端子序号,但排线引脚一致)的25脚引入到CPU主板上来。

前级电压检测电路来的信号,经R81引入到W1半可变电阻的中心臂,经W1调整、R82分压后,输入到IC9LF353高输入阻抗双运放电路)的3脚,由1脚输出后,一路经D7嵌位直接送入CPU引脚;一路输入到IC96脚,IC95脚为R85R86+5V的分压值,此电压作为基准电压。当直流电路电压升高到一定幅度时(如660V), IC96脚电压高于5脚基准电压,IC9的工作状态反转,7脚输出低电平,BRK制动电路工作指示灯点亮;一路送入IC10运算放大器的反相输入端2脚,该放大器(电压比较器)的同相输入端3脚,也有+5VR88R89分压形成的电压,2脚与3脚电压相比较,2脚电压高于3脚分压值时,从1脚输出一个低电平信号给CPU35脚,使变频器报出过电压故障信号。

本机的三相输出电流检测电路是很有意思的。由两只电流互感器输出的IUIV信号,加到IC7-TL072(运算放大器)的三组电压跟随器的同相输入端上,经放大后输入由D8D9D10组成的桥式整流电路上。电压跟随器的使用大大提升了电路的输入阻抗,基本上不取用自电流互感器来的信号电流,提高了电流检测的精度。三组电压跟随器将IUIV二相电流信号还原为三相输出电流信号。D8D9D10的整流电压加到后级IC85脚,该级放大器为差分放大器,IC87脚输出电流检测信号又输入到IC10后级反相放大器的同相输入端6脚,由7脚输出随变频器输出电流大小变化的信号电压,送入CPU33脚。

可以看出,电压检测电路和电流检测电路信号的输出,也是受IC6-HC00四二输入与非门电路控制的。当IC64脚输出高电平时,D14D16有可能正偏导通,抬高了IC1017脚输出电压;当IC64脚输出低电平时,D14D16反偏截止,IC1017脚输出电压不受IC6的控制。至于IC10受控或不受控于IC6,在什么时间,什么条件下受控于IC6,是由CPU174137脚输出电压信号决定的。到底这是个怎样的控制过程,须手头有一台康沃变频器,实际通电验证才能得知的。因修理康沃变频器的需要,紧迫和仓促之间测绘了整机电路图,机器一经修复,即被用户取走了,当时情境下,也无法从容上电验证机器是如何对两路检测信号进行控制的。

 但我想啊­——通过一些变频器的现场运行,也似乎理清了一些头绪——变频器在起动期间或是起动的一个时间段内,一是因输出电压与频率都较低,二是负载情况不一样,变频器是暂缓电流检测保护电路起控的,或者说将保护阀值升高一点,在起动后或者在起动的后半段,再投入保护信号。起动期间对IGBT模块的过流保护,一般由驱动电路的模块故障检测电路来执行。

我推断,IC6的电路,也是起到了这样一个控制作用啊。

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