第1章變頻器及其電路中的電子器件1



1.1認識變頻器1



1.1.1變頻器的含義1



1.1.2變頻器的種類1



1.1.3變頻器在工業設備中的應用2



1.2變頻器的結構組成2



1.2.1變頻器的組成2



1.2.2變頻器各電路作用及原理2



1.3變頻器電路中器件4



1.3.1電阻器R4



1.3.2電容器C8



1.3.3電感器L與變壓器T11



1.3.4變壓器12



1.3.5半導體基礎13



1.3.6二極管VD15



1.3.7三極管VT18



1.3.8晶閘管（可控硅）MCR20



1.3.9場效應管MOS21



1.3.10光電耦合器23



1.3.11逆變模塊24



1.3.12CPU芯片與驅動芯片24



1.4根據框架圖判斷變頻器常見故障的部位25



1.4.1硬件故障部位25



1.4.2軟件故障部位26



1.5變頻器在配電櫃中的連接26



1.5.1變頻器與PLC的連接26



1.5.2變頻器與外端電氣連接26



1.5.3單相與三相變頻器與配電櫃中的各設備連接27







第2章變頻器檢修常用的儀器和工具28



2.1萬用表（表）28



2.1.1認識萬用表29



2.1.2萬用表在實際中的操作使用31



2.2示波器32



2.2.1優利德示波器32



2.2.2示波器的基本使用33



2.2.3示波器使用注意事項33



2.3熱風槍33



2.4靜電烙鐵33



2.5普通電烙鐵33







第3章變頻器的主電路34



3.1變頻器主電路的作用和結構34



3.2變頻器主電路中的整流電路34



3.2.1各種整流電路的結構分析35



3.2.2單相與三相整流電路的組成35



3.2.3單相三相整流電路的功能及原理37



3.2.4單相三相整流電路的故障分析37



3.3整流電路集成組成37



3.3.1各整流堆的結構38



3.3.2各整流堆好壞的判別38



3.4變頻器的中間電路38



3.4.1中間電路的結構38



3.4.2中間電路的作用38



3.4.3中間電路的功能及原理39



3.4.4中間電路的檢修39



3.5變頻器的逆變電路分析39



3.5.1逆變電路的結構40



3.5.2逆變電路在主電路中的位置40



3.5.3逆變電路的作用及電路工作原理41







第4章變頻器輔助微電子電路43



4.1變頻器開關電源電路43



4.1.1開關電源在電路中的作用43



4.1.2遠古的電源演變為變頻器所需要的開關電源43



4.1.3開關電源電路結構分析46



4.2變頻器CPU電路52



4.2.1變頻器CPU電路的作用52



4.2.2CPU電路的組成及各部分的作用53



4.2.3CPU電路原理分析54



4.2.4變頻器MCU主板電路的基本分析55



4.3變頻器驅動電路分析55



4.3.1驅動電路的結構55



4.3.2變頻驅動電路基本工作原理55



4.3.3驅動電路的供電以及脈衝輸入與輸出的連接56



4.3.4驅動電路的電源供電分類57



4.3.5驅動電路常用的芯片內部結構與典型基本電路分析57



4.4變頻器的制動電路63



4.4.1變頻器制動電路結構64



4.4.2變頻器制動電件的作用64



4.4.3制動電路的工作原理64



4.5變頻器操作控制電路分析65



4.5.1操作控制電路的分類65



4.5.2操作控制電路的作用66



4.5.3操作控制電路的工作原理66



4.6變頻器主電路、電源、驅動電路等結構原理分析檢修68



4.6.1主電路、電源、驅動電路的結構分析69



4.6.2主電路、電源、驅動件的作用69



4.6.3主電路、電源、驅動電路的供電分析73



4.6.4主電路、電源、驅動電路工作過程73



4.6.5主電路、電源、驅件故障分析75



4.6.6主電路、電源、驅動電路的故障檢修76



4.6.7主電路、電源、驅動電路實際電路檢修分析技巧及電路重要性79







第5章變頻器各級電路檢修83



5.1變頻器的主電路檢修83



5.1.1變頻器主電路的三步檢測分析83



5.1.2主電路通電檢修84



5.1.3變頻器主電路各部分損壞的原因85



5.2開關電源電路檢修86



5.2.1開關電源電路常見故障87



5.2.2開關電源整機電路檢修流程89



5.2.3開關電源主要檢修點正常工作的判別90



5.3CPU電路的檢修91



5.3.1CPU電路的檢修流程91



5.3.2CPU電路常見故障92



5.3.3CPU電路關鍵檢測點94



5.3.4CPU電路關鍵檢測點正常工作判斷94



5.4驅動電路與制動電路的檢修95



5.4.1驅動電路常見故障分析95



5.4.2驅動電路檢測點97



5.4.3制動電路引起的故障現像98



5.4.4制動電路的檢修98



5.4.5制動電路的驅動原理99



5.5保護電路的檢修100



5.5.1過流保護電路的分析100



5.5.2過壓保護電路的分析100



5.5.3緩衝保護電路的分析101



5.5.4過流過壓保護電路與緩衝電路結構101







第6章變頻器整機綜合故障的檢修103



6.1根據整機的框架結構圖判別常見故障103



6.1.1變頻器整機電路各部分的作用與特性故障105



6.1.2開機無任何反應110



6.1.3開機電源指示燈、面板顯示正常，運行時U、V、W三端輸出電壓為零111



6.1.4開機電源指示燈、面板顯示正常，運行時U、V、W三端輸出三相電壓不平衡112



6.1.5開機電源指示燈亮，運行時U、V、W三端輸出電壓正常，顯示器顯示字符不全114



6.1.6開機電源指示燈亮，操作面板無反應114



6.1.7開機工作一般時間保護115



6.2綜合常見故障分析115



6.2.1開機無任何反應116



6.2.2通電立即燒主電路熔絲或通電空氣開關跳閘118



6.2.3操作面板無任何反應120



6.2.4變頻器工作一段時間保護120



6.2.5變頻器正在工作時跳閘122



6.2.6變頻器接負載立即保護123







第7章變頻器整機模塊結構與檢修案例125



7.1檢修變頻器所需的知識要點125



7.1.1變頻器電路中常用器件127



7.1.2變頻器中的六相脈衝驅動芯片129



7.1.3變頻器中的充電接觸器130



7.2變頻器整機六大電路結構特點與主要檢測點131



7.2.1變頻器整機六大電路的構成以及工作順序131



7.2.2抗干擾與整流濾波電路結構特點與檢測132



7.2.3電路的結構特點與檢測133



7.2.4二次開關電源結構特點與檢測134



7.2.5六相脈衝信號驅動電路結構特點與電路的檢測135



7.2.6MCU與CPU電路結構特點與檢修135



7.2.7面板顯示與操作電路結構特點與檢測136



7.3變頻器在電氣繫統中綜合故障分析與故障快速檢修136



7.3.1變頻器中容易損壞的件138



7.3.2在整個電氣繫統判別損壞的部分以及判別變頻器損壞的方法140



7.3.3變頻器在整個電氣設備中的重要性143



7.3.4檢測變頻器的各種儀器儀表與檢測工具143



7.4跑線路以及判斷件是否好壞的方法143



7.4.1跑線路143



7.4.2判斷件是否好壞的方法144



7.5電子電氣設備檢修與電路分析147



7.5.1器件在電路中作用及應用分析檢測148



7.5.2電源基礎電路的基本結構與故障分析163



7.5.3筆記本電腦等微電子設備的二次電源170



7.5.4三次電源電路分析190



7.5.5振蕩電路及故障分析191



7.5.6放大電路201



7.6變頻器電路檢修與分析208







第8章變頻器在實際中的應用224



8.1變頻器各端子的功能224



8.2變頻器常用控制功能的應用226



8.2.1變頻器常用基本功能應用226



8.2.2采用開關式變頻器控制的電動機正反轉電路226



8.2.3繼電器控制電路的結構228



8.2.4采用小繼電器控制的電動機正反轉控制電路229



8.2.5變頻器自動跳閘保護電路230



8.3變頻器開關與繼電器控制端子的應用總結231



8.3.1高中低多擋位轉換的控制電路231



8.3.2PLC在變頻器中的基本應用233



8.3.3變頻器在日常生活中的運用235



8.3.4單水泵供水變頻控制電路236



8.3.5兩臺水泵供水的變頻控制電路240



8.3.6三臺電動機並聯同時工作變頻控制電路243



8.3.7空調器的變頻電路244



8.3.8變頻器在電梯繫統中的應用252



8.3.9變頻器一拖三電動機的應用電路255







附錄257



附錄一工業自動化設備常用的基本電路257



附錄二三相電動機正轉控制電氣電路261



附錄三三相電動機順序轉控制電氣電路264



附錄四三相電動機正反轉電氣控制電路267







參考文獻275

變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、、、、微等組成。變頻器靠內部IGBT管的通斷來調整輸出電源的電壓和頻率，根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節能、調速的目的。另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等。科技飛速發展，大型工業設備已經不再是單純的機械式，而發展成全智能化、全自動化設備，采用軟件控制硬件、弱電控制強電的方式。變頻器廣泛適用於油礦、煤礦及全國各大城市開發樓盤、供水及大型噴泉與機床等多方面領域。



本書主要講解工業自動化設備智能變頻器的控制原理、檢修方法、安裝調試等，書中從工業自動化設備檢修維護的基礎知識起步，理論與實際相結合，側重於理論指導實際，重點介紹了變頻器的接線方法、電路原理與故障分析方法。



全書語言通俗易懂，按照學習者的認知規律由淺入深編排，一步一步帶領讀者看懂變頻器的控制電路，學好變頻器的控制知識，掌握變頻器的維修、調試與應用技術。



① 掌握變頻器及其電路中器件的作用是學好變頻器的基礎：書中第1章和第7章詳細說明了變頻器常用的重器件的作用、跑線路以及判器件好壞的方法。



② 變頻器整機共分為主電路、開關電源、脈衝信號驅動電路、CPU電路、面板顯示與操作電路、過壓過流保護電路、外設備接口電路等。由於負載電機的供電，主要是主電路提供，無論是單相220，三相動力380，都是先經過整流電路，然後再經制動、濾波、逆變電路等處理送電機，所以功率大，負載稍有過載短路就會使主電路損壞。書中第3章～第5章結合故障實例，詳細介紹了變頻器主電路、輔助電路的工作原理和故障檢測方法，如：



●UC3844開關電源電路和自勵式開關電源電路說明詳見4.1.3節，故障檢修詳見5.2節；



●PC923、PC929，TLP250、TLP750驅動電路常用芯片電路結構與故障排查詳見4.3.5節；



●主電路如何通電檢修可以參考5.1節。



③ 變頻器整機有故障如何排查？書中第6章結合實際故障現像，逐一介紹如何故障排查的方法。



④ 變頻器有三相與兩相變頻兩種結構，實際中要分清三相交流電與兩相交流電，進行接線與電路分析，如UC3844芯片各引腳的作用及檢測詳見7.1.1.2節，變頻器外接端子的作用與快速檢查變頻器各電路的方法詳見7.6節。



⑤ 書中第8章詳細介紹了變頻器常用控制功能與各類型應用實例。



⑥ 三相電動機控制電路與工業設備常用基本控制電路可以參考附錄詳細學習。



在本書編著過程中，借鋻了部分相關專業資料，得到了席東銘、葛立宏等人的大力協助，在此深表謝意！



本書適合用於工業自動化開發、維護維修及廣大電子電氣師生閱讀。由於時間倉促，書中難免有不足之處，歡迎掃描二維碼關注並批評指正。







編著者