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变频器疑难故障检修四例
日期:2008-6-12 19:05:40 来源:本站整理  
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阿尔法18.5kW以下

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变频器OC故障跳闸停机的一个隐蔽原因
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在对阿尔法小功率变频器维修的过程中,发现该变频器有一个通病——容易跳OC故障。其表现为:多在启、停操作过程中跳故障,但有时也在运行中跳故障;有时候莫名其妙地又好了,能运行长短不一的一段时间。在以为已经没有问题的时候,又开始频繁跳OC故障;空载时用表笔测量UVW输出电压时,易跳故障,但接入电机后起动运行,又不跳了,再过一阵子,接入电机还是跳OC故障。
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该类故障的处理相当棘手,可能在测试过程中故障已经消除,致使查无所据。即使在故障频繁发生的当口,测试硬件电路(保护电路),却怎么也检查不出什么问题,搞不清此故障的来龙去脉,此故障困惑了我有两个多月的时间。
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硬件保护电路,主要由U22U24两片LM393双运放电路来完成,其信号又经一级反相器倒相后,送入CPU16脚,U22U24共输入了两路输出电流信号、1路由逆变驱动IC返回的过载OC信号,一路直流电压检测信号,分别加至4路运放的输入端,经开环放大处理(运放电路在这里实际上作为开关电路来应用)后,将四路故障信号并联在一起,再经一级倒相处理后,送入了CPU16脚。我先是切断了由逆变驱动IC返回的过载OC信号,后又切断了倒相输出的“总”故障信号,但均无效,故障现象依旧。难道别处还有串入OC信号的途径吗?不可能!
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可能电路存在说不清道不明的某种干扰,但干扰的来源与起因又很难查找。绞尽脑汁用尽了一切手段,在故障信号电路中,加装电容、电阻滤波元件,以提高电路的抗干扰性能,但无效果。莫非是启/停瞬间——逆变驱动模块的“加载和卸载”期间,导致了CPU供电的波动而跳故障吗?测量CPU供电为4.98V,很稳定,满足要求呀。
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无来由地灵机一动,将4.98V调整为5.02V,再作起/停试验,故障竟然排除了!
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试分析和猜测故障原因如下:CPU外部或内部静态电压工作点的设置不当或偏低,恰在信号干扰电平的临界点上,故易出现让人摸不着头脑的随机性的跳OC故障的现象。将其5V供电略调高后,其工作点的电压值也相应抬高,避开了干扰电平的临界点,变频器便由“神经”变为“正常”了。
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机器在出厂时,CPU供电调整值略高一点的,机器便能长时间正常运行。调整值偏低一点的,或在使用过程中因某种原因(如元件变值、温飘等)使5V略有下降,便出现频繁跳OC的故障。在确保硬件保护电路无问题时,调整5V供电,便能轻易解决问题了。不是出于一个偶然的因素,则此故障的隐蔽性之深,让人很难将此一故障“调理”好。
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阿尔法变频器跳OC故障的又一个原因
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一般来讲,OC故障的来源有以下两个方面:
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1、当逆变模块运行电流超大,达额定电流的3倍以上时,IGBT管子的管压降上升到7V以上时,由驱动IC返回过载OC信号,通知CPU,实施快速停机保护;
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2、从变频器输出端的三只电流互感器(小功率机型有的采用两只),采集到急剧上升的异常电流后,由电压比较器(或由CPU内部电路)输出一个OC信号,通知CPU,实施快速停机保护。
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当然,当驱动IC或电流采样电路异常时,变频器会误报OC故障。
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小功率机种往往采用在输出端直接串接分流电阻,来采集电流信号,经前级放大处理后,由光耦运算放大器隔离后输送至CPU。其前级放大器的供电取自驱动IC的悬浮电源,这样当模块损坏后(或拆除后),经由逆变模块连接的供电支路断路,使得电流采样电路输出最高的负压,CPU误认为有大电流信号,而报OC故障。此种情况,变频器一上电即跳OC故障,致使无法检修驱动IC电路是否能输出六路正常触发脉冲。
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另外,驱动IC的外围电路异常或其本身损坏,也会误报OC故障,因而在检修时须区分是电流采样电路还是驱动IC报的故障,是电路损坏误报还是模块损坏,真的存在过流故障?并采取措施解除报警状态,以方便检修。
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但下面原因引起的跳OC故障往往不被人注意。检修一台阿尔法变频器,因主直流回路电压检测电路损坏,使端子8脚电压为0(正常时应为3V左右),变频器跳欠压故障,不能投入运行。将该端子人为送入+5V电压时,变频器上电即跳OC故障。经实验证明,该电压低于2.5V时跳欠压故障代码,电压高于3.8V时跳OC故障,由此发现直流回路电压过高时或直流检测电路异常,是变频器跳OC故障的又一个原因。
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在检修或作应急处理时,将接线排CN18脚取5V电压用分压电阻固定一个3V电压,则变频器能方便检修或能应急运行。
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一台英威腾GS小功率机
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跳SC故障一例
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SC:意为变频器输出负载短路。停电状态下测UVW之间和UVW与直流PN之间无短路现象,为区别是CPU主板上电流检测电路故障还是驱动IC返回的信号,将信号返回光耦器件的二极管一侧用导线短接,上电后操作RUN键,面板显示输出频率正常。说明SC信号是由驱动IC返回的,故障原因有二:一是逆变模块损坏,二是驱动IC本身不良。
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切断逆变模块供电后,再上电查驱动IC的六路脉冲信号,发现U上上臂驱动IC有输入脉冲而无输出脉冲(静态负压正常),更换驱动IC后,输出正常。查U下臂驱动IC静态负压仅零点几伏,更换后,故障依旧。将其与逆变模块触发端连接的100欧电阻焊开后,静态负压上升为正常值。测模块U下臂端子正向电阻与其它触发端子电阻一致,但其反向电阻偏小于其它触发端子,证明模块U相触发端子内电路损坏!
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这是检查模块故障的一个要点所在:不能粗略地测其主端子电阻正常,即判断模块是好的,触发端子内电路损坏也屡见不鲜,但表现得较为隐蔽!变频器报SCOC故障时,检测模块主端子无异常时,不应遗漏对触发端子正、反向电阻的检查!
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模块的损坏与驱动IC的损坏通常还具有关联关系:当U相主电路损坏时,则U相的上下臂驱动IC往往也受强电压冲击而同时损坏;而当检查出该相的驱动IC损坏时,则往往隐藏着该相触发端子的内电路损坏。所以二者坏其一,一定要作全面检查。当然,模块和驱动IC单独损坏的情况,也是有的,但极为少见。
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在检修中还发现了英威腾GS小功率机型,驱动IC故障的另一现象:当变频器上电即有SC故障信号输出时,CPU进行自检、复位、清零结束后,面板只显示H00,操作所有面板按键均失效,当短接相应光耦电路使SC信号消除后,则面板操作一切正常。说明该机型在上电时若检测有SC故障信号输出时,可能会进行“程序锁定”而拒绝操作!当出现此一现象时,应对故障信号输出电路进行检查,并采取相应措施暂时消除故障信号,以利操作和判断,并进而解决故障。
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英威腾INVT-G9-004T4
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小功率机又一例“死机”故障
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用户反映:此台变频器当时并未开机,但三相电源侧的其它机器有所异常,出现短路跳闸,波及到此台机器也出现电源开关跳闸,但重合闸后,发现操作面板已无显示,故此送修。
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检测:RST与主直流回路PN之间呈开路现象,拆机观察,模块引入铜箔条已被电弧烧断,测模块三相电源引入端子,短路。
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故障原因:因电源测其它负载支路的瞬时短路与跳闸的扰动,导致三相电源产生了异常的电压尖峰冲击,此危险电压导致了变频器模块内的整流电路的击穿短路,短路产生的强电弧烧断了三相电源引入的铜箔条,同时引起了电源开关的保护跳闸。
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测模块逆变部分尚正常,观察模块也无鼓出、变形现象,故采取切断模块整流部分、另外加装三相整流桥,仍利用原模块内三相逆变电路的低成本修复方案,进行修复试验。
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检查:为防异常现象的发生,先切断模块逆变部分的供电;从外修理电源加一500V直流电压,上电,操作面板显示H.00,所有操作全无效,据经验,本型号变频器当模块损坏时,其上电模块短路检测功能生效,CPU拒绝所有操作,于是解除掉逆变部分的返回的OC信号,再上电现象依旧。测量故障信号汇集处理电路U7-HC404446的过流信号,皆为负电压,而正常时静态应为6V正电压。顺电流检测电路往前查找,测电流信号输入放大U12D的的814脚电压为0V,正常;U13D14脚为负8V,有误过流信号输出。将R151焊开,断开此路过流故障信号,操作面板的所有参数设置均正常,但启/停操作无反应。
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莫非还有哪路故障信号未排除,变频器仍处于保护状态中,因而拒绝启/停操作?测得模块热报警端子电压为3V,从电路分析,此压正常时当为5V 左右。是否模块内三相整流电路损坏后,此电路便输出热报警信号呢?或是整流电路的损坏,导致了该电路的同时损坏,而误输出热报警信号呢?试将热报警输出的铜箔条切断后,操作面板的启/停操作生效了!
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英威腾G9/P9变频器的保护次序大概是这样的:上电检测功率逆变输出部分有故障时,即使未接收启/停信号,仍跳SC--输出端短路故障代码,所有操作均被拒绝;上电检测到由电流检测电路来的过流信号时,显示H.00,此时所有操作仍被拒绝;上电检测有热报警信号时,其它大部分操作可进行,但启动操作被拒绝,或许CPU认为输出模块仍在高温升状态下,等待其恢复常温后,才允许启动运行。而对模块短路故障和过流性故障,为保障运行安全,索性拒绝所有操作!但此一保护性措施,常被人误认为是程序进入了死循环,或是CPU外围电路故障,如复位电路、晶振电路异常等。
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修复:切断三相电源铜箔条引线,并做好清洁和绝缘处理。外接三相整流电路,将其直流输出引入到PN端子上;加装了热保护电路:手头有一只60℃常闭点的热继电器,串入NPN型三极管基极到5V地回路中,用一只10k电阻接入+5V和基极,将三极管射极接5V地,集电极接热报警电路信号输出端。模块温升正常时,三极管无驱动电压而截止,不传送热报警信号。当模块温升异常时,热继电器常闭点断开,三极管得到驱动电流,饱合输出,使热报警信号输出端子电压降到3V以下,发送热报警停机保护信号,防止了模块的过热烧毁。
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旷野之雪
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2008.5.25
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