西门子CU24S-11kW变频器 电源/驱动板电路图及原理简述

西门子CU24S-11kW变频器 电源/驱动板电路图及原理简述
图1 西门子CU24S-11kW变频器的（面板）外观
图2 西门子CU24S-11kW变频器的电源/驱动板实物图
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？
图4 工作电源之二
可以用一个表格，列举本机电路的供电路数。
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？

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

山水的小音响，听听半山听雨，归来古琴曲什么的。

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。