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ABB直流調速器DCS系列內部結構及分析維修
ABB直流調速器DCS系列內部結構及分析維修 ABB DCS400、500、800系列直流調速器，系ABB集團公司產品，廠商給出的產品名稱為晶閘管變流器直流傳動系統，是一款采用全數字式微控制器控制的高度智能化的直流調速裝置。DCS調速器在我國的直流調速器領域應用也比較廣泛，幾乎與歐陸派克590直流調速器平分秋色，加上SIEMENS西門子6RA系列直流調速器，這三*的產品形成三足鼎立之勢，占據了整個直流傳動市場的大部分份額。
1、DCS400直流調速器電源/驅動板電路原理分析 圖中VT1為開關管，L2為勵磁線圈，D2為續流二極管，D、C1、L1為電源的整流濾波電路。DW1、VT2、C2、R1構成過壓保護電路。當整流電壓中的尖峰電壓值到達穩壓管DW1擊穿電壓值時，DW1反向擊穿導通，觸發晶閘管VT2導通，電壓峰值分量為C2充電所吸收。當C2上電壓建立，其充電電流逐漸減小，至小于晶閘管的擎住電流值以后，VT2自行關斷，C2上所充電荷經R1泄放掉，為下一次的充電做好準備。實際電路電容充電回路串入了S20k385壓敏電阻，當VT2陽極、陰極間的電壓差小于390V左右時，壓敏電阻出離擊穿區，VT2失去導通條件（壓敏電阻的“高阻值常態”下的流通電流小于晶閘管VT2的“擎住電流”）而關斷，C2的充電被提前中止，使過壓保護電路有選擇性地只對超過390V以上的電壓尖刺部分進行吸收，由電容C2存儲，進而由電阻R1所消耗。 從電抗（濾波）器L1上并聯的線圈的感應電壓（勵磁電流檢測信號1）經X11端子的1、3腳引入前級勵磁電流控制信號，X11端子的2腳（從CPU主板來）輸入的勵磁電流給定信號，合成為“新的”勵磁電流控制信號，進入后級控制電路，形成電流環控制信號。從L71電流互感器取得的感應電流信號（勵磁電流檢測信號2）經L71端子也引入到前級勵磁電流控制電路，形成過勵磁的欠電流或過電流故障保護信號。 1.2、DCS400直流調速器開關電源電路 由X98端子進入的AC220V電源，經兩只限流電阻引入橋式整流電路，又經CLC電路濾波后，作為開關電源的直流300V供電電源。開關電源電路一般包括以下幾個回路： 1）振蕩回路。由10只10k串聯電阻、470Ω電阻、穩壓管構成電源起動電路，14腳、7腳內外電路構成振蕩電路，UC3844內部相關電路、開關管V741、開關變壓器的一次繞組、自供電繞組等構成整個振蕩回路，V741受控導通后，自供電繞組產生感應電壓，經整流濾波后作為UC3844的工作供電電源。振蕩回路，是電路上電后形成振蕩、開始工作的主要環節。 2）穩壓回路。電路起振工作后，穩壓電路隨之發生作用，控制10腳輸出的PWM脈沖信號的占空比，使脈沖變壓器的儲能發生變化，維持二次繞組輸出的電壓值保持穩定。對輸出電壓自動實施穩壓控制的電路環節稱為穩壓回路，一般由電壓反饋電路、基準電壓與光耦電路形成的外部誤差放大器、UC3844內部誤差放大器、PWM控制電路等構成，本電路是由N76及外圍電路將電壓反饋信號進行處理，控制光耦合器D73輸入電流的大小，使D73輸出側光敏三極管的導通內阻發生變化，進而控制UC3844的反饋信號輸入腳3腳的電壓變化，使內部PWM脈沖處理電路，改變10腳輸出脈沖的占空比，達到穩壓輸出電壓的目的。穩壓回路也是保證電路正常工作的一個重要環節，影響到輸出電壓的高低和穩定。 自供電繞組，除提供振蕩芯片的工作電源外，也將自供電繞組的感應電壓經整流取出，送入UC3844的3腳，形成電壓負反饋信號。負反饋電壓信號實質上是上述光耦合器返回信號與自供電繞組的感應電壓信號兩者的合成，共同對二次繞組的輸出電壓（包括振蕩芯片供電電源）起到穩壓控制的作用。 3）保護回路。開關變壓器的一次繞組上所并聯的阻容元件、二極管及穩壓管元件，起到提供開關管反向電流通路、抑制反向電壓峰值的作用，是電壓保護電路；開關管源極串聯的電流采樣電阻，將流經開關管的電流變化轉變為電壓信號，輸入UC3844的電流檢測信號輸入腳5腳，形成電流閉環控制，電路能對電流變化作出快速反應。電流檢測信號同時又加到SAM場效應晶體管的柵極，當開關管中有急劇變化的電流跳變信號產生時，SAM瞬時導通，將開關管V741柵極的電壓快速拉低，起到對瞬變上升電流的快速抑制。當保護回路起控時，電路有可能處于停振狀態，從某種意義上講，保護回路，也可形成振蕩條件，構成振蕩回路的一個環節。 4）負載回路。二次繞組整流濾波輸出的48V，供末級觸發電路的供電，24V輸出作為數字控制端子的供電及控制板繼電器線圈的供電，+5V作為CPU主板CPU單元的電源。+15V、-15V兩路供電，提供CPU主板控制電路的供電。各路負載電路的狀態與開關電源密切相關，尤其是負載電路的過載和短路狀態，會引發開關電源的間歇振蕩或導致工作停止，控制機理是這樣的：負載電路的過載或短路狀態，引發開關電源的保護電路起控，做出過流保護動作，使開關電路電路呈現出停振或處于間歇振蕩狀態。開關電源的外電路——負載電路異常，會引發開關電源表現異常（容易誤判是開關電源電路本身出現了故障），這是檢修中應該注意的一點。在實際直流調速器維修案例中，ABB DCS調速器的開關電源維修率非常低，而歐陸派克590直流調速器的開關電源更容易壞一些。總的來講，直流調速器的開關電源都比較好修，因為這些品牌電路設計成熟，沒有什么疑難故障。 |
