616G3安川變頻器驅(qū)動(dòng)電路圖說

1、616G3-55kW川變頻器主電路3R|卜，s 0IkT0J-RM100DZ-24x3HI-35E2T2CU-U/70AKM500uH150AS12AA1-024x6220W1RMS1250D225PMS1250D225PR5.1kx2r 二Cid&i-,MS1250D225NMS1250D225NMS1250D225N15600u400Vx6IOR6L-150OR6L-150OR6L-1502317CN10R60W10R60W10R60W10R60W10160、10R60W三臺(tái)工，二寺R J- 2uF40WMS1250D225P2uFNTA1GJC1CNTA2TA3u VW000FA

2、瞰熱風(fēng)扇風(fēng)扇故障檢測端子2.3開路時(shí)跳FA就障P1N15CN開路時(shí)跳FU障16CN0已短接開路時(shí)跳OH:障14CN/15CN0外接熱傳感器 開路時(shí)跳OH障616G3-55kW安川變頻器主電路圖說所有變頻器主電路的結(jié)構(gòu)都是相似的，乃至于是相同的。而安川變頻器的主電路和臺(tái)灣東元變頻器的主電路更是如出一轍。稍后我觀察到兩機(jī)的控制面板是一樣的，控制面板和參數(shù)的設(shè)置也是相似的。發(fā)現(xiàn)兩種從硬件到軟件都相似甚至于是相同的機(jī)器，給安裝調(diào)試與維修，都會(huì)帶來很多的方便。只要手頭有一種技術(shù)資料參考，就可以調(diào)試和維修二種設(shè)備了。打開這兩種大功率變頻器的外殼，檢查主電路時(shí)，安裝于逆變模塊上方（與模塊并聯(lián)的）的六只長方形

3、盒體狀的大東西，首先會(huì)引起我們的興趣與每相上臂IGBT管子并聯(lián)的是型號(hào)為MS1250D225P與下臂IGBT管子并聯(lián)的型號(hào)為MS1250D225N用句網(wǎng)絡(luò)上的話說：這究竟是個(gè)什么東東？安裝于此處意欲何為呢？大凡并聯(lián)在IGBT管子上的東西，或電容或阻容網(wǎng)絡(luò)，均是為保護(hù)IGBT管子而設(shè)置的。即當(dāng)該管子截止時(shí)，快速消耗掉反向電壓所形成的能量，提供一個(gè)反向電流的通路， 以保護(hù) IGBT 管子不承受 （實(shí)質(zhì)上是使其承受得少一點(diǎn)罷了） 反壓的沖擊。眾所周知，無論是雙極型或是場效應(yīng)器件，在承受正向電壓上往往有一定的富裕量， 但對(duì)于反向電壓的耐受能力卻是極其脆弱的。 所以在 IGBT 管子上并聯(lián)的一嘟嘍一嘟嘍

4、的東西，可以說都是完成此一消耗反壓任務(wù)的。需要說明的是：MS1250D225林口 MS1250D225N勺內(nèi)部電路，筆者并未打開實(shí)物進(jìn)行驗(yàn)證，模塊損壞后，這兩種器件往往都是完好的，所以也不便將其破壞后拆解。上圖的內(nèi)部電路是據(jù)測量揣摩畫出的，僅為讀者朋友提供一個(gè)參考。我查找了大量資料和在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行了搜尋，均未找到此元件的資料。從揣測電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行原理上的分析，顯然容易產(chǎn)生誤導(dǎo)。故暫時(shí)省略對(duì)其原理的解析。但在模塊上并聯(lián)了此類元件后，將在檢修上給我們帶來新的體驗(yàn)。見下述。按照常規(guī)的檢修方法，我們在更換損壞的模塊后，進(jìn)行通電試驗(yàn)前，須將上圖中的P點(diǎn)切斷，串入兩只25W（或40W燈泡，再行上電，這樣萬

5、一逆變模塊回 路或驅(qū)動(dòng)電路異常， 造成上、 下臂兩只 IGBT 管子共通對(duì)直流電源的短路時(shí)， 因燈 泡的限流作用，使昂貴的IGBT模塊免遭損壞。其它品牌的變頻器，在管子兩端并 聯(lián)皮法級(jí)的小容量電容，在通電或變頻器啟動(dòng)后，只要U、V、W輸出端子空載，燈泡是不會(huì)亮的。 但安川變頻器在檢修中的表現(xiàn)就有所不同了。 在 P 點(diǎn)串入燈泡， 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?亮！ 壞了， 輸出模塊有短路現(xiàn)象！ 這是我的第一判斷。 停電檢查模塊和驅(qū)動(dòng)電路，均無異常?；仡^查看電路結(jié)構(gòu)，在拆除掉MS1250D225儕口 MS1250D225N,啟動(dòng)變頻器后燈泡不亮了。測空載輸

6、出三相電壓正常。這兩只元件與外接10Q80W電阻，提供了約百毫安的電流通路，使25W燈泡變?yōu)檠┝?。以幾十瓦的功耗的犧牲換來 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MS1250D225林口 MS1250D225t#元件的關(guān)系，逆變電路自身形成了一定的電路通路，并非為逆變模塊不良造成。該機(jī)是一個(gè)特例。有了電路通路，也并一定是模塊已經(jīng)損壞了，觀察一下，是哪些元件提供了此電 流的通路？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。整機(jī)控制電源是由圖下方一只多抽頭變壓器來取得的。插座3CN和4CN的短接線不同，可調(diào)整輸入電壓的級(jí)別，以保證次級(jí)繞組A

7、C220V電壓的精確度。散熱 風(fēng)機(jī)是采用AC220V電源的，此電源又經(jīng)整濾波做為開關(guān)電源的輸入。單獨(dú)檢修驅(qū)動(dòng)板時(shí)，須將風(fēng)扇端子的2、3;接觸器端子的 3、4; 14CN 15CN, 16CN的端子均短接，人為消除欠壓（FU/LU）、過熱（OH、風(fēng)扇壞（FAN等故障信號(hào)，才能 使CPU俞出六路脈沖信號(hào)，便于對(duì)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行檢查。T1D11C7470u25VC8680u16V616G3-55kW安川變頻器驅(qū)動(dòng)/保護(hù)電路U2 TLP250D1PwR1 2.2kSR41.2kR51.5k3 1 Nc Vcc 8 壯3V/14VdD59.5V2 IN+OUT 73 IN-OUT 64 NcGND 5PWM

8、 IN1R22k9VD2 R11 3.3kR13 3kCL"D4Rq3U1 TLP750R3 75RGEWl上臂脈沖D21 N ,，R R451.5kW 1C21 一470u 25VC22680u u16V 一一qD15 , 9.5VU7TLP2501 1 NcLVcc 8 J I2 2 IN+OUT 7 A1PWMIIN23 3 IN-OUT 6 A_1-0V4 4 Nc1GND 5 J_ _|1-V-D9R29 2.2kR30 2k三三D13R433k57 D149VCLD12R41 3.3kR42 3kC18Q7D35C35470u25VC36680u16VU9 TLP250D

9、R621.5k)£D309.5V611 Nc“cc 8 d一 1_A2 IN+OUT 7 d1PWMIN33 IN-OUT 6 dAL4 NcGND 5 X一D28R58 2.2kR59 2kD26PR70 3kD299VC300.33D27R68 3.3kR69 3kC33Q15R441.2k3 IN-4 Nc2 IN+R611.2k二二1 Nc Vcc 82 IN+3 IN-4 Nc2CNNc 7GNDVss3CNVccR67 5R3WNc 7OUT 6VssR31 75RR63 3kR36 3kQ17 A1444Q16 C3694Q9 A1444U8 TLP750U4 TLP2

10、501 Nc Vcc 8 ； 一 VccAOUTGF/OCR6075RGND 55 H D40C45Q Q21VssVccGF/OCU10 TLP250R8475RR90 3k3n9VD15 .2-0V2-V-R451.5kR822.2kU11TLP250C21470u25VC22680u16VTD32C420.33n R83I 2k壬 D39 R91D38R89 3.3kc N4序5R921.2kQ8 C3694R40 5R3WR473kR743k網(wǎng)下臂脈沖為目上臂脈沖91 NcVcc 82 IN+OUT 73 IN-OUT 64 NcGND 51 NcVcc 8 '2 IN+Nc

11、7 ：；._13 IN- OUT 6 GNDQ2294R88 5R3W©Q23 A1444R963k4CNR98 3k為目下臂脈沖7616G3-55kW安川變頻器驅(qū)動(dòng)電路/保護(hù)電路圖說驅(qū)動(dòng)電路的種類也是大同小異的。我們見得最多的是用PC929、A316J 等 IC構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路，模塊故障檢測電路（保護(hù)電路）也同時(shí)集成在內(nèi)了。雖然可以找到有關(guān) A3316J等的電路資料，能看到內(nèi)部的單元方框電路圖和對(duì)電路原理的介紹，但對(duì)其保護(hù)電路的具體構(gòu)成，總是感到一絲“觸不到實(shí)處”的茫然一一IC 內(nèi)部的保護(hù)電路，的確是看不到也摸不著的呀。恰巧本電路是用分立元件構(gòu)成的 檢測與保護(hù)電路，更便于理解檢測與保

12、護(hù)動(dòng)作過程。將上圖中的一路脈沖與保護(hù) 電路稍為改畫，即可看出IGBT管壓降檢測電路是如何對(duì)模塊實(shí)施保護(hù)動(dòng)作的了:D1+15VU2 TLP250D1PLR1 2.2kR41.2k U1R3上C7T470.25VC8 , 68油 16VR51.5kgv曖59.5V8-02 INOUPWI IN1j73 IN-OUT604 NcGN-9.5 V3V/1R22k3TLP750 75RCZHf9VD2C1C20.33 R13l.3kR123kT1 NcVcVcc(j2 IN-NcQGF/O 3 IN-OUT6-4 NcGND5 VssQ3Q2 C3694R10 5R3W1CNA144R203kn R24

13、3k電路原理：由CPU引腳來的PWM脈沖信號(hào)，經(jīng)U2光電耦合器隔離和放大 后，送入模塊保護(hù)電路。 正常狀態(tài)下，此脈沖信號(hào)再經(jīng) Q2和Q3的推挽式功率放 大電路放大，直接驅(qū)動(dòng)IGBT模塊。一般認(rèn)為，IGBT模塊為電壓型驅(qū)動(dòng)模塊，此 種觀念有失偏頗。IGBT管子的輸入柵-射結(jié)電容，恰恰需要瞬態(tài)的大涌入電流！ 這就是為什么會(huì)采用 Q2、Q3來做功率放大的原因。驅(qū)動(dòng)信號(hào)的引入電阻，也是 5Q8W的功率電阻。而從這個(gè)意義上來講，從本質(zhì)上來看，IGBT模塊，仍為電流 型驅(qū)動(dòng)器件。這是筆者的看法，不知當(dāng)否？當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路的電流輸出能力不足時(shí)， 會(huì)使三相輸出電流產(chǎn)生斷續(xù)，電機(jī)振動(dòng)，發(fā)出隆隆聲。脈沖處理電路原理另見

14、其它圖說，此處重點(diǎn)是看保護(hù)電路如何動(dòng)作的。在變頻器未接受啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，U2的輸出腳7、8為截止負(fù)電壓，如以 0V電源線做為參考點(diǎn)的話， 此時(shí)7、8腳電壓約-9.5V（忽略內(nèi)部管子的飽合壓降），此負(fù) 壓經(jīng)R13、R3引入到Q2和Q3的基極。Q2因反偏壓而截止，Q3因正偏壓而導(dǎo) 通，IGBT模塊的柵偏壓為負(fù)， 處于截止?fàn)顟B(tài)。電阻R1、R2又+15V和負(fù)-9.5V分 壓得到3V的電平。D9為擊穿電壓值為 9V的穩(wěn)壓管，R1與R2的分壓值不足以 使其擊穿，故 Q3無偏流，處于截止?fàn)顟B(tài)。光電耦合器U1無輸入電流，故無 GF（接地）和OC （過載、短路）等故障信號(hào)返回CPU。當(dāng)CPU發(fā)送驅(qū)動(dòng)脈沖的時(shí)候， U

15、2 的 7、 8 腳變?yōu)榉逯禐?15V 的正脈沖電壓， D1 的正極此際便上升為+15V ，此時(shí)便出現(xiàn)了兩種情況：一種情況下是模塊良好， IGBT 管子在正激勵(lì)脈沖驅(qū)動(dòng)下迅即導(dǎo)通，可認(rèn)為P、 E 兩點(diǎn)之間瞬時(shí)短接了。 D1 的負(fù)端電位瞬即拉為 0V ，也將 D2 的負(fù)端電位拉為 1V 以下，因未達(dá)到 D2 的擊穿值，使Q3 仍無基極偏流而截止；一種情況下是模塊已或因負(fù)載異常使運(yùn)行電流過大，或因 Q3 等驅(qū)動(dòng)電路本身不良使IGBT 管子并未良好地導(dǎo)通， D1 的負(fù)端為高電位而截止， +15V 經(jīng)R1 使 D2 擊穿， Q3 得到偏流導(dǎo)通，將Q2 基極的正脈沖電壓拉為零電平， IGBT模塊失去脈沖

16、而截止。同時(shí)Q3 的導(dǎo)通產(chǎn)生了 U1 的輸入電流， U1 將模塊故障信號(hào)送入 CPU ?？梢姶穗娐肥潜Ｗo(hù)電路先切斷了 IGBT 管子的驅(qū)動(dòng)脈沖，同時(shí)送出了模塊故障信號(hào)。保護(hù)是及時(shí)和快速的。9616G3-55kW安川變頻器驅(qū)動(dòng)/FU電路T1T1D54-HC77470u25VC78680u16VC101470u25VC102680u16VR1081.5kD49.5VR1731.5k9.5VU14 TLP250D45R1042.2kR1071.2kU13PWMI1JPWMIN21 Nc'一 Vcc 82 IN+OUT 73 IN-OUT 64 NcGND 51 Nc2 IN+3 IN-4 N

17、cU19TLP250Vcc 8OUT 7OUT 6R16010kR158R159R105 2kR119 3k9V0.33D53D63R1612.2kR162 2kJC61R171 3k-j jq D D479V0.33C91nL-|-ip-D62R1683.3kUC97Q28R1572kA1175C40=5= 104510k510kR156TLP750R10675RL1C70D D48Q24占 R118口 3k 二_ ha3.3kC98R1707口 3k 丁 .C92=4 104C15104D64Q30J1 Nc Vcc 8 3 Vcc2 IN+ Nc 7 fLJGF/OC-3 IN-OUT

18、6J4 NcGND 5 X VssJ5R1721.2kU18TLP250R16375RC' Q2694R166 5R3W5CNGEU目上臂脈沖2-V-1 Nc-Vcc 82 IN+Nc 73 IN-OUT 64 NcGND 5-00001VccGF/OC_ Vss6CNGEU目下臂脈沖II"FU障檢測Q2025011-V-Q5 2501616G3-55kW安川變頻器驅(qū)動(dòng)/FU電路圖說驅(qū)動(dòng)電路的保護(hù)電路，是根據(jù)激勵(lì)脈沖發(fā)送期間，IGBT管子的管壓降的大小，來實(shí)施保護(hù)動(dòng)作和發(fā)送 0C信號(hào)的。據(jù)資料上介紹：IGBT模塊在正常（額定電流） 情況下的導(dǎo)通壓降為 3V左右。而當(dāng)其管壓降達(dá)

19、到 7V以上時(shí)，說明IGBT模塊中 流過的電流已超過Ie的180%至200%,此時(shí)的保護(hù)動(dòng)作當(dāng)然是愈快愈好的了。設(shè)置此保護(hù)電路的目的，是彌補(bǔ)電流互感器等后續(xù)電流檢測電路保護(hù)動(dòng)作遲緩的不 足一一電流檢測電路中不可避免地應(yīng)用較大容量的濾波電容，使電路有了一定時(shí) 間常數(shù)，而反應(yīng)遲緩。而 IGBT的管壓降檢測電路，則由于反應(yīng)迅速可稱之為快 速保護(hù)動(dòng)作電路，猶如快速行動(dòng)部隊(duì)，是處理應(yīng)急事件的。對(duì)輕微過流和限流調(diào) 節(jié)等處理，還是由電流互感器回路的電流檢測電路來實(shí)施的。在驅(qū)動(dòng)電路中還附設(shè)了保險(xiǎn)熔斷的檢測電路。一般變頻器，是在主電路 P點(diǎn) 處串入一只快速熔斷保險(xiǎn)，來實(shí)施模塊保護(hù)的。而本機(jī)電路卻在每相輸出模塊上

20、 各串入了一只保險(xiǎn)。每個(gè)廠家生產(chǎn)的變頻器，大致都有如此的趨勢：早期產(chǎn)品不 免粗老笨重之嫌，其用戶控制功能上不夠完善，但在其制作選料上卻有較大的富 裕量；在保護(hù)性能上有保守之嫌，卻不惜添加現(xiàn)在看來是多余的元器件，來保障 保護(hù)電路的可靠性。安川變頻器的早期產(chǎn)品也未能免俗。而隨著產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)步 和市場競爭的激烈，變頻器功能提升，而成本下降甚至有偷工減料之嫌。變頻器 的運(yùn)行可靠性也因此打了折扣，國產(chǎn)變頻器當(dāng)以此為戒。三路保險(xiǎn)熔斷的檢測電路，是將下三臂驅(qū)動(dòng)電源的0V線與主直流回路的 N線做比較，來判斷熔絲是否正常的。正常狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電源的 0V線與N線是經(jīng) 保險(xiǎn)相連的，是等電位的。即下三臂IGBT管子的E極是與主直流回路的 N線是相連的。故三極管 Q4、Q19、Q28的基極