變頻器的主電路如何上電檢修

1、變頻器的主電路如何上電檢修咸工文章變頻器維修者必須樹立這樣的觀念：逆變模塊與驅(qū)動(dòng)電路在故障上有極強(qiáng)的連帶性。當(dāng)模塊炸裂損壞后，驅(qū)動(dòng)電路勢(shì)必受到?jīng)_擊而損壞；模塊的損壞也可能正是因驅(qū)動(dòng)電路的故障而造成。因而無論表現(xiàn)為驅(qū)動(dòng)電路或是逆變輸出電路的故障，必須將逆變輸出電路與驅(qū)動(dòng)電路一同徹底檢查。對(duì)主電路上電試機(jī)，須在確定驅(qū)動(dòng)電路正?！苷］敵隽芳?lì)脈沖的前提下進(jìn)行。對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的檢修見本書第四章。檢查驅(qū)動(dòng)電路正常后，將損壞逆變模塊換新，才可以

2、上電試機(jī)。整機(jī)裝配后的上電試機(jī)，是一個(gè)必須慎重從事的事件。必須采取相應(yīng)的措施，保證異常情況出現(xiàn)時(shí)，新?lián)QIGBT模塊不至于損壞。試機(jī)時(shí)，變頻器啟動(dòng)瞬間是最“要命的一個(gè)時(shí)刻”，無一點(diǎn)防護(hù)措施下的匆忙上電，會(huì)使新?lián)Q上的價(jià)值昂貴的模塊損壞于剎那間。以前所付出的檢修的努力不僅白廢了，而且造成了更大的損失，有可能使故障范圍擴(kuò)大了。有的維修人員炸過幾次模塊，便對(duì)變頻器維修望而卻步了。采取相應(yīng)的上電試機(jī)措施，能基本上杜絕上電試機(jī)逆變模塊損壞的發(fā)生，只要

3、細(xì)心一點(diǎn)的話基本沒有問題。方法一：將逆變模塊的供電斷開，其實(shí)電路中為連接銅排，拆去一段連接銅排，即將三相逆變電路的正供電端斷開。注意：斷開點(diǎn)必須在儲(chǔ)能電容之后！假定在KM之前斷開，儲(chǔ)能電容上的儲(chǔ)存電量，會(huì)在逆變電路故障發(fā)生時(shí)，釋放足夠的能量將逆變模塊炸毀！連接簡(jiǎn)圖如下：圖1變頻器逆變回路的上電檢修電路接線一圖在斷開處串入兩只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

4、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)過程（具體操作方法見博文《驅(qū)動(dòng)電路的維修》）。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，如萬用表不能測(cè)出，但

5、引入直流高壓后，出現(xiàn)了較大的漏電，說明模塊內(nèi)部有嚴(yán)重的絕緣缺限。購(gòu)買的拆機(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

6、泡不亮，接受運(yùn)行信號(hào)后，燈泡仍不亮；用指針式萬用表的交流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)部已呈開路性損壞；b、某一臂IGBT管子導(dǎo)通內(nèi)阻變大，接近開路狀態(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、

7、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)，說明輸出電壓中不含有直流成分。換句話說，此時(shí)指針式萬用表的直流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為開路（斷路）狀態(tài)時(shí)，則為純直流分量了。此時(shí)用萬用表直流500V檔測(cè)量，可得出如下結(jié)果：假定測(cè)量U、V之間

8、無直流電壓，但測(cè)量W、V和W、U之間有直流電壓值出現(xiàn)，說明W相模塊不良。若為紅筆搭W相，表針正偏轉(zhuǎn)，測(cè)說明W相下臂IGBT（Q6）導(dǎo)通不良或沒有導(dǎo)通；若黑表筆搭接W端子表針為正偏轉(zhuǎn)，則說明U相上臂IGBT（Q5）導(dǎo)通不良或沒有導(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完全正常地對(duì)稱導(dǎo)通時(shí)，在U端子形成了“等效的”對(duì)直流供電

9、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，說明Q1內(nèi)部斷路或?qū)ú涣?；若在U、N之間所測(cè)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于260V甚至等于530V，則說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

10、塊損壞，型號(hào)為CM100DU24H。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)模塊無問題后，裝機(jī)上即使串入保險(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)脈沖有無的。見下圖5：圖6變頻器逆變回路的上電檢修電路接線四圖將逆變輸出電路供電正端P()斷開，另行接入一個(gè)低壓直流電源，如常用的S10024型24V100W的一體化儀用開關(guān)電源，或低壓線性電源。因?yàn)榈碗妷?/p>

11、供電，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?？膳浜蠝y(cè)量觸發(fā)端子上的截止負(fù)壓和正的激勵(lì)電壓，來判斷哪一相模塊或哪一臂IGBT管子異常。圖6這種接線與供電方式，可以在啟動(dòng)和運(yùn)行狀態(tài)下，方便檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電路和逆變電路的工作情況。[故障實(shí)例1]：接修一臺(tái)PI18型11kW普傳牌變頻器，開關(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SKM75G

12、D124D焊接到線路上。保險(xiǎn)起見，先將逆變電路的供電正端斷開，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)電路已做了徹底的檢查，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

13、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。說明不是驅(qū)動(dòng)電路的問題。這一來有點(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！這一下故障徹底暴露出來了。模塊有嚴(yán)重絕緣缺陷！低電壓供電時(shí)尚不

14、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^來說，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

15、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。看來并非只是換上保險(xiǎn)那么簡(jiǎn)單。嗬嗬，修過這么多變頻器，還沒有哪臺(tái)變頻器保險(xiǎn)管燒過，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

16、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IGB

17、T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)5A左右時(shí)，模塊內(nèi)部缺陷也是能暴露出來的。用燈泡作假負(fù)載的電路見下圖7。將三只同功率的燈泡連接成星形，每只燈泡承受最高電壓恰為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。圖7變頻