淺析ABBACS600多傳動變頻器維1

1、淺析ABB ACS600多傳動變頻器維修newmaker1 引言abb acs600系列變頻器面世已經(jīng)十余年了，在我國的發(fā)電、化工、造紙、冶金、交通運輸?shù)雀餍懈鳂I(yè)均有廣泛的應(yīng)用。該系列變頻器以其穩(wěn)定的性能，豐富的選件擴展功能，可靈活應(yīng)用的編程環(huán)境，良好的力矩特性贏得了用戶的認可。特別是acs600多傳動變頻器由于具有能量反饋功能，在節(jié)能方面性能優(yōu)良，所以在提升機上的應(yīng)用效果非常理想。雖然該系列變頻器已經(jīng)退市多年，但由于保有量巨大，并將在今后相當長的一段時間繼續(xù)使用，所以探究其維修技術(shù)與方法仍具有重要意義。筆者從事變頻器維修工作十余年，對acs600系列變頻器有著較深入的了解。我公司現(xiàn)有14臺門

2、座式起重機，主要從事碼頭散貨的船舶裝卸作業(yè)，驅(qū)動系統(tǒng)全部采用了acs600多傳動變頻器，經(jīng)過近十年的使用目前均良好運行?？偟膩碚f，變頻器系統(tǒng)的故障率還是較低的，但由于受工作環(huán)境(主要是溫度、振動、粉塵等因素)的影響變頻器內(nèi)部的元器件損壞還是時有發(fā)生。筆者將多年來在實際工作中的維修經(jīng)驗和技巧進行了總結(jié)，希望和廣大同行進行一下交流和探討。圖1 acs600多傳動變頻器系統(tǒng)的構(gòu)成2 acs600多傳動變頻器的工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)acs600多傳動變頻器系統(tǒng)的主要由輔助控制單元(acu)、進線單元(icu)、濾波單元(fiu)、供電單元(isu)和若干逆變器組成，如圖1所示。輔助控制單元、進線單元、濾波

3、單元主要由斷路器、接觸器、集電器、電抗器等元件組成，供電單元和逆變器主要由各控制板、功率模塊和其他元器件組成。這里我們主要討論的是供電單元和逆變器內(nèi)部器件損壞的維修。變頻器系統(tǒng)在工作時由供電單元將三相交流電整流為直流電，通過直流母線送至各逆變器，供電單元和逆變器均可以實現(xiàn)四象限運行，可將電機的發(fā)電狀態(tài)下的交流電通過直流母線實現(xiàn)逆變器共享或通過供電單元送回電網(wǎng)。供電單元在硬件結(jié)構(gòu)上與逆變器基本一致，如圖2所示。主要由電源板(npow)、主電路接口板(nint)、門極驅(qū)動板(ngdr)、和igbt功率模塊組成，在供電單元使用三塊功率模塊并聯(lián)使用時需要用到匹配板(nxpp)，在逆變器中還會用到禁止誤

4、啟動板(ngps)，模塊內(nèi)部除了上述控制板和功率元件外還有電容器、電流互感器、放電電阻、風(fēng)機等元器件。在模塊外部有一個控制單元(ndcu)，由控制板(namc)和i/o接口板(nioc)兩塊電路板組成，控制板是供電單元和逆變器的控制核心，變頻器的應(yīng)用軟件和參數(shù)組就儲存于此，i/o接口板負責(zé)各i/o信號的采集和輸出，同時可以連接cdp312控制盤。在供電單元或逆變器工作時，電源板提供內(nèi)部使用的24v、15v電源, 主電路接口板采集各種內(nèi)部信號，并接收來自控制單元輸出的處理結(jié)果，提供信號給門極驅(qū)動板。門極驅(qū)動板接收主電路接口板的信號，提供驅(qū)動igbt門級動作的信號，隨后igbt功率模塊通過開關(guān)通斷

5、將直流逆變?yōu)榻涣?，或?qū)⒔涣髡鳛橹绷?，?qū)動電機或回饋電能。模塊內(nèi)部各控制板、元器件的連接采用的是插接件連接，控制單元與逆變器模塊、上位機、各選件(編碼器適配器、通訊適配器等)之間采用的是光纖連接。弄清模塊及控制單元的作用和連接方式，是變頻器內(nèi)部故障檢修的基礎(chǔ)。再此基礎(chǔ)上要進一步掌握各板件連接端子信號的功能，元器件正常與否的測量方法。這樣故障的分析、查找、修復(fù)就容易多了。3 acs600多傳動變頻器常見故障分析3.1電源板故障(1)故障現(xiàn)象驅(qū)動電機無動作，cdp312控制盤無顯示。(2)故障分析處理cdp312控制盤連接在控制單元的nioc板上，首先就要檢查控制單元的電源?？刂茊卧碾娫词?4v

6、直流電源，可以由外部直流電源供電，也可以由內(nèi)部電源板供電。本例中是由電源板供電。電源板的作用是將直流母線上的直流電(560v左右)轉(zhuǎn)換成24v、15v兩組電源供主電路接口板和其他部件使用。首先要確定直流母線電壓是否正常，正常時板載綠色led燈(v15)亮，可以通過測量電源板插接端子x31的1腳和4腳進行確認，如果沒有電壓，則應(yīng)向上檢查直流母線上的快速熔斷器，通?？焖偃蹟嗥鞯娜蹟喽鄶?shù)都伴隨功率模塊的損壞，所以一旦發(fā)現(xiàn)熔斷器熔斷一定要先檢查功率模塊，切不可盲目更換熔斷器。在直流母線電壓測量正常的情況下，板載v15led燈不亮?xí)r，板載熔斷器f1熔斷的可能性較大，可以用萬用表進行檢測其好壞。板載熔斷器

7、f1的主要作用是對直流輸入電壓進行保護。通過多次同類故障的維修來看，其熔斷通常由直流母線的瞬間電壓波動造成，在確定板載元件無外觀損壞的情況下可以直接更換。當電源板輸入側(cè)均正常時，測量輸出側(cè)。插接端子x34是供給控制單元的直流24v電源，測量1腳和2腳進行確認，如果沒有電壓，則說明電源板開關(guān)電源部分損壞，需要更換電源板。電源板插接端子x32是供給主電路接口板，用作門級驅(qū)動電壓，正常時用萬用表測量(表筆接4腳)，2腳-24v，3腳-15v，5腳+15v，6腳+24v，當出現(xiàn)功率模塊無法觸發(fā)或其他疑難故障時要重點檢測該處。在本例中，經(jīng)檢測是電源板開關(guān)電源部分損壞，更換新板后故障排除。圖2 逆變器模塊

8、內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.2控制單元故障(1)故障現(xiàn)象驅(qū)動電機無動作，cdp312控制盤無顯示。(2)故障分析處理首先排除直流24v供電電源故障。在本例中控制單元的輸入24v電源正常，但控制單元namc板上電源正常指示燈(v4)不亮，這說明控制單元內(nèi)部出現(xiàn)了元件損壞。一般情況下控制板元件損壞，用戶是無法自己修復(fù)的，只能更換控制單元或namc板。但筆者通過對控制單元內(nèi)的namc和nioc板的研究發(fā)現(xiàn)，在namc板的電源部分有一個貼片保險(f1)，在以往損壞的控制單元中，該保險損壞所占比率在50%以上，說明該處是的acs600變頻器控制單元的一個薄弱環(huán)節(jié)。該保險損壞時外觀并無異常，可以通過萬用表測量檢出。由于該

9、保險是非常小的貼片元件，無法直接更換，筆者采取將保險兩端信號線引出，在外部串接玻璃保險管的方法，對損壞控制單元進行了修復(fù)，效果良好。以前遇到過類似問題的朋友，可以查看一下以往更換過的故障控制單元，看看是否同一問題，如果可以采用這種方法修復(fù)的話，將使價值萬元的元件獲得重生。3.3 igbt功率模塊故障(1)故障現(xiàn)象驅(qū)動電機無動作，變頻器接收到運行信號后馬上報“ppcc link”故障。(2)故障分析處理“ppcc link”按照變頻器手冊上的提示是nint板和namc板之間的光纖連接出現(xiàn)了問題。但實際情況卻并不是這樣，事實上光纖連接故障發(fā)生的概率是非常之低的，“ppcc link”的出現(xiàn)往往伴隨

10、著igbt功率模塊的損壞，這是筆者多年來在acs600變頻器維修過程中得出的經(jīng)驗。檢修時，首先通過檢測排除光纖連接故障。然后對igbt功率模塊進行檢測(每塊igbt由三個獨立的模塊構(gòu)成，既可獨立運行，也可并聯(lián)運行)。在進行測量前，igbt要脫開交流側(cè)的電機連接電纜和直流匯流排，否則會產(chǎn)生由電容和電機繞組帶來的錯誤測量值。用萬用表的二極管擋，對igbt各模塊的交流側(cè)端子(p)和直流正極()、負極()進行測量。正常時，黑表筆接p，紅表筆接，顯示為0.34v，表筆對調(diào)時截止；黑表筆接，紅表筆接p，顯示為0.34v，表筆對調(diào)時截止。在本例中，igbt其中一相的模塊的+、p之間短路，說明該相的一只續(xù)流二

11、極管已被擊穿，需要更換igbt功率模塊。按照變頻器手冊的要求，在更換igbt時需要同時更換主電路接口板和門極驅(qū)動板。這說明多數(shù)igbt功率模塊的損壞是由于主電路接口板和門極驅(qū)動板損壞后提供了錯誤的觸發(fā)信號造成的。筆者在對igbt功率模塊損壞的現(xiàn)象和原因進行了多年的探究后發(fā)現(xiàn)，igbt的損壞可分為兩類，一類是功率模塊整體的炸裂，還有一類就是前述的模塊單相的擊穿，前者就是由于主電路接口板或門極驅(qū)動板損壞造成的，而后者主要是由于線路中瞬時的電壓、電流的波動造成的，這種情況可以不必更換主電路接口板和門極驅(qū)動板，從而降低維修成本。3.4電容器故障(1)故障現(xiàn)象驅(qū)動電機無動作，cdp312控制盤無顯示，直

12、流熔斷器熔斷。(2)故障分析處理直流熔斷器熔斷，說明線路中存在短路點，首先重點排查igbt功率模塊。在本例中，igbt模塊經(jīng)測量正常，線路測量也未發(fā)現(xiàn)短路點存在，線路及各控制板、元器件也未發(fā)現(xiàn)燒灼痕跡。靜態(tài)測量時正常，而故障現(xiàn)象顯示存在短路點，這說明有元器件在加載電壓后，特性發(fā)生了變化，可能發(fā)生這種情況可能性最大的就是電容類元件。這時可以采用一個簡便的方法加以驗證。從直流母線直接用導(dǎo)線連接到電容器組，導(dǎo)線上串接一個660v10a的快速熔斷器，然后上電測試。本例中，在直流母線上電時，隨后伴隨一聲清脆的“叭”的聲響，快速熔斷器熔斷，從而證實了有電容器被擊穿放電。在對電容器仔細檢查后發(fā)現(xiàn)，一只電容器

13、的外皮上有一個米粒大的放電孔，更換后故障排除。電容器損壞后用萬用表是無法檢出的，有條件的可以用專門的電容測試儀進行檢測。按照變頻器手冊上的說明，電容器的最小使用壽命為100000小時，但其受工作條件(主要是溫度、載流量)的影響很大。這里需要注意的是電容器備件不能長期存放，在使用前要定期充電，至少每年充一次，可以自制充電器在機下進行。3.5放電電阻故障(1)故障現(xiàn)象驅(qū)動電機無動作，cdp312控制盤無顯示，直流熔斷器熔斷。(2)故障分析處理直流熔斷器熔斷，說明線路中存在短路點，用萬用表測量顯示逆變器直流正負匯流排之間短路，在脫開igbt功率模塊和電容器組后，短路依舊。在正負匯流排之間和電容器組并聯(lián)了一個電阻，其作業(yè)是在變頻器系統(tǒng)停止運行后，釋放電容器上存儲的電能，其