变频调速器的维修与测试

Repair and Test of Inverter

1  引言

    变频调速器作为一种高效节能的电机调速装置，因其较高的性能价格比，在工厂得到了越来越广泛的应用。维护、维修、测试变频调速器的工作变得日趋重要，因而使变频调速器维修测试平台成为应用领域不可缺少的设备。莱钢自动化部于2002年设计、组建了变频调速器维修测试平台。变频调速器维修测试平台主要由两部分组成，维修部分和测试部分。

2  变频调速器维修部分的组成

    从前几次维修变频器的经验来看，与强电相关的器件、大功率器件，电源部分以及相应的驱动部分电路损坏频率较高，当然在以后的维修过程中会出现各种各样的故障现象，表现与其相应的电子电路有关。电子设备的维修过程就是寻找相应故障点的过程。在维修过程中，我们还是应该坚持以人为主，设备为辅的原则，充分发挥人的主观能动性，降低维修成本，从故障现象入手，分析电路原理、时序关系、工作过程，找出各种可能存在的故障点，然后借助一些维修检测设备，确定故障点，确定故障元器件，(包括定性与定量指标)，然后寻找相应的器件进行替换，使设备恢复其固有的性能指标。
    维修过程包括以下几个方面:
    第一步，询问用户变频器的故障现象，包括故障发生前后外部环境的变化。例如，电源的异常波动、负载的变化。
    第二步，根据用户的故障描述，分析可能造成此类故障的原因。
    第三步，打开被维修的设备，确认被损坏的程序，分析维修恢复的可行性。
    第四步，根据被损坏器件的工作位置，通过阅读电路，分析电路工作原理，从中找出损坏器件的原因，以及一些相关的电子电路。
    第五步，寻找相关的器件进行替换。
    第六步，在确定所有可能造成故障，所有原因都排除的情况下，通电进行实验，在做这一步的时候，一般要求所有的外部条件都具备，并且不会引起故障的进一步扩大化。
    第七步，在设备工作正常的情况下，就可以进入下一个程序，系统测试。
 2.1 维修平台
    (1) 逻辑分析仪:逻辑分析仪具有多个输入通道，反映被测信号电平的逻辑状态和相应时间，即被测点的二进制编码，逻辑分析仪可同时对逻辑电平信号，数据总线信号，地址总线信号，芯片的输入输出等多路数字信号的逻辑关系进行测试和比较，利用测试仪器本身的瞬态定时测试功能，来捕捉窄脉冲的干扰和测试点前后的波形，逻辑分析仪特别适合对数字逻辑电路进行测试和分析。
    (2) 模拟示波器:示波器是用来“冻结”一个模拟信号或随时间变化信号的有效工具，可根据显示屏上的静态波形分析其特性，并根据荧光屏上的方格和选用档次来测量其参数值，通过使用示波器，可以把被测信号十分真实、直观的反映在荧屏上，便于维修人员对被测信号进行定量和定性的分析。
    (3) 晶体管图示仪:用途:测试选配大功率管，维修大功率电源，UPS等。
附件1:集成电路电压传输特性测试台用途:测试选配数字电路，维修各种数字智能仪表;附件2:场效应管配对测试台，用途:选配场效应管;附件3:0-3KV高压测试台。
    (4) 图示仪:测试GTR模块等
    (5) 线性集成电路智能参数分析仪:选配测试运放等线性电路，维修称重仪表，信号处理板。
    (6) 台式数字电桥:测试精密R、C、L，维修精密仪器，通讯装置等
    (7) 通用编程器:修改拷贝各种程序存储器、维修计算机、智能仪器仪表以及智能仪器仪表数据的备份。
    (8) 集成电路测试仪:测试各类数字集成电路, 主要参数:带RS232接口及编程解密软件
    (9) 智能校验信号发生器:校验测量仪表等, 日本白光。

3  变频调速器测试部分的组成

    测试部分的功能是对已维修完成的变频调速器性能测试。通过考察与交流，测试变频器的最佳负载还是交流电机。我公司变频器的功率由大到小，各种规格都存在，在维修完成以后，如果采用同等功率的电机来做负载实验，这需要配备各种型号的电机这是不现实的，也是不科学的。根据变频器的使用说明，一般要求变频器负载不低于额定功率的10%，我们可以考虑用3kw左右的电机来实现15kw以下等级变频器的负载。用15kw的电机来实现150kw以下等级变频器的负载。针对变频器负载电机不能空载的情况，可以使用一台磁粉制动机来模拟电机负载，磁粉制动机可以通过改变输入电压来改变磁粉的间隙，从而达到改变负载的目的。实现模拟变频器使用现场的目标，当然还需要检测其它一些辅助参数，如输入电压、电流、输出电压、电流，以及三相的平衡情况，输出波形的谐波分量。测试平台需要以下设备仪表:
    (1) 三相交流电机:主要参数:3kW，15kW
    (2) 磁粉制动器:主要参数:350N.m
    (3) 电流传感器:主要参数:测量范围内0-50A，输出0-50Ma, 北京科海
    (4) 电压传感器:主要参数:测量范围内0-1000V，输出0-100mA
    (5) 模拟电流显示表头:主要参数:0-50A，输入0-50mA
    (6) 模拟电压显示表:主要参数0-1000V，输入0-100mA
    (7) i=3减速器
    (8) 小水泵:用途:磁粉制动机的冷却。
    (9) 16位16通道A/D转换卡: 主要参数:输入0-10V
    (10) 16位D/A转换卡:主要参数:输出0-10V
    (11) 信号部分:输入、输出信号分别为0-10v电压信号、0-20mA电流信号、开关量和脉冲信号
    (12) 计算机1台
    (13) 多功能打印机1台
测试平台的结构示意图见图1。

图1     测试平台结构示意图

4  系统特点

 (1) 系统结构合理，使用方便;
(2) 适合对各种品牌的变频器进行维修和测试;
(3) 输入输出信号齐全，系统组成灵活;
(4) 利用变频器和智能台信号发生器单元等组成闭环控制系统，模拟现场输入输出设备。
(5) 对多种仪器仪表进行维修和测试;
(6) 可以对一般模块进行测试和维修;
(7) 对维修、测试的数据进行处理、显示和打印。

5  结束语

    变频调速器维修测试平台组建以来，检修变频器多台，对保障生产的顺利进行发挥了较大的作用，同时为莱钢节约了大量的外出维修费用。

参考文献

[1] 测试仪器使用说明书.

作者简介

周耀忠(1948-)  高级工程师   1982年毕业于莱钢电大电子技术专业，长期从事仪表及工业自动化工作。

本文摘自《变频器世界》