变频器内部元件检测与维修Word格式.docx

变频器内部元件检测与维修Word格式.docx

《变频器内部元件检测与维修Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变频器内部元件检测与维修Word格式.docx（20页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

数字万用表都用电容档，要用电容表进行容量测量。

测容量可用电容测量仪。

4．测晶体二极管

如正反测量都通，短路不通，开路。

图3

5、测晶体三极管

NPN：

黑笔基极，红笔E或C，都通；

表笔反向，都止。

红笔基极，黑笔E或C，都通；

如果测出的晶体管符合以上规律，在基本上可以判断管子是好的。

6、测晶闸管

用万用表R×

10k档分别测UAk或UkA，表针应摆动很小（理论上不摆动，但因有穿透电流，表针摆动，但不可太大）。

如打到头，管子击穿。

测出的管子可大致确定好坏。

图4

7．测IGBT

（1）测好坏

1k档分别测量各电极，都不通；

1k档分别测量各电极，C、E间

有5～10k电阻（漏电电流电阻），其他各极都不通。

（2）测放大能力

图5

第一节主电路在路测量

主电路的在路测量是主电路测量的第一步，因为在路测量不用将变频器作大的分解，只需去掉面板就可以进行，因此具有省时、安全等优点，维修人员乐于采用。

图

一、在线电压测量

用指针式万用表的交流电压档分别测量变频器的三相输入电压，三相输出电压；

用直流电压档测量直流母线电压UPN（制动电阻两端），可判断变频器一系列故障。

1.变频器欠压测量

如果变频器欠压报警，要测量输入三相交流电压。

如三相交流电压都低于正常值（360V以下），故障可能是输入电压低；

如缺相，则欠压是缺相所致，用直流1000V档测直流母线；

如果三相交流电压正常，直流母线电压低于500V，①则可能是滤波电容容量下降；

②整流桥一个桥臂整流二极管开路；

③制动选件开路。

制动电阻并在直流母线上，使电压下降。

2.变频器输出缺相

电动机工作时声音异常、无力，可能逆变桥有一桥臂开路，用万用表交流500V电压档分别测量三个输出相线，可判断出短路的模块（缺相模块均开路、失去放大能力、驱动电路故障等）。

二、在线电阻测量

测量变频器的在线电阻，测量时用小阻值电阻档，如R×

10Ω或R×

1Ω.因为主电路中都是大功率电子器件，都有一定的漏电流，用高阻值档容易得出错误结论。

（演示，由学生自己测量）

1、测量整流电路

10Ω档，黑笔接R、S、T，红笔接P点。

哪一路不通，哪一路二极管开路；

哪一路表针打到头，哪一路短路。

用万用表红笔接R、S、T，黑笔接N点。

哪一路不通、哪一路开路、哪一路表针打到头、哪一路短路，表笔反之，则结果与上述相反。

2、测量逆变电桥

10Ω档，

黑接U、V、W，红接P,全通，哪路不通、开路、打到头、短路；

红接U、V、W，黑接N,全通，哪路不通、开路、打到头、短路；

第三节主电路分解后的检测

通过在线测量，确实发现变频器的主电路在线有硬件故障，那么变频器必须解体，解体后进行进一步的检查，然后查出变频器具体部位故障，损坏器件进行更换。

当变频器解体后可进行在路测量变频器器件的功能脚。

如果能够确定故障，则可以不用焊开器件；

如果确定故障有困难，则必须将管脚焊开再进行测量。

因为模块多为一体化，当确实其中一个器件有问题，则整个模块就报废了，再查下去的意义已不大，下一步就进行模块的拆除了。

模块在拆除过程中，要注意不要损坏线路板上的焊盘。

一、IGBT的在路测量

1、测量是否失去放大功能

IGBT失去放大功能，是输出缺相的主要原因。

测量方法是给控制极G加上一定的正向电压（3～5V），测量其导通情况。

测量时G极电源要串联1k电阻作防错保护，图

以免接错位置将故障扩大。

2、测量是否短路

IGBT开路我们一般难以测量，但通过测量C－E穿透电流可以初步判断C－E极是否开路，但G－C、G－E开路不好测量。

短路测量很方便，用万用表R×

10Ω档、R×

1Ω档测量通，管子基本上就已经损坏了。

二、滤波电容的测量

滤波电容在路测量具有参考意义的有：

开路、容易消失，其他意义不大。

电容在电路中又都是多只串流和并联，最好是拆下来测量，或根据使用年限全部换新。

三、RL和SL的测量

RL是电容充电保护电阻，变频器想冷启动时为了防止电容充电过电流损坏整流管，作限流使用。

SL是集电器动合触点，当电容器充电到80%时，SL闭合。

※RL的损坏一般为阻值变大或开路，其原因多为制动选件短路使RL过流而损坏。

※SL测量主要是测量其触点的接触电阻。

接触电阻高发热严重，接触器的外壳要变形，用万用表R×

10Ω档测量出的电阻值只作参考，一般测不出。

四、制动选件和制动电阻的测量

1.制动选件和制动电阻是外装件，测量时不用变频器解体。

2.制动选件常出现的故障为短路，制动电阻常出现的故障为阻值变大或开路。

3.当制动选件短路时，变频器启动板欠压，反复试机烧RL电阻，造成变频器的解体维修。

第三节主电路损坏的原因

主电路的损坏原因是多方面的，一方面是驱动电路损坏，造成IGBT损坏；

另一方面就是电路过流、过载、过热而损坏。

虽说变频器在以上几个方面都采取了完善的保护措施，但变频器经常出现过流、过载、过热保护状态，损坏的概率就比较高。

1.过流损坏

变频器电路虽然设置了完善的保护电路，但流过管子的电流陡度太大，也可能损坏功率模块。

当di/dt较大时，管芯的热量散不出去，使管芯的局部烧伤，失去功能，再通电时，烧伤面积扩大，最后使管子击穿。

这种情况多出现在输出短路。

因此，当发现变频器过流保护，在没有查清故障根源的情况下，一定不要反复试机，以免造成功率模块损坏。

2.过压损坏

过压损坏多出现在电源故障（自发电电压不稳）、雷击、回馈电能等情况。

防止方法：

在熔断器后并联压敏电阻是一种较好的方法。

三、过热过载

过热和过载有相似之处，都是热量的积累造成的。

因为管子的芯片温度达到一定值时，其性能下降，难以承受加在其上的额定量值，造成击穿损坏。

1.工作中长期处在过流状态；

2.散热风扇坏，转速慢；

3.散热风道堵塞；

模块螺钉松动；

新换模块没有涂硅脂。

第三章变频器驱动电路分析及故障处理

下面以由87C196电动机专用电脑芯片为核心组成的变频器为例进行分析。

组成框图

第一节驱动电路工作原理

一、196驱动输出接口

二、驱动电路

驱动电路是将CPU产生的PNM信号进行放大，驱动IGBT工作。

图中是一个常用驱动放大电路，其工作原理为：

1、IC驱动隔离电路，通过光电耦合将CPU与驱动电路隔绝电的联系。

当驱动电路发生故障时不至于将故障扩大到CPU。

2、V1放大环节

由V1、R2、R3组成共发射极放大器，该放大器工作在开关状态，输出幅度为20V的矩形脉冲。

3、V2、V3射极输出器

V2、V3组成共射极放大器，其射极放大器没有电压放大能力，但有电流放大能力，输入阻抗高，输出电阻低，带负载能力强。

该电路属于同向隔离驱动放大电路，因为该驱动电路的输出信号和输入信号同向。

如果需要采取反相，驱动放大器可以采取下面电路。

二、驱动电路电源

驱动电源通过5V稳压管取出一路正5V电压，加到IGBT的发射。

当驱动信号为“0”时，IGBT、UGE为负压，保证了管子的可靠截止；

当驱动信号为“20V”时，UGE为20V-5V=15V，在信号的低压段（5V以下）不起作用，切除了干扰。

三、驱动电路的故障及排除

1、基本故障

易损器

光电耦合器——无驱动信号；

晶体二极管——V1开路，u0高电压（20V）；

V1短路，u0低电平90V）。

稳压管——开路，UW=20V；

短路，UW=0V。

滤波电容——容量下降，输出电压降低；

短路，没输出。

整流二极管——开路，没输出电压。

2、故障排除

最直接的方法是给驱动电路加上电源信号，用示波器进行测量。

如果用万用表的电阻档分别测量各有关器件的直流电阻，也可以很方便的找出故障。

第二节带有过流保护的“M57962L”IGBT集成驱动电路

一、电路框图

二、工作原理

图a为IGBT的IC—UCE特性曲线，由曲线可见，电压随着IC电流的增加线性增加，这有利于进行过电流检测。

图b为检测电路。

该电路为一个与门电路，当两个输入端都为高电平时，与门有输出信号。

同时出现高电平的条件是栅极有输入信号，集电极的电位较高（过流）。

该电流由于是直接检测，速度快。

第四章保护电路

一、电流检测保护电路

图中：

7800A——光电耦合隔离器，作用：

将检测到的电流信号通过隔离传到运算放大器的输入端。

Ru——取样电阻，流过Ru的电流与变频器的输出电流成正比，反映输出电流的大小（共有三个相同的电路，分别检测U、V、W三相输出电流）。

TL084——1／4运算放大器，取样信号加到该放大器的两个输入端，由该放大器放大后输入到数／模转换电路，转换为数字信号输入到CPU，由CPU通过与设定值的比较，（以确定）是否发出保护信号。

Ru——检测电阻，是个关键器件，阻值变大，变频器发生误报。

二、电压保护电路

如果我们将Ru电阻换成下图的R2，则上图可组成为电压保护电路。

图中R1和R2按分压的关系成一定比例，当P点电压较高时，发出报警信号。

三、检测电路的常见故障及处理

1、假过流

取样电阻阻值变大，更换；

运算放大器比例运算电阻阻值发生变化，更换标准电阻；

谐波干扰；

第五章开关电源

变频器开关电源是非常关键的一个部件。

一、开关电源工作框图

二、开关过程

V导通，iD电流线性上升；

V关断，iD=0，Uce受反向高压；

V导通，电路储能；

V截止，电路放能。

改变输入信号的脉冲宽度，可以改变输出电压大小。

电路的开关过程就是开关变压器储能与放能的过程。

三、开关电源电路

1、电路元件作用

R37～R40——电源工作启动电阻。

电路接通时给Q3基极提供基极电流，使Q3导通；

Q3——开关管；

L1——电源主绕组；

L2——电源二次反馈绕组，提供正向反馈电压，使电路开关工作；

L3——二次取样、基准电压（提供）绕组；

L4——输出电压绕组，该绕组根据需要有多组；

Q2——脉宽调制控制管；

PC815——光电耦合器；

ZDV1——基准电压稳压器；

当两端电压高于ZPV1稳定电压时，ZPV1开通，PC815中有一电流，Q2饱和，Q3关断。

2、工作过程

电路接通，R37～R40给Q3基极一个小电流，使Q3导通，此时L1两端产生上“＋”下“－”的感应电压，该电压加到Q3的基-射极之间，使Q3饱和导通（正反馈过程）。

Q3在导通过程中，通过L2、D5、R29给C7充电，当C7两端电压高于Q2的导通电压时，Q2导通，Q3基极电压下降而截至。

在截至期间，变压器储存的磁场能量通过二次绕组释放，二次绕组上得到输出电压，即此时二次绕组上的输出电压反向。

在二次绕组输出过程中，Q3也在为下一次开通作准备，R37～R40给充电，当达到开通电压时，Q3再次导通。

3、稳压过程

当输出电压升高时，ZDV1导通，PC815中有电流通过，给C3充电，延长Q2的饱和时间，使Q3延长关断时间；

反之，关断时间减小，开通时间延长，以此来调整输出电压的高低，达到稳压的目的。

4、开关电源常见故障

1）电源无输出

电源整体无输出，变频器不工作，黑屏。

首先用万用表交流电压档测量变频器的独立交流电源，查看有无电压；

测量接口电压，如模拟频率控制电源有无；

控制端子电源电压有无，以确定是否是电源损坏。

2）当电源确实无输出，解体变频器。

测量P、N之间有无电压。

有，测量Q3基极有无电压，无，R37～R40开路，无起动电流，造成Q3不工作；

有，开关管Q3开路。

第六章维修工具和维修方法

一、修理变频器的主要检测仪器

1.指针式（整流式）万用表

用途：

测量变频器输出电压（不能用数字万用表）、测量整流桥二极管的情况、测量电容性能（充放电）及好坏、测量变压器断路及匝间短路、测量逆变桥中元件的情况。

2）数字万用表：

测量控制电路中的电信号及元件。

3）示波器：

观察控制电路中，尤其是触发信号产生电路中各点的波形，变频器的输出波形。

4）方波信号发生器：

用于驱动电路的隔离输入端，用方波代替PWM信号，检查驱动电路是否正常工作。

5）直流电压源:

用于检测控制回路、驱动电路、保护电路。

6）驱动电路检测仪：

与示波器配合，用来查询驱动电路故障。

7）通信接口电路检测仪：

寻找通信接口故障。

8）电动机代负载：

作试运行用。

9）红外线测温仪：

检测变频器温度。

10）热风机：

拆卸贴片器件（集成电路）。

11）钳式电烙铁：

拆卸插脚集成电路。

12）吸锡电烙铁：

拆卸长脚元器件。

13）模块专用电烙铁。

二、元器件的拆卸

变频器元器件的拆卸是一个突出的问题，

1.弱电部分弱电部分是高密度排布，由于元器件的体积小，在拆卸时稍不尽心，就会损坏线路板，造成严重后果。

两个引脚的元件可以用电烙铁，三个以上引脚的器件用电烙铁困难。

贴片器件用热风机，多脚双排插脚集成电路用钳形电烙铁。

2.强电部分强电部分的两脚元件可以用电烙铁，多脚器件、大功率模块，拆卸困难。

为了解决拆卸问题，可以用钢锯将模块锯掉，然后在电烙铁将每个引脚拆下。

三、测量

测量时表具的引线和电路板的连接困难。

因为空间太小。

信号源、测量表笔必须配备微型探头。

变频器维修案例

本书作者李自先老师经营过变频器维修部，所选案例是可信的。

我们从书中选出几个案例进行一些分析，有利于对我们所学知识的巩固。

一、书中P275页实例6

型号：

西门子MIDMASTERVeceor6se322175kV

故障现象：

静态检测，逆变模块损坏，整流模块正常。

故障分析判断：

逆变模块多半是驱动电路损坏造成的（此结论不妥），但此例是因为驱动电路损坏造成。

103短路是一种很偶然的事件，一般电阻开路的居多，短路的少见。

该驱动电路检修时测各点的直流电位就可查出故障所在。

修好后加脉冲信号观察正常与否。

二、P276页实例7

安川616G51.5kW

静态检测，逆变模块损坏.

检测有一路无负压。

负压作用：

见图。

书中图接地符号要注意：

该点是“泛地”。

损坏原因是输出信号全部加在G-E之间，导通时电压太高，截止时无负压，关断不可靠。

三、P280页实例16

安川616GS5.5kW

无显示

检查方法：

.检查外部交流输出电压正常；

检查输入输出控制端子电压（VRF调速电位器供电10V有无？

），无低压输出，确定电源没输出。

检查稳压电源电路时最好是先进行直流电阻测量，因为电阻测量较安全，也能发现很多问题。

检查出Q2短路，使Q3没有驱动信号不能工作。

四、P282页实例18

安川616PC57.5kW

检查其他功能有无，可以进行其他低压电位的测量。

如果其他正常，可初步判定是操作盘故障。

是否是电源故障还是其他故障，先测操作盘供电电源，如正常，则问题在操作盘；

如不正常则可能是电源出了问题。

该故障原因是滤波电容短路，继而烧坏整流管。

更正昨天讲课时的一种说法“滤波电容短路会引起电滤过载，不会烧坏整流管”，此话有以偏概念之疑。

当电源的供电路负载较大，整流二极管容量选的较大时，确实电容短路不会烧坏整流管，但在小电流供电的负载部分（本例），整流二极管额定电流选的小，固烧坏。

五、书中P283页实例19

西门子MM44037kV

显示过电流（F0001）。

该电路的电流检测方法为电阻取样。

图中，RDE和BCACK之间部分取样电阻，该取样电阻是不会出问题的。

检查思路：

越过前面的电路，直接测量运算放大器（TLD84C）的三路输出（CJ、H、L），发现H端输出电平高。

回头测输入端，用三路比较法分别测量格输入脚电压，发现一路异常，后测对应的7800，发现一路异常，

脚电压为5V（高）。

该脚电压只有在过流情况下才会输出较高电压，检查结果是因为该脚与电源电路短路输出高电压。

更换新件，排除故障。

六、P282页实例20

安川616G55.5kW

显示（OC）过电流

电动机空载，仍显示过电流，即为假过载。

按常规检查变频器的过流检测电路，正常；

回头检查驱动电路，D23开路。

由于D23开路使驱动信号到来，保护与门电路的两个输入端都为高电平，输出为高电平，发出过流保护信号。

七、欠压保护

八、输入端R、S、T和输出端U、V、W接反的危害

当将三相交流点误接入U、V、W端，会造成变频器逆变模块的损坏，当接上三相交流电，直流母线上可以得到正常工作电压（520V以上），当给出运行指令，变频器开关器件一导通，就被烧坏。