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佛山西門子主板維修之變頻器是如何通過中間直流總線供電的

大部分變頻器廠家生產(chǎn)的傳統(tǒng)變頻器（Variable-frequency Drive，VFD），其控制系統(tǒng)和其他應(yīng)用的電源直接由單相或三相電網(wǎng)提供。但由于VFD和伺服電機(jī)放大器的應(yīng)用越來越多，可能會出現(xiàn)一種新的電源:由VFD的中間DC總線供電。這種電源的優(yōu)點(diǎn)是，存儲在運(yùn)行電機(jī)中的“自由”動能可以用來為控制系統(tǒng)供電。如果這種可能性成為現(xiàn)實(shí)，將大大提高電源對抗電網(wǎng)波動的魯棒性，而無需使用需要頻繁維護(hù)的電池緩沖系統(tǒng)。

要理解這個(gè)應(yīng)用，我們可以以起重機(jī)為例:如果在起重機(jī)剛剛吊起貨物的時(shí)候，供電網(wǎng)絡(luò)突然中斷，會發(fā)生什么？通常，控制系統(tǒng)必須配備電池緩沖器，以便提升的貨物可以安全下降。如果控制系統(tǒng)由中間DC總線供電，當(dāng)貨物下降時(shí)，起重機(jī)的電機(jī)將作為發(fā)電機(jī)，保持中間DC總線和控制系統(tǒng)上的電壓。致動器和控制系統(tǒng)之間的這種強(qiáng)制同步可以使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡單和安全。

那么，為了適合由中間DC總線供電的應(yīng)用，電源必須滿足什么要求呢？有人可能會說沒有要求，因?yàn)閺幕驹硗茢啵_關(guān)電源內(nèi)部總是對交流電進(jìn)行整流，所以開關(guān)電源可以交直流供電。而且很多開關(guān)電源的產(chǎn)品說明都會明確標(biāo)明一定的DC輸入范圍，比如450…750Vdc等。那么，為什么在實(shí)踐中普通開關(guān)電源直接接入中間DC母線會出現(xiàn)問題呢？

其中一個(gè)原因是中間DC總線上的電壓往往是一個(gè)高頻交流電壓，對地的幅度為幾百伏，這就是所謂的“共模噪聲”。符號“DC電壓”實(shí)際上僅指正負(fù)電極之間的電壓，而不是對地電壓，因?yàn)檎麄€(gè)中間DC總線以相同的節(jié)奏變化到地。這種效應(yīng)是由于變頻中的快速開關(guān)(IGBT)通過電機(jī)和其他電容以高頻周期性地將正極和負(fù)極接地。

變頻器雖然自帶濾波器，但只對外工作，也就是面對輸入電網(wǎng)；對內(nèi)，也就是面對中間的DC公交，是不行的。而且因?yàn)檫@地方屬于設(shè)備內(nèi)部，因此沒有明確的EMC標(biāo)準(zhǔn)要求。但是電源的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)并沒有涵蓋這種應(yīng)用，因?yàn)槠胀娫吹妮斎攵嗽?00V和幾千Hz的頻率范圍內(nèi)不會有長時(shí)間的干擾，超過普通電源要求的輸入可靠值幾十倍。因此，中間DC總線對電源的要求與普通電源完全不同。

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