萬用示波表在變頻器分析測量中的應用

概述
 
　　智能變頻器作為一種調(diào)速裝置以其多用途、高可靠性和高數(shù)節(jié)能而廣泛地用于各種馬達控制上，如冶金、造紙、電子產(chǎn)品裝配等生產(chǎn)線。在生產(chǎn)當中變頻器一旦發(fā)生故障；尤其是出現(xiàn)板級故障的，單憑經(jīng)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(xiàn)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(xù)可調(diào)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(zhì)的負載。圖1繪出了一種典型的數(shù)字控制通用變頻器-異步電動機調(diào)速系統(tǒng)原理圖。 
 

圖1  數(shù)控通用變頻器—異步電機調(diào)速系統(tǒng)
 
　　現(xiàn)代脈寬調(diào)制PWM變頻器的控制電路大都是以微處理器為核心的數(shù)字電路，其功能主要是接受各種設定信息和指令，再根據(jù)它們的要求形成驅(qū)動逆變器工作的PWM信號（見圖2）。
 
變頻器的波形分析測量 
 

圖2  PWM變頻器的脈沖發(fā)生器
 
　　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(qū)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(jiān)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(diào)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(diào)制頻率波形
 

　　4）調(diào)節(jié)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(wěn)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(jié)語
 
　　以上波形全部是在Fluke獨特的‘即觸即測’自動觸發(fā)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。
 

參考文獻：
 
1.  曾毅等. 調(diào)速控制系統(tǒng)的設計與維護. 山東科學技術(shù)出版社， 2002年1月。

2.  VACON Drives Co.,Ltd. CX User manual. Finland. 

3.  Fluke 電氣電子測試工具樣本。