单相变频电源的主电路採用交一直一交电压型变频电路，主要由整流、滤波、逆变组成。整流部分採用单相桥式整流模组，实现AC/DC的转换；滤波环节採用滤波电容来稳定直流电压；逆变部分採用智慧型功率模组DIP-IPM，实现DC/AC的转换。变频电源的控制迴路用来调节电源系统输出信号的频率和幅值，实现变压变频。为保证系统安全可靠，设定了过压欠压检测保护电路、光耦隔离驱动电路、辅助电源转换电路等。
基本介绍
- 中文名变频电源单相
- 外文名Inverter power single phase.
技数参数
注（以3KVA为例）
一． 3KVA变频电源适用範围 | ||||||||||
● 研发、製造、品管试验 | ● 外销家电产品测试 | |||||||||
● 航空、船舶、电源模拟 | ● 电子安定器测试 | |||||||||
● 国防、军事、研究单位 | ● 交换式电源测试 | |||||||||
● 电器产品寿命测试 | ● 电脑显示器测试 | |||||||||
● 影印机、OA产品测试 | ● 冷气、压缩机测试 | |||||||||
●PTC电暖器测试 | ● 变压器、马达测试 | |||||||||
二．3KVA变频电源技术参数概述 | ||||||||||
■输入频率50Hz,60Hz或400Hz。 | ||||||||||
■输出电压0~300VAC | ||||||||||
■输出频率40.0~400.0Hz旋钮式。 | ||||||||||
■电压、频率、电流、功率表採用4位数字LED显示，简单、易读、高解析度。 | ||||||||||
■电压（V）、频率（Hz）、电流（A）、功率（W）、4视窗量测、显示、无需切换 | ||||||||||
■无辐射干扰，含谐波成分小，并经特殊处理，不产生干扰。 | ||||||||||
■纯净、稳定的正弦波。 | ||||||||||
■大容量、小体积、低噪音、高可靠度。提供各国标準电压、频率、模拟测试各种电器产品。 | ||||||||||
■ 超载能力强。瞬间电流可承受3倍的额定电流。 | ||||||||||
■具过电压、过电流、过高温保护及警告装置。 | ||||||||||
■适合电阻型、电容性、电感性及其他非线性负载使用。 | ||||||||||
三．3KVA变频电源技术参数 | ||||||||||
一、共同规格 3KVA变频电源 | ||||||||||
相数 | 单相1Ø | |||||||||
容量 | YC-1103(3KVA) | |||||||||
製作方式 | 1GBT/Pulse Width Modulation Type | |||||||||
输入电压（任选一种） | 1Ø 2W 220V or 3Ø 3W/4W | |||||||||
输入频率（任选一种） | 50Hz,60Hz或400Hz±5% | |||||||||
电压低档 | 110V系统0-150V（LowRange） | |||||||||
电压高档 | 220V系统0-300V（HighRange） | |||||||||
输 | 负载稳压率 | ≤±1% | ||||||||
频率 | 40.0Hz to 400.0HZ | |||||||||
频率稳压度 | ≤±0.01% | |||||||||
谐波失真 | ≤±2% | |||||||||
出 | 频率表 | 4位。数位频率表。解析度0.1Hz | ||||||||
电压表 | 4位。数位电压表。解析度0.1V | |||||||||
电流表 | 4位。数位电流表。解析度0.1A | |||||||||
瓦特表 | 4位。数位瓦特表。 | |||||||||
保护装置 | 具过载。短路保护。警告装置 | |||||||||
周温 | 0-40deg.℃ | |||||||||
湿度 | 0-90%（非凝结状态） | |||||||||
二、单相变频电源实体规范 | ||||||||||
容量 | 500VA/1KVA | 2KVA | 3KVA | 5KVA | 8KVA | 10KVA | 15KVA | 20KVA | 30KVA | 45KVA |
製作方式 | 1GBT/Pulse Width Modulation | |||||||||
输出限电流 低档（L-N） | L:4.2A/8.4A | L:16.8A | L:25.0A | L:41.6A | L:63.0A | L:83.2A | L:125.0A | L:166.4A | L:250A | L:375A |
输出限电流 高档（L-N） | H:2.1A/4.2A | H:8.4A | H:12.5A | H:20.8A | H:31.5A | H:41.6A | H:62.5A | H:83.2A | H:125A | 187.5A |
大约重量（Kgs） | 21 | 45 | 60 | 70 | 80 | 120 | 130 | 180 | 350 | 500 |
尺寸 （WxDxH）(mm) | 430x178x460 | 350x530x675 | 450x650x855 | 600x850x900/820x1000x1300 | ||||||
※备注单相输入单相输出之单相变频电源。 | ||||||||||
※三相输入单相输出之变频电源,简称三进单出变频电源。 | ||||||||||
相关介绍
根据控制电路的参数设定，SPWM 电路产生SPWM控制信号，经过光耦隔离驱动电路，控制智慧型功率模组IPM开关器件。当系统出现短路、过流、过压、欠压、过热等故障时，封锁SPWM 输出信号
变频电源
，关断IPM 的输出。
3 SPWM调製技术
专用于交流异步电机SPWM控制的积体电路。它除了根据设定参数产生合乎要求的SPWM脉冲外，还集成了多种保护功能，并可在紧急情况下，如短路和过载时快速关断SPWM脉冲，保护逆变器和电机。其最大特点是可以独立运行，无须微处理器控制。它的输出频率以及加速减速频率都可由外接电位器线上连续调节。所有须定义的参数如载波频率、死区时间、最小脉宽、调製波形、V/f曲线等均存储在外接的廉价EEPROM中，上电时自动读入SA866中。SA866有6种工作模式，与微处理器配合使用，基本做到了低价格多功能。
SA866管脚排列如图2所示。
各管脚功能如下
(1)电源VDDD和VDDA分别为数字电源和模拟电源;VSSADC为A/D转换电源，它们接一个+5V的电源;VSSD和VSSA分别为数字电源和模拟电源的地;VREFIN为A/D转换参考电压(+2.5V)。
(2)串列接口SDA，SCL和CS用于从EEPROM获取数据，分别为数据，时钟和片选信号。
(3)控制及输出SETPOINT为频率给定端，该脚的输入电压将决定系统的工作频率;RACC和RDEC分别确定加速和减速的时间;RPHT、YPHT、BPHT和RPHB、YPHB、BPHB为桥臂脉冲信号输出，其中RPHT、YPHT和BPHT分别对应三相输出的上桥臂;RPHB、YPHB和BPHB分别对应三相输出的下桥臂;DIR控制三相顺序，该脚对应高低电平有两个方向的PWM波供用户选择，高电平时输出的相序为R—B—Y，低电平时输出的相序为R—Y—B。
(4)工作状态选择SERIAL决定与SA866连线的是EEPROM还是微处理器，高电平表示与EEPROM连线AGE0和PAGE1决定採用的是EEPROM的哪一页参数。
(5)保护VMON为过电压信号输入端，减速过程中此端电平若大于2.5V，就启动过电压保护动作，将输出频率固定在当前值;IMON为过电流信号输入端，升速过程中，电平若大于2.5V，内部过流保护就动作，不再继续升速，直到过流信号消失;SETTRIP为紧急停机信号，可快速禁止PWM脉冲输出;TRIP端表示禁止输出状态，低电平有效，该信号只有在复位信号RESET下才能被解除。
4 逆变技术
在逆变部分，採用智慧型功率模组PS21255。与常规的IGBT模组相比，具有如下特点
(1)内含驱动电路IPM设定了内部IGBT的最佳驱动条件，驱动电路离IGBT较近，可以大大减少信号传输阻抗，且受外界干扰小，不需加反向偏压，，本模组採用自举电路，从而摆脱了控制电源不共地的限制，使用一个电源，即可实现方便的控制。
(2)内含各种保护使内部IGBT因故障损坏的几率大大降低，这些保护包括短路保护(SC)，控制电路欠压保护(UV)等。
(3)内部报警输出(FO)信号送到控制PWM发生器，封锁脉冲输出，进而停止系统工作。
(4)散热效果好，採用陶瓷绝缘结构，扁平封装，可以直接安装在散热器上。
(5)端子布局合理，便于安装，强弱电的输出输入端分别安排在模组的两侧,做到儘量减少干扰。
IPM(PS21255)模组外部端子在布局上强弱电分开，P及N为直流输入端，P为正端，N为负端;U，V，W为逆变器三相输出端;UP，VP，WP为上桥臂U，V，W各相脉冲信号输入端;UN，VN，WN为下桥臂U，V，W各相脉冲信号输入端; FO为故障输出端(低电平有效)。
5 电源系统的控制
控制电路主要包括控制电源、SA866为核心的SPWM波发生器、隔离驱动及保护电路，如图3所示。
220V交流电经过整流滤波得到的直流电压作为PS21255的逆变直流电压输入，SA866产生三相互差120。的3对SPWM信号，通过光电隔离作用于PS21255控制输入端，在PS21255的输出端输出三相互差120。的SPWM波来驱动异步电机。通过改变输出频率，实现异步电机变频调速。PS21255具有过热、过(欠)压、过流和过热检测及保护电路。当任何一种故障发生时，它将封锁内部6只IGBT管，送出故障信号FO。
控制电源採用7805和7815提供直流稳压电源。
SA866AE通过10位数模转换器和外接正反方向脚，可实现转速的连续调节和正反向切换。SA866工作于模式N3，通过外部电路接SETPOINT实现频率的给定,RACC、RDEC接相应电路实现频率的加速和减速，SERIAL端悬空。所有的运行参数，包括载波频率、波形、最小脉冲宽度、死区脉宽和V/f曲线等都是通过外接的EEPROM编程。
系统採用外接EEPROM 方式，EEPROM选用Atmel公司生产的AT93LC46，它只须+5V电压即可工作，可重複擦写106 次。该晶片的封装为DIP一8，其中Vcc和Vss分别为5V电源输入的正负端，CLK为时钟信号输入端，DI为数据输入端，DO为数据输出端，ORG为内部数据的存储结构，可进行8位或16位选择，其相应的引脚分别与SA866AE的SDA、CS和SCL引脚相连。所有的可程式参数均存在EEPROM 中，PAGE0、PAGE1用来选择存储器93LC46的4个页面数据。系统在上电或复位后，通过串列口自动下载，从EEPROM将参数字读人SA866，并依据所设定的参数字产生相应的脉冲波形，以控制主电路中模组的开或关。
为了保证逆变系统安全可靠运行，在IPM主电路和控制电路之间设定了保护及隔离驱动电路。当IPM发生欠压、过流、过温、短路保护时，即UV、OC、OT、SC中任一故障时，其故障输出信号持续时间tfo为1.8ms(SC持续时间会长一些)，此时间内IPM会封锁门极驱动，关断IPM。故障输出信号持续时间结束后，IPM内部自动复位，门极驱动通道开放。器件自身产生的故障信号是非保持性的，如果tfo结束后故障源仍旧没有排除，IPM就会重複自动保护过程，反覆动作。过流、短路、过热保护动作都是非常恶劣的运行状况，应避免其反覆动作，仅靠IPM内部保护电路还不能完全实现器件的自我保护。要使系统真正安全、可靠运行，需要辅助的外围保护电路。
由于输入电压和反馈能量都将直接反映在直流环节上，所以，整个系统的电压电流检测及保护取样均集中在直流环节。本设计中，在SPWM接口电路SA866前置一级带控制端的高速光耦6N137，使得SA866产生的SPWM信号经过隔离放大后驱动IPM的三相6路脉冲信号输入端。IPM的故障输出信号FO送入可控光耦6N137，经隔离后与SA866的SETTRIP端相连，当IPM故障报警时，信号FO快速向SA866发出保护高电平，快速切断SPWM的控制信号通道，关断IPM，实现了保护功能。