變頻器內(nèi)部元件檢測(cè)與維修

1、變頻器故障的維修第七章 變頻器主電路的維修變頻器主電路在變頻器中是功率傳遞和消耗的電能最大的電路，其發(fā)熱量大，體積大，占據(jù)變頻器空間的50%以上，是故障的高發(fā)區(qū)。如果變頻器主電路的故障我們可以排除，則可以修復(fù)50 70%的變頻器。第一節(jié) 測(cè)量基礎(chǔ)一、用萬(wàn)用表電阻格篩選元件變頻器在維修過(guò)程中，用指針式萬(wàn)用表的電阻格測(cè)量電阻、電容、電感等半導(dǎo)體器件的好壞，仍是一種最簡(jiǎn)單、最有效的方法，仍然被廣大維修人員所采用。為什么要采用指針萬(wàn)用？其原因是指針萬(wàn)用表的電阻檔是一個(gè)電源電阻電路，如圖1.11.測(cè)電阻 先調(diào)零，后測(cè)量。2.測(cè)電感 用萬(wàn)用表的電阻擋測(cè)電感，實(shí)際上是測(cè)量電感中的導(dǎo)體電阻以及充放電情況。測(cè)量

2、目的：電感通不通；根據(jù)測(cè)量的電阻值判斷電感是否有短路現(xiàn)象。參考意義：如果電感是工作在低電壓，不存在擊穿短路現(xiàn)象，則測(cè)出的“通”或“斷”具有參考價(jià)值。如果電感是工作在高電壓，開(kāi)路具有參考意義，則電阻值的大小參考意義不大。3、測(cè)電容電容結(jié)構(gòu)：電容工作原理：電容器在工作時(shí)，由于電容兩端的電場(chǎng)變化使電容器有充電電流。k 閉合， E 給 C 充電。開(kāi)始時(shí)充電電流最大，以后慢慢下降，直到電容器電壓等于 E 兩端電壓為止，此時(shí)ic=0。圖2測(cè)量目的：檢查電容器是開(kāi)路、短路？容量是否消失、有無(wú)漏電。參考意義：測(cè)量時(shí)表針打到頭不返回，電容短路（損壞）；測(cè)量電解電容時(shí)幾只對(duì)比測(cè)量，表針擺動(dòng)幅值小的容量不足（下降）

3、；表針擺動(dòng)后不能返回原點(diǎn)的，漏電，使用中發(fā)熱，不可用。測(cè)量小容量電容時(shí)，只有短路可作為參考，開(kāi)路容量大小測(cè)不出來(lái)。數(shù)字萬(wàn)用表都用電容檔，要用電容表進(jìn)行容量測(cè)量。測(cè)容量可用電容測(cè)量?jī)x。4測(cè)晶體二極管如正反測(cè)量都通，短路不通，開(kāi)路。365、測(cè)晶體三極管NPN：黑筆基極，紅筆NPN：紅筆基極，黑筆參考意義：如果測(cè)出的晶體管符合以上規(guī)律，在基本上可以判斷管子是好的。3E 或 C，都通；表筆反向，都止。E 或 C，都通；表筆反向，都止。6、測(cè)晶閘管參考意義：用萬(wàn)用表R× 10k 檔分別測(cè)UAk或UkA，表針應(yīng)擺動(dòng)很?。ɡ碚撋喜粩[動(dòng)，但因有穿透電流，表針擺動(dòng)，但不可太大）。如打到頭，管子擊穿。測(cè)

4、47測(cè)IGBT1）測(cè)好壞用萬(wàn)用表R× 1k 檔分別測(cè)量各電極，都不通；用萬(wàn)用表R× 1k 檔分別測(cè)量各電極，C、 E 間有 5 10k 電阻（漏電電流電阻），其他各極都不通。2）測(cè)放大能力圖5第一節(jié) 主電路在路測(cè)量主電路的在路測(cè)量是主電路測(cè)量的第一步，于采用。1、 在線電壓測(cè)量用指針式萬(wàn)用表的交流電壓檔分別測(cè)量變頻器的三相輸入電壓，三相輸出電壓； 用直流電壓檔測(cè)量直流母線電壓UPN（制動(dòng)電阻兩端）， 可判斷變頻器一系列故障。1 .變頻器欠壓測(cè)量如果變頻器欠壓報(bào)警，要測(cè)量輸入三相交流電壓。如三相交流電壓都低于正常值（ 360V 以下） ，故障可能是輸入電壓低；如缺相，則欠壓是

5、缺相所致，用直流 1000V 檔測(cè)直流母線；如果三相交流電壓正常，直流母線電壓低于500V，則可能是濾波電容容量下降；整流橋一個(gè)橋臂整流二極管開(kāi)路；制動(dòng)選件開(kāi)路。制動(dòng)電阻并在直流母線上，使電壓下降。2 . 變頻器輸出缺相電動(dòng)機(jī)工作時(shí)聲音異常、無(wú)力，可能逆變橋有一橋臂開(kāi)路，用萬(wàn)用表交流500V 電壓檔分別測(cè)量三個(gè)輸出相線，可判斷出短路的模塊（缺相模塊均開(kāi)路、失去放大能力、驅(qū)動(dòng)電路故障等）。2、 在線電阻測(cè)量測(cè)量變頻器的在線電阻，測(cè)量時(shí)用小阻值電阻檔，如R× 10 或R× 1 .因?yàn)橹麟娐分卸际谴蠊β孰娮悠骷?，都有一定的漏電流，用高阻值檔容易得出錯(cuò)誤結(jié)論。（演示，由學(xué)生自己測(cè)量

6、）1、測(cè)量整流電路用萬(wàn)用表R× 10 檔，黑筆接R、 S、 T，紅筆接P 點(diǎn)。哪一路不通，哪一路二極管開(kāi)路；哪一路表針打到頭，哪一路短路。用萬(wàn)用表紅筆接R、 S、 T，黑筆接N 點(diǎn)。哪一路不通、哪一路開(kāi)路、哪一路表針打到頭、哪一路短路，表筆反之，則結(jié)果與上述相反。2、測(cè)量逆變電橋R× 10 檔，U、 V、 W，紅接P, 全通，哪路不通、開(kāi)路、打到頭、短路；U、 V、 W，黑接N, 全通，哪路不通、開(kāi)路、打到頭、短路；第三節(jié) 主電路分解后的檢測(cè)通過(guò)在線測(cè)量，確實(shí)發(fā)現(xiàn)變頻器的主電路在線有硬件故障，那么變頻器必當(dāng)變頻器解體后可進(jìn)行在路測(cè)量變頻器器件的功能腳。如果能夠確定故障，模塊

7、在拆除過(guò)程中，要注意不要損壞線路板上的焊盤(pán)。IGBT 的在路測(cè)量1、測(cè)量是否失去放大功能IGBT 失去放大功能，是輸出缺相的主要原因。測(cè)量方法是給控制極G 加上一定的正向電壓（3 5V） ，測(cè)量其導(dǎo)通情況。測(cè)量時(shí)G極電源要串聯(lián)1k 電阻作防錯(cuò)保護(hù)，圖以免接錯(cuò)位置將故障擴(kuò)大。2、測(cè)量是否短路IGBT 開(kāi)路我們一般難以測(cè)量，但通過(guò)測(cè)量C E 穿透電流可以初步判斷C E 極是否開(kāi)路，但G C、 G E 開(kāi)路不好測(cè)量。短路測(cè)量很方便，用萬(wàn)用表R× 10 檔、R× 1 檔測(cè)量通，管子基本上就已經(jīng)損壞了。二、濾波電容的測(cè)量濾波電容在路測(cè)量具有參考意義的有：開(kāi)路、容易消失，其他意義不大。

8、電容在電路中又都是多只串流和并聯(lián)，最好是拆下來(lái)測(cè)量，或根據(jù)使用年限全部換新。3、 RL和 SL的測(cè)量RL是電容充電保護(hù)電阻，變頻器想冷啟動(dòng)時(shí)為了防止電容充電過(guò)電流損壞整流管，作限流使用。SL是集電器動(dòng)合觸點(diǎn)，當(dāng)電容器充電到80%時(shí)，SL閉合。 R L的損壞一般為阻值變大或開(kāi)路，其原因多為制動(dòng)選件短路使RL過(guò)流而損壞。 SL測(cè)量主要是測(cè)量其觸點(diǎn)的接觸電阻。接觸電阻高發(fā)熱嚴(yán)重，接觸器的外殼要變形，用萬(wàn)用表R× 10 檔測(cè)量出的電阻值只作參考，一般測(cè)不出。1. 制動(dòng)選件和制動(dòng)電阻是外裝件，測(cè)量時(shí)不用變頻器解體。2. 制動(dòng)選件常出現(xiàn)的故障為短路，制動(dòng)電阻常出現(xiàn)的故障為阻值變大或開(kāi)路。3. 當(dāng)

9、制動(dòng)選件短路時(shí)，變頻器啟動(dòng)板欠壓，反復(fù)試機(jī)燒RL電阻，造成變頻器的解體維修。第三節(jié) 主電路損壞的原因主電路的損壞原因是多方面的，一方面是驅(qū)動(dòng)電路損壞，造成IGBT 損壞；另一方面就是電路過(guò)流、過(guò)載、過(guò)熱而損壞。雖說(shuō)變頻器在以上幾個(gè)方面都采取了完善的保護(hù)措施，但變頻器經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)載、過(guò)熱保護(hù)狀態(tài)，損壞的概率就比較高。1 . 過(guò)流損壞變頻器電路雖然設(shè)置了完善的保護(hù)電路，但流過(guò)管子的電流陡度太大，也可能損壞功率模塊。當(dāng) di/dt 較大時(shí)，管芯的熱量散不出去，使管芯的局部燒傷，失去功能，再通電時(shí)，燒傷面積擴(kuò)大，最后使管子擊穿。這種情況多出現(xiàn)在輸出短路。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)變頻器過(guò)流保護(hù)，在沒(méi)有查清故障根

10、源的情況下，一定不要反復(fù)試機(jī)，以免造成功率模塊損壞。2 .過(guò)壓損壞過(guò)壓損壞多出現(xiàn)在電源故障（自發(fā)電電壓不穩(wěn)）、雷擊、回饋電能等情況。防止方法：在熔斷器后并聯(lián)壓敏電阻是一種較好的方法。三、過(guò)熱過(guò)載過(guò)熱和過(guò)載有相似之處，都是熱量的積累造成的。因?yàn)楣茏拥男酒瑴囟冗_(dá)到一定值時(shí)，其性能下降，難以承受加在其上的額定量值，造成擊穿損壞。1.工作中長(zhǎng)期處在過(guò)流狀態(tài)；2.散熱風(fēng)扇壞，轉(zhuǎn)速慢；3.散熱風(fēng)道堵塞；模塊螺釘松動(dòng)；新?lián)Q模塊沒(méi)有涂硅脂。第三章 變頻器驅(qū)動(dòng)電路分析及故障處理87C196電動(dòng)機(jī)專(zhuān)用電腦芯片為核心組成的變頻器為例進(jìn)行分析。組成框圖第一節(jié)驅(qū)動(dòng)電路工作原理196 驅(qū)動(dòng)輸出接口二、驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路是將

11、CPU 產(chǎn)生的 PNM 信號(hào)進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng) IGBT 工作。圖中是一個(gè)常用驅(qū)動(dòng)放大電路，其工作原理為：1、 IC 驅(qū)動(dòng)隔離電路，通過(guò)光電耦合將CPU 與驅(qū)動(dòng)電路隔絕電的聯(lián)系。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)生故障時(shí)不至于將故障擴(kuò)大到CPU。2、 V1 放大環(huán)節(jié)由 V1 、 R2、 R3 組成共發(fā)射極放大器，該放大器工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，輸出幅度為 20V 的矩形脈沖。3、 V2、 V3 射極輸出器V2、 V3 組成共射極放大器，其射極放大器沒(méi)有電壓放大能力，但有電流放大能力，輸入阻抗高，輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)。該電路屬于同向隔離驅(qū)動(dòng)放大電路，因?yàn)樵擈?qū)動(dòng)電路的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)同向。如果需要采取反相， 驅(qū)動(dòng)放大器可以采

12、取下面電路。驅(qū)動(dòng)電源通過(guò)5V 穩(wěn)壓管取出一路正5V 電壓，加到IGBT 的發(fā)射。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為 “ 0” 時(shí)，IGBT、 UGE為負(fù)壓， 保證了管子的可靠截止；當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為“ 20V”UGE為 20V-5V=15V，在信號(hào)的低壓段（5V 以下）不起作用，切除了干擾。三、驅(qū)動(dòng)電路的故障及排除1、基本故障易損器光電耦合器無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；V1 開(kāi)路，u0高電壓（20V）； V1 短路，u0低電平90V）。穩(wěn)壓管開(kāi)路，UW = 20V；短路，UW =0V。濾波電容整流二極管容量下降，輸出電壓降低；短路，沒(méi)輸出。開(kāi)路，沒(méi)輸出電壓。2、故障排除最直接的方法是給驅(qū)動(dòng)電路加上電源信號(hào)，用示波器進(jìn)行測(cè)量。如果用萬(wàn)用表

13、的電阻檔分別測(cè)量各有關(guān)器件的直流電阻，也可以很方便的找第二節(jié)帶有過(guò)流保護(hù)的“M57962L” IGBT 集成驅(qū)動(dòng)電路二、工作原理圖 a 為 IGBT 的 IC UCE 特性曲線，由曲線可見(jiàn)，電壓隨著I C電流的增加圖 b 為檢測(cè)電路。該電路為一個(gè)與門(mén)電集電極的電位較高（過(guò)流） 。 該電流由于是直接檢測(cè)，速度快 。第四章 保護(hù)電路一、電流檢測(cè)保護(hù)電路光電耦合隔離器，作用：將檢測(cè)到的電流信號(hào)通過(guò)隔離傳到運(yùn)7800A算放大器的輸入端。Ru 取樣電阻，流過(guò)Ru 的電流與變頻器的輸出電流成正比，反映輸出電流的大?。ü灿腥齻€(gè)相同的電路，分別檢測(cè)U、 V、 W 三相輸出電流） 。TL084 1 4 運(yùn)算放大

14、器，取樣信號(hào)加到該放大器的兩個(gè)輸入端，由該放大器放大后輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入到CPU，由CPU通過(guò)與設(shè)定值的比較，（以確定）是否發(fā)出保護(hù)信號(hào)。Ru檢測(cè)電阻，是個(gè)關(guān)鍵器件，阻值變大，變頻器發(fā)生誤報(bào)。二、電壓保護(hù)電路如果我們將Ru電阻換成下圖的R2，則上圖可組成為電壓保護(hù)電路。R1 和 R2 按分壓的關(guān)系成一定比例，當(dāng)P 點(diǎn)電壓較高時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。三、檢測(cè)電路的常見(jiàn)故障及處理1、假過(guò)流取樣電阻阻值變大，更換；運(yùn)算放大器比例運(yùn)算電阻阻值發(fā)生變化，更換標(biāo)準(zhǔn)電阻；諧波干擾；第五章開(kāi)關(guān)電源變頻器開(kāi)關(guān)電源是非常關(guān)鍵的一個(gè)部件。一、 開(kāi)關(guān)電源工作框圖V 導(dǎo)通， iD 電流線性上升；V 關(guān)斷，

15、 iD= 0，Uce受反向高壓；V 導(dǎo)通，電路儲(chǔ)能；V 截止，電路放能。改變輸入信號(hào)的脈沖寬度，可以改變輸出電壓大小。電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程就是開(kāi)關(guān)變壓器儲(chǔ)能與放能的過(guò)程。三、開(kāi)關(guān)電源電路1、電路元件作用R37 R40 電源工作啟動(dòng)電阻。電路接通時(shí)給Q3基極提供基極電流，Q3導(dǎo)通；Q3 開(kāi)關(guān)管；L 1電源主繞組；L2電源二次反饋繞組，提供正向反饋電壓，使電路開(kāi)關(guān)工作；L 3二次取樣、基準(zhǔn)電壓（提供）繞組；L4輸出電壓繞組，該繞組根據(jù)需要有多組；Q2 脈寬調(diào)制控制管；PC815 光電耦合器；ZDV1 基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器；當(dāng)兩端電壓高于ZPV1 穩(wěn)定電壓時(shí)，ZPV1 開(kāi)通，PC815中有一電流，Q2飽和，Q3

16、關(guān)斷。2、工作過(guò)程R37 R40給Q3基極一個(gè)小電流，使Q3導(dǎo)通，此時(shí) L1兩端產(chǎn)生上“” 下 “” 的感應(yīng)電壓，該電壓加到Q3的基-射極之間，使Q3飽和導(dǎo)通（正反饋過(guò)程）。Q3在導(dǎo)通過(guò)程中，通過(guò)L2、D5、R29給C7充電，當(dāng)C7兩端電壓高于Q2的導(dǎo)通電壓時(shí)，Q2導(dǎo)通，Q3基極電壓下降而截至。在截至期間，變壓器儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量通過(guò)二次繞組釋放，二次繞組上得到輸出電壓，即此時(shí)二次繞組上的輸出電壓反向。在二次繞組輸出過(guò)程中，Q3 也在為下一次開(kāi)通作準(zhǔn)備，R37 R40 給充電，當(dāng)達(dá)到開(kāi)通電壓時(shí)，Q3再次導(dǎo)通。3、穩(wěn)壓過(guò)程當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，ZDV1 導(dǎo)通，PC815中有電流通過(guò)，給C3充電，延長(zhǎng)Q2

17、的飽和時(shí)間，使Q3延長(zhǎng)關(guān)斷時(shí)間；反之，關(guān)斷時(shí)間減小，開(kāi)通時(shí)間延長(zhǎng)，以此來(lái)調(diào)整輸出電壓的高低，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。4、開(kāi)關(guān)電源常見(jiàn)故障1）電源無(wú)輸出電源整體無(wú)輸出，變頻器不工作，黑屏。首先用萬(wàn)用表交流電壓檔測(cè)量變頻器的獨(dú)立交流電源，查看有無(wú)電壓；測(cè)量接口電壓，如模擬頻率控制電源有無(wú)；控制端子電源電壓有無(wú)，以確定是否是電源損壞。2）當(dāng)電源確實(shí)無(wú)輸出，解體變頻器。測(cè)量P、 N 之間有無(wú)電壓。有，測(cè)量Q3基極有無(wú)電壓，無(wú)，R37 R40開(kāi)路，無(wú)起動(dòng)電流，造成Q3不工作；有，開(kāi)關(guān)管Q3開(kāi)路。第六章 維修工具和維修方法一、 修理變頻器的主要檢測(cè)儀器1. 指針式 （整流式 ）萬(wàn)用表用途：測(cè)量變頻器輸出電壓 （

18、不能用數(shù)字萬(wàn)用表） 、測(cè)量整流橋二極管的情況、測(cè)量電容性能（ 充放電 ） 及好壞、測(cè)量變壓器斷路及匝間短路、測(cè)量逆變橋中元件的情況。2）數(shù)字萬(wàn)用表：測(cè)量控制電路中的電信號(hào)及元件。3）示波器：觀察控制電路中，尤其是觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路中各點(diǎn)的波形，變頻器的輸出波形。4）方波信號(hào)發(fā)生器：用于驅(qū)動(dòng)電路的隔離輸入端，用方波代替PWM信號(hào)，檢查驅(qū)動(dòng)電路是否正常工作。5）直流電壓源: 用于檢測(cè)控制回路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路。6）驅(qū)動(dòng)電路檢測(cè)儀：與示波器配合，用來(lái)查詢(xún)驅(qū)動(dòng)電路故障。7）通信接口電路檢測(cè)儀：尋找通信接口故障。8）電動(dòng)機(jī)代負(fù)載：作試運(yùn)行用。9）紅外線測(cè)溫儀：檢測(cè)變頻器溫度。10）熱風(fēng)機(jī)：拆卸貼片器件（

19、集成電路）11）鉗式電烙鐵：拆卸插腳集成電路。12）吸錫電烙鐵：拆卸長(zhǎng)腳元器件。13）模塊專(zhuān)用電烙鐵。二、元器件的拆卸變頻器元器件的拆卸是一個(gè)突出的問(wèn)題，1. 弱電部分弱電部分是高密度排布，由于元器件的體積小，在拆卸時(shí)稍不盡心，就會(huì)損壞線路板，造成嚴(yán)重后果。兩個(gè)引腳的元件可以用電烙鐵，三個(gè)以上引腳的器件用電烙鐵困難。貼片器件用熱風(fēng)機(jī)，多腳雙排插腳集成電路用鉗形電烙鐵2. 強(qiáng)電部分強(qiáng)電部分的兩腳元件可以用電烙鐵，多腳器件、大功率模塊，拆卸困難。為了解決拆卸問(wèn)題，可以用鋼鋸將模塊鋸掉，然后在電烙鐵將每個(gè)引腳拆下。三、測(cè)量 測(cè)量時(shí)表具的引線和電路板的連接困難。因?yàn)榭臻g太小。信號(hào)源、測(cè)量表筆必 須配備

20、微型探頭。變頻器維修案例本書(shū)作者李自先老師經(jīng)營(yíng)過(guò)變頻器維修部，所選案例是可信的。我們從書(shū)一、書(shū)中P275頁(yè) 實(shí)例 6型號(hào)：西門(mén)子MIDMASTER Veceor 6se3221 75kV故障現(xiàn)象：靜態(tài)檢測(cè)，逆變模塊損壞，整流模塊正常。故障分析判斷：逆變模塊多半是驅(qū)動(dòng)電路損壞造成的（此結(jié)論不妥），但此例是因?yàn)轵?qū)動(dòng)電路損壞造成。103短路是一種很偶然的事件，一般電阻開(kāi)路的居多，短路的少見(jiàn)。該驅(qū)動(dòng)電路檢修時(shí)測(cè)各點(diǎn)的直流電位就可查出故障所在。修好后加脈沖信號(hào)觀察正常與否。2、 P276頁(yè)實(shí)例 7型號(hào)：安川616G5 1.5kW故障現(xiàn)象：靜態(tài)檢測(cè)，逆變模塊損壞.故障分析判斷：檢測(cè)有一路無(wú)負(fù)壓。負(fù)壓作用：

21、見(jiàn)圖。書(shū)中圖接地符號(hào)要注意：該點(diǎn)是“泛地”。損壞原因是輸出信號(hào)全部加在G-E之間，導(dǎo)通時(shí)電壓太高，截止時(shí)無(wú)負(fù)壓，關(guān)斷不可靠。3、 P280頁(yè)實(shí)例 16型號(hào)：安川616GS 5.5kW故障現(xiàn)象：無(wú)顯示檢查方法：.檢查外部交流輸出電壓正常；檢查輸入輸出控制端子電壓（ VRF調(diào)速電位器供電10V有無(wú)？），無(wú)低壓輸出，確定電源沒(méi)輸出。檢查穩(wěn)壓電源電路時(shí)最好是先進(jìn)行直流電阻測(cè)量，因?yàn)殡娮铚y(cè)量較安全，也能發(fā)現(xiàn)很多問(wèn)題。檢查出Q2短路，使Q3沒(méi)有驅(qū)動(dòng)信號(hào)不能工作。4、 P282頁(yè)實(shí)例18型號(hào)：安川616 PC5 7.5kW故障現(xiàn)象：無(wú)顯示故障分析判斷：檢查其他功能有無(wú)，可以進(jìn)行其他低壓電位的測(cè)量。如果其他正常，可初步判定是操作盤(pán)故障。是否是電源故障還是其他故障，先測(cè)操作盤(pán)供電電源，如正常，則問(wèn)題在操作盤(pán)；如不正常則可能是電源