常用變頻器運算放大器電路分析舉例
作者：佚名
2010-10-08 11:27
來源：不詳
故障實例1]
某台變頻器，上電即跳OH故障，測溫度檢測電路的基準電壓電路如圖（2）的輸出電壓為1V，該機為電壓比較器電路，測其輸入端電壓為5V，正常狀態下輸出端電壓也應為5V。將輸出端負載電路切除後，輸出端電壓仍為1。2V，判斷為該級放大器損壞，更換後故障排除。
三、精密正、負半波整流器和全波整流器電路：
圖6.21精密半波、全波整流器電路
由電流互感器來的交流電壓信號，要經後續半波或全波整流電路整流成直流電壓後，再送入CPU，供電流顯示和控製之用。精密半波或全波整流電路也用作模擬信號的處理和放大。普通整流電路采用二極管做為整流器件，但二極管整流存在非線性失真、有死區電壓等缺點，尤其用於小信號整流時，將使輸出信號畸變，出現輸出誤差。利用運算放大器的放大作用和深度負反饋作用，在放大電路中加入二極管，利用二極管的單向導電特性，實現對輸入正、負半波信號引入不同深度的負反饋，可以對輸入μV級信號進行整密整流，電路本身還具有電壓跟隨或放大作用。
上圖（2）為精密負半波整流電路，電路將輸入負半波信號進行精密整流後，倒相輸出。對正半波輸入信號來說，D1的接入，為放大器引入了深度負反饋；在負半波輸入信號的起始段，因信號輸入幅度小於D1、D2均處於截止，電路處於開環放大狀態，微小的信號輸入，便會使輸出腳電壓大於-0。7V，D1導通，D2反偏截止；D2與R125串聯引入了適度負反饋（由R125的阻值可決定本級電路是整流器還是整流放大器，本級電路為精密整流器，無放大作用），相當於一個反相放大器，輸出與輸入信號成倒相關係。
上圖（1）電路與圖（2）電路的不同之處，在於電路中兩隻二極管的極性相反，成為對輸入正半波信號的精密整流電路。整流原理是一樣的。
由一個半波整流器電路再加上一個反相求和電路，如圖（3），實現將正、負半波輸入並反相後輸出，可得到全波輸出電壓波形，即構成了一個全波高精度整流電路。
在故障檢測電路中，往往采用整流器電路，對三相輸出電流采樣信號，進行整流與放大，作為模擬電壓信號（電流檢測信號）輸入後級故障信號處理電路和CPU電路，用作過載報警和運行電流的采樣處理。
電路輸入為交流電壓信號，而輸出為直流電壓信號，大部分電路為整流器，部分電路為整流放大器。
檢測方法：
1、 整流器電路：輸入側為交流電壓，輸出側為直流電壓，兩測量值比較接近。
2、整流放大器，輸入側為交流電壓，輸出側為直流電壓，輸出直流電壓值高於輸入交流電壓值。
3、可通過短接兩輸入端或人為改變輸入端電壓的方法，測量輸出端電壓的相應變化，來判斷電路是否處於正常狀態。
[故障實例1]
某台變頻器，上電即跳OC故障，檢測電流檢測電路如圖（2）的輸出電壓為13V，撥掉電流互感器引線端子，該級放大器仍為13V，判斷整流器電路損壞，更換後故障排除。
四、電壓比較器、梯級電壓比較器和窗口電壓比較器電路：
上述幾種電路，都用於模擬信號的放大整流等，其輸出信號仍有模擬信號，可稱為模擬信號（放大）處理電路，而下文電壓比較等電路，則輸出為開關量信號，其電路已脫離了模擬放大的範疇，似乎進入了“數字電路”的領域，是拿模擬電路當作了數字電路來應用。
圖6.22 三種電壓比較器電路
電壓比較器的作用是比較兩個輸入電壓信號的大小，圖（1）電路，放大器的同相輸入端的電壓，為R2、R3兩電阻對+5V的分壓值2。5V，稱為基準電壓值，輸入信號與此基準值比較，高於此值時，則輸出為0V低電平信號，低於低值時，則輸出為+15V高電平信號。電路又稱為單值比較器，電路的輸出狀態取決於輸入信號電壓的一個值（一個點）——2。5V。
將兩級電壓比較器接為圖（2）電路，則成為梯級電壓比較器，電路有一路輸入信號，兩路輸出信號。N1、N2兩級電壓比較器，輸入的是同一路信號電壓，但兩級電路同相輸入端的基準電壓值不同，N1基準電壓為6。6V，N2基準電壓值則為3。3V。當輸入信號由0V到逐漸上升時，當上升為3。3V以上時，N2的輸出狀態先變為低電平；N2在輸入信號值大於6。6V時，才有低電平信號輸出。圖（2）電路在用於直流回路電壓檢測電路時，當因負載電機再生發電能量回饋至直流回路，使直流回路電壓上升到一定值時，N2先輸出製動動作信號，將製動電阻接入直流回路，消耗電壓增量；若電壓繼續上升，N1則輸出OU過壓信號，變頻器保護停機。
若將兩級電壓比較器接為圖（3）電路，則構成窗口電壓比較器電路。相對於單級電壓比較器電路，窗口電壓比較器可稱為雙值比較器了。電路有兩個基準比較值，輸出一路信號。當輸入信號≥基準電壓1≤基準電壓2時，電路輸出狀態轉換。在輸入信號的中間值的一個範圍內，輸出狀態不變。圖（3）電路為接地故障信號處理電路。N1放大器的同相端是R46、R50對+15V的分壓值，N2放大器的反相端是R81、R69對-15V的分壓值。輸入三相電流采樣信號進入到N1的反相輸入端和N2的同相輸入端，分別與正分壓值和負分壓值相比較，無論是輸入信號的正半波或負半波，隻要大於兩個基準值，便會報出地短路信號。
電壓比較器應用數字電路，可據信號幅度靈活設置基準電壓，比采用數字電路更為方便。另外，圖（3）電路采用開路集電極輸出的運算放大器電路，可以實現輸出端的並聯輸出，使電路更為簡潔。若采用普通放大器，則輸出信號還要經兩隻二極管隔離，再並接在一起。
三類電壓比較器電路，常用於將檢測的電流或電壓的模擬信號，轉化為開關量信號——故障信號輸出，供實施控製動作和停機保護之用。
檢測方法：
1、放大器輸出端隻有兩個電平狀態，低電平，接近供電的地電平或負供電值；高電平，接近正供電值；
2、測反相輸入端低於同相輸入端電壓值，則輸出為低電平，反之，則輸出為高電平。
3、可通過短接兩輸入端或人為改變輸入端電壓的方法，測量輸出端高低電平的相應變化，來判斷電路是否處於正常狀態。
關鍵詞：常用變頻器放大器
某台變頻器，上電即跳OH故障，測溫度檢測電路的基準電壓電路如圖（2）的輸出電壓為1V，該機為電壓比較器電路，測其輸入端電壓為5V，正常狀態下輸出端電壓也應為5V。將輸出端負載電路切除後，輸出端電壓仍為1。2V，判斷為該級放大器損壞，更換後故障排除。
三、精密正、負半波整流器和全波整流器電路：
圖6.21精密半波、全波整流器電路
由電流互感器來的交流電壓信號，要經後續半波或全波整流電路整流成直流電壓後，再送入CPU，供電流顯示和控製之用。精密半波或全波整流電路也用作模擬信號的處理和放大。普通整流電路采用二極管做為整流器件，但二極管整流存在非線性失真、有死區電壓等缺點，尤其用於小信號整流時，將使輸出信號畸變，出現輸出誤差。利用運算放大器的放大作用和深度負反饋作用，在放大電路中加入二極管，利用二極管的單向導電特性，實現對輸入正、負半波信號引入不同深度的負反饋，可以對輸入μV級信號進行整密整流，電路本身還具有電壓跟隨或放大作用。
上圖（2）為精密負半波整流電路，電路將輸入負半波信號進行精密整流後，倒相輸出。對正半波輸入信號來說，D1的接入，為放大器引入了深度負反饋；在負半波輸入信號的起始段，因信號輸入幅度小於D1、D2均處於截止，電路處於開環放大狀態，微小的信號輸入，便會使輸出腳電壓大於-0。7V，D1導通，D2反偏截止；D2與R125串聯引入了適度負反饋（由R125的阻值可決定本級電路是整流器還是整流放大器，本級電路為精密整流器，無放大作用），相當於一個反相放大器，輸出與輸入信號成倒相關係。
上圖（1）電路與圖（2）電路的不同之處，在於電路中兩隻二極管的極性相反，成為對輸入正半波信號的精密整流電路。整流原理是一樣的。
由一個半波整流器電路再加上一個反相求和電路，如圖（3），實現將正、負半波輸入並反相後輸出，可得到全波輸出電壓波形，即構成了一個全波高精度整流電路。
在故障檢測電路中，往往采用整流器電路，對三相輸出電流采樣信號，進行整流與放大，作為模擬電壓信號（電流檢測信號）輸入後級故障信號處理電路和CPU電路，用作過載報警和運行電流的采樣處理。
電路輸入為交流電壓信號，而輸出為直流電壓信號，大部分電路為整流器，部分電路為整流放大器。
檢測方法：
1、 整流器電路：輸入側為交流電壓，輸出側為直流電壓，兩測量值比較接近。
2、整流放大器，輸入側為交流電壓，輸出側為直流電壓，輸出直流電壓值高於輸入交流電壓值。
3、可通過短接兩輸入端或人為改變輸入端電壓的方法，測量輸出端電壓的相應變化，來判斷電路是否處於正常狀態。
[故障實例1]
某台變頻器，上電即跳OC故障，檢測電流檢測電路如圖（2）的輸出電壓為13V，撥掉電流互感器引線端子，該級放大器仍為13V，判斷整流器電路損壞，更換後故障排除。
四、電壓比較器、梯級電壓比較器和窗口電壓比較器電路：
上述幾種電路，都用於模擬信號的放大整流等，其輸出信號仍有模擬信號，可稱為模擬信號（放大）處理電路，而下文電壓比較等電路，則輸出為開關量信號，其電路已脫離了模擬放大的範疇，似乎進入了“數字電路”的領域，是拿模擬電路當作了數字電路來應用。
圖6.22 三種電壓比較器電路
電壓比較器的作用是比較兩個輸入電壓信號的大小，圖（1）電路，放大器的同相輸入端的電壓，為R2、R3兩電阻對+5V的分壓值2。5V，稱為基準電壓值，輸入信號與此基準值比較，高於此值時，則輸出為0V低電平信號，低於低值時，則輸出為+15V高電平信號。電路又稱為單值比較器，電路的輸出狀態取決於輸入信號電壓的一個值（一個點）——2。5V。
將兩級電壓比較器接為圖（2）電路，則成為梯級電壓比較器，電路有一路輸入信號，兩路輸出信號。N1、N2兩級電壓比較器，輸入的是同一路信號電壓，但兩級電路同相輸入端的基準電壓值不同，N1基準電壓為6。6V，N2基準電壓值則為3。3V。當輸入信號由0V到逐漸上升時，當上升為3。3V以上時，N2的輸出狀態先變為低電平；N2在輸入信號值大於6。6V時，才有低電平信號輸出。圖（2）電路在用於直流回路電壓檢測電路時，當因負載電機再生發電能量回饋至直流回路，使直流回路電壓上升到一定值時，N2先輸出製動動作信號，將製動電阻接入直流回路，消耗電壓增量；若電壓繼續上升，N1則輸出OU過壓信號，變頻器保護停機。
若將兩級電壓比較器接為圖（3）電路，則構成窗口電壓比較器電路。相對於單級電壓比較器電路，窗口電壓比較器可稱為雙值比較器了。電路有兩個基準比較值，輸出一路信號。當輸入信號≥基準電壓1≤基準電壓2時，電路輸出狀態轉換。在輸入信號的中間值的一個範圍內，輸出狀態不變。圖（3）電路為接地故障信號處理電路。N1放大器的同相端是R46、R50對+15V的分壓值，N2放大器的反相端是R81、R69對-15V的分壓值。輸入三相電流采樣信號進入到N1的反相輸入端和N2的同相輸入端，分別與正分壓值和負分壓值相比較，無論是輸入信號的正半波或負半波，隻要大於兩個基準值，便會報出地短路信號。
電壓比較器應用數字電路，可據信號幅度靈活設置基準電壓，比采用數字電路更為方便。另外，圖（3）電路采用開路集電極輸出的運算放大器電路，可以實現輸出端的並聯輸出，使電路更為簡潔。若采用普通放大器，則輸出信號還要經兩隻二極管隔離，再並接在一起。
三類電壓比較器電路，常用於將檢測的電流或電壓的模擬信號，轉化為開關量信號——故障信號輸出，供實施控製動作和停機保護之用。
檢測方法：
1、放大器輸出端隻有兩個電平狀態，低電平，接近供電的地電平或負供電值；高電平，接近正供電值；
2、測反相輸入端低於同相輸入端電壓值，則輸出為低電平，反之，則輸出為高電平。
3、可通過短接兩輸入端或人為改變輸入端電壓的方法，測量輸出端高低電平的相應變化，來判斷電路是否處於正常狀態。
關鍵詞：常用變頻器放大器
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