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變頻器的主電路如何上電檢修
點擊次數：2734 發布時間：2010-9-2
在斷開處串入兩只25W交流220V燈泡，因變頻器直流電壓約為530V左右，一只燈泡的耐壓不足（故障情況下），須兩只串聯以滿足耐壓要求。即使逆變電路有短路故障存在，因燈泡的降壓限流作用，將逆變電路的供給電流限于100mA以內，逆變模塊不會再有損壞的危險。
變頻器空載，U、V、W端子不接任何負載。先切斷驅動電路的模塊OC信號輸出回路，避免CPU做出停機保護動作，中斷試機過程。上電后可能出現如下種情況：
1、變頻器在停機狀態，燈泡亮。三只模塊有一只上、下臂IGBT漏電，如Q1和Q2。此種漏電在低電壓情況下不易暴露，如萬用表不能測出，但引入直流高壓后，出現了較大的漏電，說明模塊內部有嚴重的絕緣缺限。購買的拆機品模塊有時候出現這種情況?？捎门懦z修，如拆除U相模塊（Q1、Q2）后燈泡不亮了，說明該模塊已損壞。
2、上電后，燈泡不亮，但接受運行信號后，燈光隨頻率的上升同步閃爍發亮，說明三相逆變模塊中，出現一相上臂或下臂IGBT損壞故障。如當Q1激勵信號而開通時，已損壞的Q2與導通的Q1一起，形成了對供電電源的短路。兩只串聯燈泡承受530V直流電壓而發出亮光。
3、上電后，燈泡不亮，接受運行信號后，燈泡仍不亮；用指針式萬用表的交流500V檔，測量U、V、W端子輸出電壓，隨頻率上升而均勻上升，三相輸出電壓平衡。說明逆變輸出模塊基本上是好的，可以帶些負載試驗了。
4、上電后，燈泡不亮，啟動變頻器后，燈泡仍不亮。但測量三相輸出電壓，不平衡，嚴重偏相。故障原因：a、某一臂IGBT管子內部已呈開路性損壞；b、某一臂IGBT管子導通內阻變大，接近開路狀態了。對此故障的檢測方法如
（1）、讓我們掌握用直流電壓檔測量變頻器U、V、W端子輸出電壓的方法。當變頻器輸出端子輸出三相平衡的交流電壓時，說明輸出電壓中不含有直流成分。換句話說，此時指針式萬用表的直流500V檔所測得直流電壓值為零。當輸出偏相時，實質是逆變輸出電路的某一臂IGBT導通不良或呈開路狀態，致使該相輸出為正或負的半波輸出，或者該相輸出的正、負半波不對稱，輸出電壓中出現了直流分量。一臂IGBT為開路（斷路）狀態時，則為純直流分量了。此時用萬用表直流500V檔測量，可得出如下結果：假定測量U、V之間無直流電壓，但測量W、V和W、U之間有直流電壓值出現，說明W相模塊不良。若為紅筆搭W相，表針正偏轉，測說明W相下臂IGBT（Q6）導通不良或沒有導通；若黑表筆搭接W端子表針為正偏轉，則說明U相上臂IGBT（Q5）導通不良或沒有導通。
也可以換一種測量方法，直接測量U、V、W三個輸出端子對P、N之間的電壓值。仍用直流500V檔。由分析可以得出結論：當U相的上、下臂IGBT管子Q1、Q2*正常地對稱導通時，在U端子形成了“等效的”對直流供電530V的分壓，U端子P、N兩點都能測出二分之一的530V直流電壓，即260V左右的直流電壓。而異常狀態下，可得出這樣的測量結果，如P、U之間所測電壓遠遠高于260V甚至等于530V，說明Q1內部斷路或導通不良；若在U、N之間所測電壓遠遠高于260V甚至等于530V，則說Q2內部C、E之間斷路或導通不良，不能形成對530V的“正常分壓”而使U相直流電壓升高。
（2）、下述的測量方法，也為一有效方法。修復一臺37kW東元變頻器，檢查為逆變模塊損壞，型號為CM100DU-24H。購得一塊相同型號的模塊，走了一遍脫機測量的所有“程序”，確認模塊無問題后，裝機上電試驗。三相輸出電壓很不平衡，*檢查驅動電路確認*后，換新模塊后故障排除。
我國的動力和居民供電，一般采用三相四線制。N為中性線，也稱為零線。注意！變頻器直流回路負端常常標注為N，與三相供電的中性線不是一碼事，在圖中以N*（中性線）相區分。有的電工老師弄混了，以為變頻器中的N點是與三相供電的N線相連的，連接后，一上電，整流模塊就炸飛了。
將三相U、V、W輸出端對三相供電的零線（N*）測量（用指針式萬用表直流500V檔），U相,W相直流成分為零.而V相約有300V的直流負壓。由此判斷：V相下管導通良好，而上管導通不良，兩管輸出的正、負半波不對稱，致使V相對零線有負電壓輸出。而V相上管，恰巧就是新換上的模塊。另購一只CM100DU-24H更換后，三相輸出正常。模塊的故障，為內部輸出管C、E極間導通內阻變大。說明了一件事，即使是細致測量后，認為是好的逆變模塊，也不能斷定就是沒有問題的。萬用表的測量判斷能力畢竟是有限的。對接入電路上電后反映出的問題，不要存有先入之見，認為模塊不可能是壞的，從而造成對故障的誤斷，使檢修走入彎路！
串接燈泡上電檢查逆變電路，對絕大部分變頻器是適用的，因燈泡的限流和指示作用，帶來了檢修上的很大方便。但例外，也讓我碰到了，在檢修一例安川55kW變頻器時，上電試機時倒把我搞懵了。
[故障實例]：
在圖3中DKD*點串入兩只燈泡，上電，燈泡不亮，是對的，我松了一口氣；按操作面板啟動變頻器，燈泡變為雪亮！壞了，輸出模塊有短路現象！這是我的*判斷。停電檢查模塊和驅動電路，均無異常。回頭查看電路結構，在拆除掉MS1250D225P和MS1250D225N后，啟動變頻器后燈泡不亮了。測空載輸出三相電壓正常。這兩只元件與外接10Ω80W電阻，提供了約百毫安的電流通路，使25W燈泡變為雪亮。安川與中國臺灣產東元大功率變頻器，IGBT上往往并聯有MS1250D225P和MS1250D225N等元件，內含電容、二極管元年，與外接電阻元件一件構成了IBGT的保護電路，是為抑制尖峰電壓，提供IGBT的反向電流通路來保護IGBT安全的，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電路的特色。
變頻器空載啟動后，由于MS1250D225P和MS1250D225N等元件的關系，逆變電路自身形成了一定的電流通路，并非為逆變模塊不良造成。該機是一個特例。有了電流通路，也并一定是模塊已經損壞了，觀察一下，是不是有哪些元件提供了此電流通路？當新鮮的經驗固化成思維定式，對故障的誤判就在所難免了。
方法二：因燈泡的降壓作用，雖有一定的輸出電壓，但幅值較低（模塊相關電路取用了一部分電流），不能滿足對三相輸出電壓的檢測和判斷要求，變頻器有可能報出“輸出異常”等故障，采取保護停機措施，由此引出了上電檢修方法二。
將串聯燈泡拆除，串入一只2A玻殼保險管，上電檢檢測圖2-7安川變頻器主電路的U、V、W三相輸出電路，無直流成分，輸出三相電壓平衡。將切斷的OC信號回路恢復，將U、V、W輸出端接入2.2kW三相電動機，進行頻率增減和起、停操作，表現良好，機器修復。
第三節 上電檢修方法三
逆變輸出電路，在無防護措施下的高電壓供電情況下，帶電狀態（尤其是啟動運行狀態），嚴禁測量觸發端子G1、E1—G6、E6，搭筆即由表筆引線引入干擾，使IGBT誤觸發，對電源形成短路而炸毀！用示波器的探頭檢測也不可以！將驅動板脫開逆變電路后，單獨檢修驅動板時，可對六路輸出脈沖進行檢測。一旦連接好主電路，在無限流降壓措施下，不可貿然搭筆測量！且記！
好像見過哪一本變頻器維修書籍，一位“專家人士”指導讀者在變頻器整機正常連接和啟動狀態下，檢測觸發端子上的激勵電壓和波形，簡直是膽大妄為，胡扯一通！
上電檢修前，一定要檢查逆變模塊的觸發端子的連線是否牢固，無保護措施下，觸發引線的連接不良，將導致模塊的炸裂。故障機理見其它博文中的相關論述。
即使串入保險，高電壓狀態下，不建議進行激勵電壓（脈沖）的測量，由此引出了上電檢修方法三，低電壓供電條件下是可以測量激勵脈沖有無的。
將逆變輸出電路供電正端P（+）斷開，另行接入一個低壓直流電源，如常用的S-100-24型24V100W的一體化儀用開關電源，或低壓線性電源。因為低電壓供電，且電源本身有輸出限流保護（電源本身的電流輸出能力也是有限的，這恰好是一個好處，有了自限流功能），檢測逆變輸出電路，就變得非常安全了?？膳浜蠝y量觸發端子上的截止負壓和正的激勵電壓，來判斷哪一相模塊或哪一臂IGBT管子異常。
[故障實例1]：
接修一臺PI-18型11kW普傳牌變頻器，開關電源電路、驅動電路等全部檢測并修復后，將新購逆變輸出模塊SKM75GD124D焊接到線路上。保險起見，先將逆變電路的供電正端斷開，串接了兩只燈泡上電試機。上電，燈光不亮，操作面板啟動按鈕，燈泡一閃，接著跳OC停機。此前，對驅動電路已做了*的檢查，對所購模塊也做了細致的測量。分析OC信號還是因逆變電路或驅動電路故障而返回CPU的，為檢查故障所在，將串聯燈泡拆去，為逆變電路接入低壓直流24V電源，開機檢測。
起動變頻器，操作顯示面板上顯示輸出頻率正常，測U、V、W輸出交流電壓，50Hz時電壓U、V、W輸出電壓為13V左右，且輸出幅度有周期性收縮現象！但三相都有輸出，也不再跳OC故障。曾檢測過正常機器，當逆變輸出電源供電為24V時，U、V、W端子應為穩定的18V左右交流電壓。測觸發端子上的六路激勵脈沖，電壓幅度和電流輸出能力都滿足要求。說明不是驅動電路的問題。這一來有點意思了，將24V電源換為200V直流電源后，并串接2A保險管。上電后啟動變頻器，還是跳OC！并且串接保險管熔斷！這一下故障*暴露出來了。模塊有嚴重絕緣缺陷！低電壓供電時尚不至于擊穿短路，能維持一定電壓輸出，高電壓供電時，即形成較大的短路電流，使變頻器報出OC故障。所購模塊可能為拆機品——復新模塊。將情況向供應商說明，換一塊新模塊，裝機后故障排除。
[故障實例2]：
一臺22kW泓筌機器，逆變模塊供電串接的保險斷掉，測量主電路未見其它異常。一般情況下，逆變電路供電電路中串接的速熔保險管熔斷時，逆變電路中必定有一只或兩只IGBT短路了?；蛘叻催^來說，正是由于IGBT的短路才造成了保險管的熔斷。但該機器怎么測量逆變模塊，都是好的。裝機后先將逆變供電送入24V，跳EOCn，意為加速中過流，電機側短路。顯然逆變模塊或驅動電路部分還有故障?？磥聿⒎侵皇菗Q上保險那么簡單。嗬嗬，修過這么多變頻器，還沒有哪臺變頻器保險管燒過，換上就好了的。拆機，重新檢查驅動電路板，六路驅動電路都工作正常。
裝機，還是將逆變供電接入24V，上電跳EfbS，意為保險絲熔斷。拆除24V供電，將原保險端子用燈泡串聯代之，送電即發強光。但停電拆掉觸發端子后，單獨測量逆變模塊正常。又將逆變電路接入24V供電，啟動變頻器，當頻率上升至5Hz左右時，仍跳ECOn。這一下倒拿不準是模塊還是驅動電路仍有問題。
重查一遍驅動輸出的正負電壓及電流，均正常。判斷還是為逆變模塊不良。索性將三只模塊全數拆下，放到工作臺上與驅動板一起送電檢測。上電后，檢測V相上臂IGBT觸發端子的負壓偏低，約2V左右（正常時約7.5V）。與驅動電路脫開觸發端子后，測驅動板輸出負壓恢復為正常值，插上模塊觸發端子，負壓又降低。證實該模塊確實已經損壞，內部IGBT管子的G、E極已經漏電。換新模塊后，故障修復。
變頻器空載試機正常后，應將所有解除的保護電路恢復，進一步帶載試驗，限于條件，維修部內如果沒有三相動力電源，則只有帶輕載試驗了。根據經驗，一般輸出電流達左右時，模塊內部缺陷也是能暴露出來的。用燈泡作假負載的電路見下圖7。將三只同功率的燈泡連接成星形，每只燈泡承受zui高電壓恰為220V左右。可直接接于變頻器的U、V、W三個輸出端；如果接入小功率三相電動機試機，后者的試驗效果要好一些。
變頻器裝機完畢后，空載和輕載（試機）后，一般問題都能暴露出來，但逆變模塊的輸出內阻變大，不易檢測出來，所以應盡可能地接入電動機試機，才能使返修率zui低。
接入電動機，使輸出電流達到左右。三相電壓與電流都有較好的平衡度，電機在整個頻率范圍內運行平穩。變頻器修復，可以交付用戶使用了。
如果電動機運行時有明顯跳動，發出“喀楞喀楞”的聲音，測量輸出三相電壓不平衡，偏相嚴重。用指針式萬用表直流500V檔，測量哪一相直流電壓zui高，該相模塊不良，導通內阻變大，須予更換。此一試機過程，可測驗出逆變模塊導通內阻變大的故障。