380V55KW变频器总体技术方案共16页Word格式.docx
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器件选用规范>
“教书先生”恐怕是市井百姓最为熟悉的一种称呼，从最初的门馆、私塾到晚清的学堂，“教书先生”那一行当怎么说也算是让国人景仰甚或敬畏的一种社会职业。
只是更早的“先生”概念并非源于教书，最初出现的“先生”一词也并非有传授知识那般的含义。
《孟子》中的“先生何为出此言也？
”；
《论语》中的“有酒食，先生馔”；
《国策》中的“先生坐，何至于此？
”等等，均指“先生”为父兄或有学问、有德行的长辈。
其实《国策》中本身就有“先生长者，有德之称”的说法。
可见“先生”之原意非真正的“教师”之意，倒是与当今“先生”的称呼更接近。
看来，“先生”之本源含义在于礼貌和尊称，并非具学问者的专称。
称“老师”为“先生”的记载，首见于《礼记?
曲礼》，有“从于先生，不越礼而与人言”，其中之“先生”意为“年长、资深之传授知识者”，与教师、老师之意基本一致。
二、单板技术条件
序号
信号名称
信号说明
技术条件
1
R、S、T
输入电压信号
输入电压：
三相380VAC（-15%、+10%）
额定输入电流:
0~10.5A（4T0037G/P）
0~14.6A（4T0055G/P）
2
U、V、W
输出电压信号
输出电压：
0~380VAC
额定输出电流：
0~8.8A（4T0037G/P）
0~13A（4T0055G/P）
3
P（+）
直流母线电压正输出端子
4
PB
制动电阻端子
5
PE
保护接地端子
6
+5V
数字电路工作电源
精度±
5%
7
GND
+5V电源地
8
+15V
模拟电路工作电源
10%
9
-15V
10
+24V
风扇及用户接口用电源
11
COM
+24V电源地
12
CVD
直流母线电压检测信号
0~4V
13
IU
U相电流检测信号
-2.12V~+2.12V
14
IV
V相电流检测信号
15
IW
W相电流检测信号
16
BRAKE
直流制动控制信号
17
PW+
W相上桥驱动控制信号
18
PW-
W相下桥驱动控制信号
19
PV+
V相上桥驱动控制信号
20
PV-
V相下桥驱动控制信号
21
PU+
U相上桥驱动控制信号
22
PU-
U相下桥驱动控制信号
23
DRIVE
驱动电路禁止信号
24
SHORT
缓冲继电器控制信号
25
DSP-T
模块温度检测信号
注：
以上交流电流值、交流电流电压值均为有效值
变频器驱动板在控制电路发出的六路驱动信号的控制下，把电压、频率固定的三相交流输入电压变换成频率、电压可调的三相交流输出电压供给负载电机，同时将变频器的输出电流、直流电压、模块温度等检测信号送控制板处理及提供控制板工作电源。
三、计算说明书
3.1主电路
交-直-交变频器驱动板主回路由输入保护电路、PIM模块（包括整流电路、逆变电路、制动电路）、上电缓冲环节、滤波储能电路等组成。
整流电路将三相交流输入整流成直流。
上电缓冲环节包括限流电阻R4、R5和继电器K1，限流电阻在上电过程中限制流过整流桥和电容器的充电电流，当电解电容器两端电压达到正常工作电压80%后，限流电阻被与之并联的继电器短接。
滤波、储能电路由电解电容C1A、C1B、C1C并联后和电容板上电容串联组成（注：
电容板借用TD1000变频器电容板，由C2A、C2B、C2C并联组成），起到储能和滤波作用。
滤波后的直流作为逆变电路输入，通过对逆变器的导通、关断进行控制，供给负载频率、电压可调的交流输出电压
3.1.1原理图
3.1.2设计、选用依据.
本设计依据有限公司制定的功率元器件器件降额规范及EUPEC功率模块手册
3.1.3计算过程
3.1.3.1整流电路
一、电压计算
整流电路输入电压最大值为380VAC×
1.1=418VAC，其峰值电压为1.414×
418=591V。
EUPEC公司模块整流桥耐压VRRM=1600V，计算出整流桥电压降额为591/1600=37%，满足设计要求。
二、电流计算
1、EUPEC模块BSM15GP120、BSM25GP120、BSM35GP120整流桥每个二极管允许的有效值正向电流IFRMSM相同，均为40A，对于-4T0037P变频器，在1.35倍过载情况下输入电流有效值为1.35×
10.5A=14.2A，对于-4T0037G变频器，在1.8倍过载情况下输入电流有效值为1.8×
10.5A=18.9A,对于-4T0055P变频器，在1.35倍过载情况下输入电流有效值为1.35×
14.6A=19.7A,对于-4T0055G变频器，在1.8倍过载情况下输入电流有效值为1.8×
14.6A=26.3A，以上四种变频器在过载条件下输入电流值均小于模块整流桥允许电流值，可以满足设计要求。
2、确定冲击电流
上电缓冲电阻选用两个6W/39欧姆电阻串联，因此考虑电源输入波动，最大的冲击电流为380X1.1X1.4/78=7.6A。
对于-4T0037P变频器所用EUPEC模块BSM15GP120，其整流桥二极管在10ms内允许的冲击电流为IFSM＝230A，完全满足要求。
对于-4T0037G/4T0055P变频器所用EUPEC模块BSM25GP120，其整流桥二极管在10ms内允许的冲击电流为IFSM＝230A，完全满足要求。
对于-4T0055G变频器所用EUPEC模块BSM35GP120，其整流桥二极管在10ms内允许的冲击电流为IFSM＝260A，完全满足要求。
3.1.4.2逆变电路
一、电压计算
施加在逆变桥上的电压除输入电压经全波整流后的直流母线电压外，还有母线寄生电感引起的震荡电压，对于本电路估算取其为100V（实际电路中有尖峰电压吸收电容存在，本计算中考虑该值是为逆变桥耐压留有余量），因此逆变电路上的电压V=380×
1.1×
1.414×
1.2+100V=809VDC，其中式中1.2为安全系数。
EUPEC公司模块逆变桥耐压VCE=1200V，计算出整流桥电压降额为809/1200=67%，满足设计要求。
对于-4T0037P变频器，在1.2倍过载输出1分钟情况下输出电流峰值为1.2×
8.8A×
1.4=14.78A，其所用EUPEC模块BSM15GP120逆变桥允许电流为15A，满足设计要求。
对于-4T0037G变频器，在1.5倍过载输出1分钟情况下输出电流峰值为1.5×
1.4=18.5A,其所用EUPEC模块BSM25GP120逆变桥允许电流为25A,满足设计要求。
对于-4T0055P变频器，在1.2倍过载输出1分钟情况下输出电流峰值为1.2×
13A×
1.4=21.8A,其所用EUPEC模块BSM25GP120逆变桥允许电流为25A,满足设计要求。
对于-4T0055G变频器，在1.5倍过载输出1分钟情况下输出电流峰值为1.5×
1.4=27.3A,其所用EUPEC模块BSM35GP120逆变桥允许电流为35A,满足设计要求。
三、结温计算
（一）、公式推导
为了使IGBT安全工作，应保证在额定负载及过载情况下，IGBT的结温Tj低于Tjmax。
导通损耗：
导通期间的总损耗PSS＝VCE（sat）ICP。
其中VCE（sat）为通态饱和压降，ICP为通态电流峰值。
在PWM应用中，通态损耗须与占空比因子相乘，从而得到平均损耗。
当切换感性负载时，续流二极管的导通损耗必须加以考虑，可近似通过数据手册中的标定值VFM与预计的二极管平均电流的乘积得到。
开关损耗：
开关损耗包括开通损耗及关断损耗，平均开关损耗Psw由单脉冲总开关能量ESW（Esw=ESW（on）+ESW（off））与开关频率fPWM相乘得到。
即
ESW（on）和ESW（off））根据工作电流值IC在器件资料中能查曲线得到。
在VVVF变频器中，PWM脉宽调制用于合成正弦波输出电流，IGBT的电流及占空比经常变化，使功率估算变得很困难，以下是估算公式。
a）每个IGBT的稳态损耗
b）每个IGBT的开关损耗
c）每个IGBT的总损耗
符号注释：
ESW（on）——T=125℃，峰值电流ICP下，每个脉冲对应的开通能量；
ESW（off）——T=125℃，峰值电流ICP下，每个脉冲对应的关断能量；
VCE（sat）——T=125℃，峰值电流ICP下，IGBT的饱和电压降；
ICP——正弦输出电流的峰值（通常ICP=IEP）；
fPWM——变频器的开关频率；
D——PWM信号占空比。
θ——输出电压与电流之间的相位角（功率因数＝cosθ）。
（二）、功耗估算
1）-4T0037P变频器
根据以上公式估算IGBT的功耗。
（D设为0.5，cosθ设为0.85，变频器额定输出电流IE=8.8A，在过载1.2倍输出电流峰值ICP=1.2×
8.8×
1.4=14.8A，最大fPWM为12kHz，查EUPEC器件资料，对应的VCE=2.2V，ESW（on）=2mWs，ESW（off）=1.7mWs。
PSS=5.54W
PSW=14.14W
PC=PSS+PSW=19.68W
2）-4T0037G变频器
（D设为0.5，cosθ设为0.85，变频器额定输出电流IE=8.8A，在过载1.5倍输出电流峰值ICP=1.5×
1.4=18.48A，最大fPWM为12kHz，查EUPEC器件资料，对应的VCE=2.1V，ESW（on）=3.2mWs，ESW（off）=3.2mWs。
PSS=6.6W
PSW=24.46W
PC=PSS+PSW=31.06W
3）-4T0055P变频器
（D设为0.5，cosθ设为0.85，变频器额定输出电流
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