王華軍 國家廣電總局623臺

一種簡單實用的變頻器應(yīng)急備份應(yīng)急電路

王華軍 國家廣電總局623臺

本文對DX系列中波機中的變頻器的工作原理進行了介紹，以及對來自合成器的控制信號，和返回的狀態(tài)信號的鏈路圖和真值表功能簡單說明，對備份控制電路的原理詳細的分析，以及試用時的問題和解決方法。

DX系列中波機；變頻器；應(yīng)急備份

前言

在DX系列中波機的合成器中，變頻器的正常工作與否對發(fā)射機的正常工作起著至關(guān)重要的作用，當發(fā)射機正常工作時，風(fēng)機低速 運行，而當某個PB出現(xiàn)故障，需要甩出該PB，此時阻隔負載上的功率瞬間大大增加，這時，合成器內(nèi)的風(fēng)機就需全速運行，而控制風(fēng)機速度的就是用變頻器來控制，但當變頻器出現(xiàn)故障時，合成器會因為風(fēng)量故障而使發(fā)射機關(guān)機，更換一個變頻器需要很長的時間，兄弟臺為此做了一個變頻器的整體備份，當變頻器出現(xiàn)故障時，能自動切換，但電路相對較復(fù)雜，我們機房根據(jù)對變頻器線路的認識和理解，而且考慮到變頻器出現(xiàn)故障的概率較小，做了一個簡單而實用的切換電路。成本小，僅需幾個交流接觸器，和繼電器即可實現(xiàn)。

1 變頻器的工作原理

下面簡單介紹一下變頻器的工作原理，變頻器通常分為4部分：整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。

以這種常見的交－直－交型變頻器為例，簡要說明一下變頻器的工作原理。交－直－交型變頻器的工作原理是借助微電子器件、電力電子器件和控制技術(shù)，先將工頻電源經(jīng)過二極管整流成直流電，再由電力電子器件把直流電逆變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電源。其工作原理如圖1所示由圖可知，變頻器由主電路（包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器）和控制回路組成。

各部分的功能如下：

1. 整流器 它的作用是把三相交流電源整流成直流電。在SPWM變頻器中，大多采用全波整流電路。大多數(shù)中、小容量的變頻器中，整流器件采用不可控的整流二極管或者二極管模塊。

2. 逆變器 它的作用與整流器相反，是將直流電逆變?yōu)殡妷汉皖l率可變的交流電，以實現(xiàn)交流電機變頻調(diào)速。逆變電路由開關(guān)器件構(gòu)成，大多采用橋式電路，常稱逆變橋。在SPWM變頻器中，開關(guān)器件接受控制電路中SPW M調(diào)制信號的控制，將直流電逆變成三相交流電。

3. 控制電路 這部分電路由運算電路、檢測電路、驅(qū)動電路、保護電路等組成，一般均采用大規(guī)模集成電路。

2 變頻器與合成器電路的連接

圖1

圖2

控制變頻器的速度由CCU(合成器控制單元)發(fā)出允許、正向、速度1、速度2、速度3、速度4等控制信號，而變頻器又返回準備、關(guān)機、轉(zhuǎn)速正常、風(fēng)機故障等信號。與合成器之間的線路鏈路圖如圖2所示，馬達控制器即變頻器的控制和狀態(tài)通過J5端口接至合成器CCU接口板的J11端子在板上經(jīng)過光電隔離電路，由J4端子輸出至CCU數(shù)字I/O板的J1經(jīng)過板上的EPLD處理后經(jīng)底板至CCU控制板，再至PLC(可編程邏輯控制)的輸入模塊。開機前與開機后的狀態(tài)在CCU接口板上測量的真值表在表2所示，高電平為24V，低電平為0V。

表1

CCU接口板的光耦電路如圖3所示，根據(jù)真值表，開機前和開機后的區(qū)別是在關(guān)機和轉(zhuǎn)速正常兩個值不一樣，開機后是變頻器來狀態(tài)信號的是高電平時，從圖3可以看出，與在CCU接口板上將此接點懸空，效果相同，同理，低電平等通此接點接地。

3 變頻器的備份電路

根據(jù)我臺播音的特點，播音時間短，而且變頻器損壞的幾率很小。但當變頻器損壞，更換時時間長，接線容易出錯。所以根據(jù)這個思路，做備份電路時，可以短時間將風(fēng)機全速運行，而且風(fēng)機全速運行也是允許的，就是雜音大點，只需將風(fēng)機正常運行的狀態(tài)信號返回給TCU即可。備份電路如圖4所示，其中K 1、K 2為交流接觸器，K 3為繼電器QF1、QF2為3相的電源斷路器，正常工作時，QF1合上，K 1吸上，K 1的常閉接點斷開，K 2不吸合，K 3也不吸和，所以K 3的常閉接點（1，9），（2，10）接通，當變頻器出現(xiàn)故障（即風(fēng)機控制器）出現(xiàn)故障時，根據(jù)圖上的操作提示，斷開QF1，合上QF2即可，當QF1斷開時，變頻器沒有電源，電路不工作，變頻器輸出的狀態(tài)相當于懸空，從上節(jié)的真值表可以看出，只需將有低電平狀態(tài)的設(shè)置成低電平，接地即可。從真值表可以看出，將風(fēng)機準備和轉(zhuǎn)速正常兩個狀態(tài)信號的輸入接地即可，在QF1斷開，QF2合上后，K 2吸和，風(fēng)機全速50HZ高速運轉(zhuǎn)。同時K 3也吸合，K 3的（5，9），（6，10）接通，返回TCU的狀態(tài)信號正常，發(fā)射機可以正常開機。

4 采用變頻器運轉(zhuǎn)時和直接啟動電機的啟動電流、起動轉(zhuǎn)矩

采用變頻器運轉(zhuǎn)，隨著電機的加速相應(yīng)提高頻率和電壓，啟動電流被限制在1 5 0%額定電流以下(根據(jù)機種不同，為125%～200%)。用工頻電源直接啟動時，啟動電流為額定電流6～7倍，因此，將產(chǎn)生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地啟動(啟動時間變長)。啟動電流為額定電流的1.2～1.5倍，起動轉(zhuǎn)矩為70%～120%額定轉(zhuǎn)矩；對于帶有轉(zhuǎn)矩自動增強功能的變頻器，起動轉(zhuǎn)矩為1 00%以上，可以帶全負載啟動。原風(fēng)機使用的是5A的延時保險，當直接切換成工頻時，因啟動電流太大，發(fā)生燒保險的現(xiàn)象，根據(jù)直接啟動的啟動電流，將5A保險更換成30A的延時保險，則不會再有燒保險的現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

上述備份電路是應(yīng)急處理的一種方法，所以平時應(yīng)對變頻器做定時的檢查，使變頻器正常運行，檢查項目：

圖3

圖4

(1) 日常檢查：檢查變頻器是否按要求工作。用電壓表在變頻器工作時，檢查其輸入和輸出電壓。

(2) 定期檢查：檢查所有只能當變頻器停機時才能檢查的地方。

(3) 部件更換：部件的壽命很大程度上與安裝條件有關(guān)。

此備份電路，電路簡單，占用空間少，可以直接安裝在變頻器附近，操作簡單，當變頻器發(fā)生故障時可以迅速倒換此備份，大大縮短停播時間，不需要備用變頻器，節(jié)約了經(jīng)費。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.10.110