安川616G3-55kW变频器驱动/保护电路图说明

安川616G3-55kW变频器驱动/保护电路图(点击查看大图)

驱动电路的种类也是大同小异的。我们见得最多的是用PC929、A316J等IC构成的驱动电路，模块故障检测电路（保护电路）也同时集成在内了。虽然可以找到有关A316J等的电路资料，能看到内部的单元方框电路图和对电路原理的介绍，但对其保护电路的具体构成，总是感到一丝“触不到实处”的茫然-IC内部的保护电路，的确是看不到也摸不着的呀。恰巧本电路是用分立元件构成的检测与保护电路，更便于理解检测与保护动作过程。将上图中的一路脉冲与保护电路稍为改画，即可看出IGBT管压降检测电路是如何对模块实施保护动作的了：

电路原理：由CPU引脚来的PWM脉冲信号，经U2光耦合器隔离和放大后，送入模块保护电路。正常状态下，此脉冲信号再经Q2和Q3的推挽式功率放大电路放大，直接驱动IGBT模块。一般认为，IGBT模块为电压型驱动模块，这种观念有失偏颇。IGBT的输入栅射结电容恰恰需要瞬态的大涌入电流！这就是为什么会采用Q2、Q3来做功率驱动的原因。驱动信号的引入电阻，也是5Q8W的功率电阻。而从这个意义上来讲，从本质上来看，IGBT模块仍为电流型驱动器件。这是笔者的看法，不知当否？当驱动电路的电流输出能力不足时，会使三相输出电流产生断续，电动机振动，发出隆隆声。脉冲处理电路原理另见其他图说，此处重点是看保护电路如何动作的。

在变频器未接受起动信号时，U2的输出脚7、8为截止负电压，如以0V电源线做为参考点的话，此时7、8脚电压约-9. 5V（忽略内部管子的饱合压降），此负压经R13、R3引入到Q2和Q3的基极。Q2因反偏压而截止，Q3因正偏压而导通，IGBT模块的栅偏压为负，处于截止状态。电阻R1、R2对+15V和负-9. 5V分压得到3V的电平。D9为击穿电压值为9V的稳压管，R1与R2的分压值不足以使其击穿，故Q3无偏流，处于截止状态。光耦合器U1无输入电流，故无GF（接地）和OC（过载、短路）等故障信号返回CPU。当CPU发送驱动脉冲的时候，U2的7、8脚变为峰值为15V的正脉冲电压，D1的正极此时便上升为+15V，此时便出现了两种情况：一种情况下是模块良好，IGBT在正激励脉冲驱动下迅即导通，可认为P、E两点之间瞬时短接了，D1的负端电位瞬即拉为0V，也将D2的负端电位拉为1V以下，因未达到D2的击穿值，使Q3仍无基极偏流而截止；一种情况下是模块已或因负载异常使运行电流过大，或因Q3等驱动电路本身不良使IGBT并未良好地导通（导通管压降达9V以上），D1的负端为高电位而截止，+15V经R1使D2击穿，Q3得到偏流导通，将Q2基极的正脉冲电压拉为零电平，IGBT模块失去脉冲而截止。同时Q3的导通产生了U1的输入电流，U1将模块故障信号送入CPU。可见此电路是保护电路先切断了IGBT管子的驱动脉冲，同时送出了模块故障信号。保护是较及时和快速的。