基于PM50RSA120的通用变频器电路设计

　　1 前言

　　变频器已应用于各行各业的多种设备。并成为当今节电。改造传统工业，改善工艺流程，提高生产过程自动化水平。提高产品质量，改善环境的主要技术之一。变频器技术是一种绿色技术，是国民经济和日常生活中普遍需要的新技术。也是国际上技术更新换代最快的领域之一。

　　开关器件是变频器的核心器件.绝缘栅双极型晶体管(IGBT)投入市场以后，很快成为中小功率电力电子设备的主导器件，而且其电压、容量及开关频率性能还在提高。智能功率模块(IPM)集成了多个常规1GBT。为用户降低设计和生产成本提供了便利条件，并使系统的性能和可靠性得到了有效提高。IPM内部集成的驱动和保护电路可简化系统设计，其自我保护功能可使功率模块在测试及现场应用中损坏的可能性大大降低。采用IPM后系统的综合性能极大提高，其性价比已经超过IGBT，有很好的经济性。

　　本文使用IPM模块PM50RSAl20设计一款小型通用变频器，功率为l 50 W，并将开关电源也集成到变频器中，体积小，方便在小功率场合使用。

　　2 PM5ORSA120简介

　　PM5ORSAl2O是日本三菱公司推出的5O All200 V智能功率模块。开关频率2O kHz，其内部电路如图1所示。

图1 PM50RSA120内部电路图

　　PM5ORSAl2O*有7块IGBT，其中6块构成桥路，另一块用于控制制动电阻的接入。P—N间接入前方整流模块整流后的直流电压(0 V一800V);U、v、W是输出端子;B—P间接入制动电阻，在能耗制动过程中消耗制动能量;Vup1—Vupc，Vvp1一Vvpc ，Vwp1一Vwpc,，Vn1一Vnc间提供各IGBT模块的电源，典型值为15V ;UP—VUpc，VP-VPC ，WP-VWPC，UN·VN·WN·Br 一VNc间为控制各IGBT导通和截止的控制端.当电压在O.8 V以下时，IGBT导通，在4 V～15 V之间时，IGBT截止;Ufo—VUPC ，VFo--VVPC，WF0—VWPC，F0一VNc间为错误报告电压提供端，为了使接口电路尽量简化.该IPM模块用一个错误指示信号来通知控制器在该模块内发生的所有错误。控制器通过检测来判断是否发生了温升过高、过电流或短路故障。区别以上故障的依据是检测错误指示信号维持时间。短路和过电流故障信号的维持时间的典型值是1.5 ms。温升过高指示信号在温度超过允许值时有效。一直维持到温度降至复位值以下，这一过程的典型时间为十几秒。

　　3 硬件电路设计

　　通用型变频器的硬件电路主要由3部分组成：整流电路、开关电源电路以及逆变电路。整流电路将工频交流电整流为直流，并经大电容滤波供给逆变单元;开关电源电路为IPM和计算机控制电路供电;逆变电路是由PM50RSA120组成.对于逆变电路本文主要阐述其控制电路的设计。