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變頻器的主電路如何上電檢修
點(diǎn)擊次數(shù)：2795 發(fā)布時(shí)間：2010-9-2
在斷開(kāi)處串入兩只25W交流220V燈泡，因變頻器直流電壓約為530V左右,，一只燈泡的耐壓不足（故障情況下）,，須兩只串聯(lián)以滿足耐壓要求,。即使逆變電路有短路故障存在,，因燈泡的降壓限流作用,，將逆變電路的供給電流限于100mA以內(nèi),，逆變模塊不會(huì)再有損壞的危險(xiǎn),。
變頻器空載,，U、V,、W端子不接任何負(fù)載,。先切斷驅(qū)動(dòng)電路的模塊OC信號(hào)輸出回路,，避免CPU做出停機(jī)保護(hù)動(dòng)作,，中斷試機(jī)過(guò)程,。上電后可能出現(xiàn)如下種情況：
1,、變頻器在停機(jī)狀態(tài)，燈泡亮,。三只模塊有一只上、下臂IGBT漏電,，如Q1和Q2。此種漏電在低電壓情況下不易暴露，如萬(wàn)用表不能測(cè)出,，但引入直流高壓后,，出現(xiàn)了較大的漏電,，說(shuō)明模塊內(nèi)部有嚴(yán)重的絕緣缺限。購(gòu)買(mǎi)的拆機(jī)品模塊有時(shí)候出現(xiàn)這種情況,?？捎门懦z修,，如拆除U相模塊（Q1、Q2）后燈泡不亮了,，說(shuō)明該模塊已損壞,。
2、上電后,，燈泡不亮,，但接受運(yùn)行信號(hào)后，燈光隨頻率的上升同步閃爍發(fā)亮,，說(shuō)明三相逆變模塊中,，出現(xiàn)一相上臂或下臂IGBT損壞故障。如當(dāng)Q1激勵(lì)信號(hào)而開(kāi)通時(shí),，已損壞的Q2與導(dǎo)通的Q1一起,，形成了對(duì)供電電源的短路。兩只串聯(lián)燈泡承受530V直流電壓而發(fā)出亮光,。
3,、上電后，燈泡不亮,，接受運(yùn)行信號(hào)后,，燈泡仍不亮,；用指針式萬(wàn)用表的交流500V檔，測(cè)量U,、V,、W端子輸出電壓，隨頻率上升而均勻上升,，三相輸出電壓平衡,。說(shuō)明逆變輸出模塊基本上是好的，可以帶些負(fù)載試驗(yàn)了,。
4,、上電后，燈泡不亮,，啟動(dòng)變頻器后,，燈泡仍不亮。但測(cè)量三相輸出電壓,，不平衡,，嚴(yán)重偏相。故障原因：a,、某一臂IGBT管子內(nèi)部已呈開(kāi)路性損壞,；b、某一臂IGBT管子導(dǎo)通內(nèi)阻變大,，接近開(kāi)路狀態(tài)了,。對(duì)此故障的檢測(cè)方法如
（1）、讓我們掌握用直流電壓檔測(cè)量變頻器U,、V,、W端子輸出電壓的方法。當(dāng)變頻器輸出端子輸出三相平衡的交流電壓時(shí),，說(shuō)明輸出電壓中不含有直流成分,。換句話說(shuō)，此時(shí)指針式萬(wàn)用表的直流500V檔所測(cè)得直流電壓值為零,。當(dāng)輸出偏相時(shí),，實(shí)質(zhì)是逆變輸出電路的某一臂IGBT導(dǎo)通不良或呈開(kāi)路狀態(tài)，致使該相輸出為正或負(fù)的半波輸出,，或者該相輸出的正,、負(fù)半波不對(duì)稱，輸出電壓中出現(xiàn)了直流分量,。一臂IGBT為開(kāi)路（斷路）狀態(tài)時(shí),，則為純直流分量了。此時(shí)用萬(wàn)用表直流500V檔測(cè)量，可得出如下結(jié)果：假定測(cè)量U,、V之間無(wú)直流電壓,，但測(cè)量W、V和W,、U之間有直流電壓值出現(xiàn),，說(shuō)明W相模塊不良。若為紅筆搭W相,，表針正偏轉(zhuǎn),，測(cè)說(shuō)明W相下臂IGBT（Q6）導(dǎo)通不良或沒(méi)有導(dǎo)通；若黑表筆搭接W端子表針為正偏轉(zhuǎn),，則說(shuō)明U相上臂IGBT（Q5）導(dǎo)通不良或沒(méi)有導(dǎo)通,。
也可以換一種測(cè)量方法，直接測(cè)量U,、V、W三個(gè)輸出端子對(duì)P,、N之間的電壓值,。仍用直流500V檔。由分析可以得出結(jié)論：當(dāng)U相的上,、下臂IGBT管子Q1,、Q2*正常地對(duì)稱導(dǎo)通時(shí)，在U端子形成了“等效的”對(duì)直流供電530V的分壓,，U端子P,、N兩點(diǎn)都能測(cè)出二分之一的530V直流電壓，即260V左右的直流電壓,。而異常狀態(tài)下,，可得出這樣的測(cè)量結(jié)果，如P,、U之間所測(cè)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于260V甚至等于530V,，說(shuō)明Q1內(nèi)部斷路或?qū)ú涣迹蝗粼赨,、N之間所測(cè)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于260V甚至等于530V,，則說(shuō)Q2內(nèi)部C、E之間斷路或?qū)ú涣?，不能形成?duì)530V的“正常分壓”而使U相直流電壓升高,。
（2）、下述的測(cè)量方法,，也為一有效方法,。修復(fù)一臺(tái)37kW東元變頻器，檢查為逆變模塊損壞，型號(hào)為CM100DU-24H,。購(gòu)得一塊相同型號(hào)的模塊,，走了一遍脫機(jī)測(cè)量的所有“程序”，確認(rèn)模塊無(wú)問(wèn)題后,，裝機(jī)上電試驗(yàn),。三相輸出電壓很不平衡，*檢查驅(qū)動(dòng)電路確認(rèn)*后,，換新模塊后故障排除,。
我國(guó)的動(dòng)力和居民供電，一般采用三相四線制,。N為中性線,，也稱為零線。注意,！變頻器直流回路負(fù)端常常標(biāo)注為N,，與三相供電的中性線不是一碼事，在圖中以N*（中性線）相區(qū)分,。有的電工老師弄混了,，以為變頻器中的N點(diǎn)是與三相供電的N線相連的，連接后,，一上電,，整流模塊就炸飛了。
將三相U,、V,、W輸出端對(duì)三相供電的零線（N*）測(cè)量（用指針式萬(wàn)用表直流500V檔），U相,W相直流成分為零.而V相約有300V的直流負(fù)壓,。由此判斷：V相下管導(dǎo)通良好,，而上管導(dǎo)通不良，兩管輸出的正,、負(fù)半波不對(duì)稱,，致使V相對(duì)零線有負(fù)電壓輸出。而V相上管,，恰巧就是新?lián)Q上的模塊,。另購(gòu)一只CM100DU-24H更換后，三相輸出正常,。模塊的故障,，為內(nèi)部輸出管C、E極間導(dǎo)通內(nèi)阻變大,。說(shuō)明了一件事,，即使是細(xì)致測(cè)量后，認(rèn)為是好的逆變模塊，也不能斷定就是沒(méi)有問(wèn)題的,。萬(wàn)用表的測(cè)量判斷能力畢竟是有限的,。對(duì)接入電路上電后反映出的問(wèn)題，不要存有先入之見(jiàn),，認(rèn)為模塊不可能是壞的,，從而造成對(duì)故障的誤斷，使檢修走入彎路,！
串接燈泡上電檢查逆變電路,，對(duì)絕大部分變頻器是適用的，因燈泡的限流和指示作用,，帶來(lái)了檢修上的很大方便,。但例外，也讓我碰到了,，在檢修一例安川55kW變頻器時(shí),，上電試機(jī)時(shí)倒把我搞懵了。
[故障實(shí)例]：
在圖3中DKD*點(diǎn)串入兩只燈泡,，上電,，燈泡不亮，是對(duì)的,，我松了一口氣；按操作面板啟動(dòng)變頻器,，燈泡變?yōu)檠┝?！壞了，輸出模塊有短路現(xiàn)象,！這是我的*判斷,。停電檢查模塊和驅(qū)動(dòng)電路，均無(wú)異常,?；仡^查看電路結(jié)構(gòu)，在拆除掉MS1250D225P和MS1250D225N后,，啟動(dòng)變頻器后燈泡不亮了,。測(cè)空載輸出三相電壓正常。這兩只元件與外接10Ω80W電阻,，提供了約百毫安的電流通路,，使25W燈泡變?yōu)檠┝痢０泊ㄅc中國(guó)臺(tái)灣產(chǎn)東元大功率變頻器,，IGBT上往往并聯(lián)有MS1250D225P和MS1250D225N等元件,，內(nèi)含電容、二極管元年，與外接電阻元件一件構(gòu)成了IBGT的保護(hù)電路,，是為抑制尖峰電壓,，提供IGBT的反向電流通路來(lái)保護(hù)IGBT安全的，以幾十瓦的功耗的犧牲換來(lái)IGBT管子更高的安全性,，這是安川變頻器的模塊保護(hù)電路的特色,。
變頻器空載啟動(dòng)后，由于MS1250D225P和MS1250D225N等元件的關(guān)系,，逆變電路自身形成了一定的電流通路,，并非為逆變模塊不良造成。該機(jī)是一個(gè)特例,。有了電流通路,，也并一定是模塊已經(jīng)損壞了，觀察一下,，是不是有哪些元件提供了此電流通路,？當(dāng)新鮮的經(jīng)驗(yàn)固化成思維定式，對(duì)故障的誤判就在所難免了,。
方法二：因燈泡的降壓作用,，雖有一定的輸出電壓，但幅值較低（模塊相關(guān)電路取用了一部分電流）,，不能滿足對(duì)三相輸出電壓的檢測(cè)和判斷要求,，變頻器有可能報(bào)出“輸出異常”等故障，采取保護(hù)停機(jī)措施,，由此引出了上電檢修方法二,。
將串聯(lián)燈泡拆除，串入一只2A玻殼保險(xiǎn)管,，上電檢檢測(cè)圖2-7安川變頻器主電路的U,、V、W三相輸出電路,，無(wú)直流成分,，輸出三相電壓平衡。將切斷的OC信號(hào)回路恢復(fù),，將U,、V、W輸出端接入2.2kW三相電動(dòng)機(jī),，進(jìn)行頻率增減和起,、停操作，表現(xiàn)良好,，機(jī)器修復(fù),。
第三節(jié) 上電檢修方法三
逆變輸出電路,，在無(wú)防護(hù)措施下的高電壓供電情況下，帶電狀態(tài)（尤其是啟動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)）,，嚴(yán)禁測(cè)量觸發(fā)端子G1,、E1—G6、E6,，搭筆即由表筆引線引入干擾,，使IGBT誤觸發(fā)，對(duì)電源形成短路而炸毀,！用示波器的探頭檢測(cè)也不可以,！將驅(qū)動(dòng)板脫開(kāi)逆變電路后，單獨(dú)檢修驅(qū)動(dòng)板時(shí),，可對(duì)六路輸出脈沖進(jìn)行檢測(cè),。一旦連接好主電路，在無(wú)限流降壓措施下,，不可貿(mào)然搭筆測(cè)量,！且記！
好像見(jiàn)過(guò)哪一本變頻器維修書(shū)籍,，一位“專家人士”指導(dǎo)讀者在變頻器整機(jī)正常連接和啟動(dòng)狀態(tài)下,，檢測(cè)觸發(fā)端子上的激勵(lì)電壓和波形，簡(jiǎn)直是膽大妄為,，胡扯一通,！
上電檢修前，一定要檢查逆變模塊的觸發(fā)端子的連線是否牢固,，無(wú)保護(hù)措施下,，觸發(fā)引線的連接不良，將導(dǎo)致模塊的炸裂,。故障機(jī)理見(jiàn)其它博文中的相關(guān)論述。
即使串入保險(xiǎn),，高電壓狀態(tài)下,，不建議進(jìn)行激勵(lì)電壓（脈沖）的測(cè)量，由此引出了上電檢修方法三,，低電壓供電條件下是可以測(cè)量激勵(lì)脈沖有無(wú)的,。
將逆變輸出電路供電正端P（+）斷開(kāi)，另行接入一個(gè)低壓直流電源,，如常用的S-100-24型24V100W的一體化儀用開(kāi)關(guān)電源,，或低壓線性電源。因?yàn)榈碗妷汗╇?，且電源本身有輸出限流保護(hù)（電源本身的電流輸出能力也是有限的,，這恰好是一個(gè)好處,，有了自限流功能），檢測(cè)逆變輸出電路,，就變得非常安全了,。可配合測(cè)量觸發(fā)端子上的截止負(fù)壓和正的激勵(lì)電壓,，來(lái)判斷哪一相模塊或哪一臂IGBT管子異常,。
[故障實(shí)例1]：
接修一臺(tái)PI-18型11kW普傳牌變頻器，開(kāi)關(guān)電源電路,、驅(qū)動(dòng)電路等全部檢測(cè)并修復(fù)后,，將新購(gòu)逆變輸出模塊SKM75GD124D焊接到線路上。保險(xiǎn)起見(jiàn),，先將逆變電路的供電正端斷開(kāi),，串接了兩只燈泡上電試機(jī)。上電,，燈光不亮,，操作面板啟動(dòng)按鈕，燈泡一閃,，接著跳OC停機(jī),。此前，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路已做了*的檢查,，對(duì)所購(gòu)模塊也做了細(xì)致的測(cè)量,。分析OC信號(hào)還是因逆變電路或驅(qū)動(dòng)電路故障而返回CPU的，為檢查故障所在,，將串聯(lián)燈泡拆去,，為逆變電路接入低壓直流24V電源，開(kāi)機(jī)檢測(cè),。
起動(dòng)變頻器,，操作顯示面板上顯示輸出頻率正常，測(cè)U,、V,、W輸出交流電壓，50Hz時(shí)電壓U,、V,、W輸出電壓為13V左右，且輸出幅度有周期性收縮現(xiàn)象,！但三相都有輸出,，也不再跳OC故障。曾檢測(cè)過(guò)正常機(jī)器,，當(dāng)逆變輸出電源供電為24V時(shí),，U,、V、W端子應(yīng)為穩(wěn)定的18V左右交流電壓,。測(cè)觸發(fā)端子上的六路激勵(lì)脈沖,，電壓幅度和電流輸出能力都滿足要求。說(shuō)明不是驅(qū)動(dòng)電路的問(wèn)題,。這一來(lái)有點(diǎn)意思了,，將24V電源換為200V直流電源后，并串接2A保險(xiǎn)管,。上電后啟動(dòng)變頻器,，還是跳OC！并且串接保險(xiǎn)管熔斷,！這一下故障*暴露出來(lái)了,。模塊有嚴(yán)重絕緣缺陷！低電壓供電時(shí)尚不至于擊穿短路,，能維持一定電壓輸出,，高電壓供電時(shí)，即形成較大的短路電流,，使變頻器報(bào)出OC故障,。所購(gòu)模塊可能為拆機(jī)品——復(fù)新模塊。將情況向供應(yīng)商說(shuō)明,，換一塊新模塊,，裝機(jī)后故障排除。
[故障實(shí)例2]：
一臺(tái)22kW泓筌機(jī)器,，逆變模塊供電串接的保險(xiǎn)斷掉,，測(cè)量主電路未見(jiàn)其它異常。一般情況下,，逆變電路供電電路中串接的速熔保險(xiǎn)管熔斷時(shí),，逆變電路中必定有一只或兩只IGBT短路了?；蛘叻催^(guò)來(lái)說(shuō),，正是由于IGBT的短路才造成了保險(xiǎn)管的熔斷。但該機(jī)器怎么測(cè)量逆變模塊,，都是好的。裝機(jī)后先將逆變供電送入24V,，跳EOCn,，意為加速中過(guò)流，電機(jī)側(cè)短路,。顯然逆變模塊或驅(qū)動(dòng)電路部分還有故障,?？磥?lái)并非只是換上保險(xiǎn)那么簡(jiǎn)單。嗬嗬,，修過(guò)這么多變頻器,，還沒(méi)有哪臺(tái)變頻器保險(xiǎn)管燒過(guò)，換上就好了的,。拆機(jī),，重新檢查驅(qū)動(dòng)電路板，六路驅(qū)動(dòng)電路都工作正常,。
裝機(jī),，還是將逆變供電接入24V，上電跳EfbS,，意為保險(xiǎn)絲熔斷,。拆除24V供電，將原保險(xiǎn)端子用燈泡串聯(lián)代之,，送電即發(fā)強(qiáng)光,。但停電拆掉觸發(fā)端子后，單獨(dú)測(cè)量逆變模塊正常,。又將逆變電路接入24V供電,，啟動(dòng)變頻器，當(dāng)頻率上升至5Hz左右時(shí),，仍跳ECOn,。這一下倒拿不準(zhǔn)是模塊還是驅(qū)動(dòng)電路仍有問(wèn)題。
重查一遍驅(qū)動(dòng)輸出的正負(fù)電壓及電流,，均正常,。判斷還是為逆變模塊不良。索性將三只模塊全數(shù)拆下,，放到工作臺(tái)上與驅(qū)動(dòng)板一起送電檢測(cè),。上電后，檢測(cè)V相上臂IGBT觸發(fā)端子的負(fù)壓偏低,，約2V左右（正常時(shí)約7.5V）,。與驅(qū)動(dòng)電路脫開(kāi)觸發(fā)端子后，測(cè)驅(qū)動(dòng)板輸出負(fù)壓恢復(fù)為正常值,，插上模塊觸發(fā)端子,，負(fù)壓又降低。證實(shí)該模塊確實(shí)已經(jīng)損壞,，內(nèi)部IGBT管子的G,、E極已經(jīng)漏電。換新模塊后,，故障修復(fù),。
變頻器空載試機(jī)正常后,，應(yīng)將所有解除的保護(hù)電路恢復(fù)，進(jìn)一步帶載試驗(yàn),，限于條件,，維修部?jī)?nèi)如果沒(méi)有三相動(dòng)力電源，則只有帶輕載試驗(yàn)了,。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),，一般輸出電流達(dá)左右時(shí)，模塊內(nèi)部缺陷也是能暴露出來(lái)的,。用燈泡作假負(fù)載的電路見(jiàn)下圖7,。將三只同功率的燈泡連接成星形，每只燈泡承受zui高電壓恰為220V左右,?？芍苯咏佑谧冾l器的U、V,、W三個(gè)輸出端,；如果接入小功率三相電動(dòng)機(jī)試機(jī)，后者的試驗(yàn)效果要好一些,。
變頻器裝機(jī)完畢后,，空載和輕載（試機(jī)）后，一般問(wèn)題都能暴露出來(lái),，但逆變模塊的輸出內(nèi)阻變大,，不易檢測(cè)出來(lái)，所以應(yīng)盡可能地接入電動(dòng)機(jī)試機(jī),，才能使返修率zui低,。
接入電動(dòng)機(jī)，使輸出電流達(dá)到左右,。三相電壓與電流都有較好的平衡度,，電機(jī)在整個(gè)頻率范圍內(nèi)運(yùn)行平穩(wěn)。變頻器修復(fù),，可以交付用戶使用了,。
如果電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)有明顯跳動(dòng)，發(fā)出“喀楞喀楞”的聲音,，測(cè)量輸出三相電壓不平衡,，偏相嚴(yán)重。用指針式萬(wàn)用表直流500V檔,，測(cè)量哪一相直流電壓zui高,，該相模塊不良，導(dǎo)通內(nèi)阻變大，須予更換,。此一試機(jī)過(guò)程，可測(cè)驗(yàn)出逆變模塊導(dǎo)通內(nèi)阻變大的故障,。