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变频器维修电路图讲解视频

发布时间:2023-04-22 01:41:05

⑴ 变频器 维修

变频器维修:

1、

某水务局一台45kW西门子430变频器,拖动一台45kW水泵电动机,当变频器开机时,输出频率上升到16Hz,变频器过电流跳闸,复位后重新起动,仍然在16Hz过电流跳闸。

故障分析:

该泵为离心水泵,没有冲击现象,离心水泵的负载特性如下图所示,从特性线分析,当频率在16Hz时,变频器的电流很小,远远小于额定值,不会造成过电流跳闸。但叶轮卡住电动机堵转,电流会很大。如是叶轮卡住频率上升不到16Hz就会跳闸,所以过电流跳闸另有原因。电动机绕组短路的可能性最大。

故障处理:

断开电动机,变频器空载运行正常(该变频器可以空载运行),再接入电动机,仍然在16Hz左右出现过电流跳闸。换一台电动机,运行正常,说明过电流是电动机故障。将电动机分解,发现电动机绕组有短路现象。

2、一金属加工企业变频器改造项目,用一台75kW施耐德变频器拖动一台75kW电动机。变频器起动过程中跳“OCF”,不能工作。

故障分析:

该机负载为机械传动,负载为恒转矩特性,如下图所示工作频率在任何值都有过载的可能。首先盘车没有卡住现象,过电流不是负载引起。只有电缆短路、 电动机绕组短路。电动机为旧电机,绕组短路的可能性大。

故障处理:

将电动机接线断开,重新起动,变频器工作正常。测量电动机绕组电阻,没有短路现象。后将电动机又接回变频器,仍然跳 “OCF”。

将电动机分解,发现电动机绕组有短路烧痕,判断为电动机匝间短路。因为电动机为工作多年的老电动机,绝缘程度大大下降,变频器的输出波形又为PWM波,造成电动机匝间局部短路。重新换一台电动机,故障排除。

3、料浆泵选用富士FRN90P9S-4CE变频器,额定电流176A;配用90kW电动机,额定电流164A。在系统调试过程中,频率约在12Hz时电动机堵转,随后变频器过电流跳闸。复位后重新起动,故障依旧。

故障分析:

因为是新安装系统,设备损坏的可能性很小。检查设定参数,变频器转矩提升保持为出厂设定值0.1,0.1是转矩提升功能设置为减转矩特性。由于该系统工艺流程影响,出口存有初始压力,当变频器输出频率上升到12Hz时,初始压力最大,造成电动机堵转过电流。

故障处理:

该变频器是风机水泵专用变频器,其U/f线是二次方减转矩特性,如下图所示。该变频器具有转矩自动提升功能,它根据变频器的实际输出转矩,自动提升补偿,将转矩提升码改为0.0,选择转矩自动提升模式,电动机起动正常。

4、某水泥回转窑配用Y315L2-8、110kW电动机,选用美国A-B公司1336S-B250HP变频器驱动。空载试车时起动运转正常,但下料后再起动时,频率上升到10z左右,电动机堵转变频器过电流保护跳闸,过电流值高达530A。

故障分析:

水泥回转窑带物料起动时,因物料的偏转角随着旋转窑的转动逐渐增大,当物料的重力造成的附加阻转矩达到一定值时,使变频器过电流跳闸。

故障处理:

调整变频器压频比U/f线,当f为37Hz时U为380V,起动成功。但完成起动后变频器进入恒功率运行,因电动机磁通过大导致电动机铁心饱和发热,20Hz时电流高达380A,无功电流约占80%。

实际过电流是在10Hz左右,因此,只要在1/3基频以下的低速区间设置足够的转矩提升,在其他频率段基本保持恒转矩下U/f曲线的斜率,是能够完成回转窑调速控制的,也就是应该设置低频转矩补偿。通过反复调整低频转矩提升参数,回转窑起动成功。


5、一台日本松下电工BFV7037FP(3.7kW)变频器,拖动3.7kW电动机。安装完毕通电试机。按下起动按钮,操作面板显示屏显示的频率由低向高变化,可是电动机却不转,只是在不停地颤抖,同时伴随着很大的噪声,并显示过载。

故障分析:

根据现象判断,一是外电路有问题,二是参数设置有问题(因变频器是新机不会有硬件问题)。停机检查主电路与控制电路,将接线端子重新连接旋紧,开机再试,仍不能运转。

按操作面板上的功能键“SET”,把显示屏切换到显示输出电流,再次起动电动机,显示过。检查电动机的传动带松紧适度,用手盘动带轮也不觉得沉重,这时才考虑到变频器的功能参数是否设置不当。

故障排除:

该变频器有71种功能码,与电动机起动有关的参数为“加速时间”和 “转矩提升水平”。如果这两个参数的设置与电动机的负载特性不匹配,就会造成电动机无法起动。加速时间设置过短、转矩提升水平设置过大,都可能引起变频器电流过大。

按变频器“MODE”键进入功能设定模式,将P01=2s(第一加速时间)修改为P01=6s;P05=20(转矩提升水平)修改为P05=8。设置完毕,将显示屏设为主显示方式。按下起动按钮,电动机起动、运行正常,输出电流显示在4.8A左右。

⑵ 变频器维修视频教程

我有吖,

⑶ 请问谁有变频器开关电源工作原理图及详细讲解说明,本人是新手,想学维修变频器开关电源。

开关电源的检修思路和检修方法

开关电源简化电路图

变频器的开关电源电路完全可以简化为上图电路模型,电路中的关键要素都包含在内了。而任何复杂的开关电源,剔除枝蔓后,也会剩下上图这样的主干。其实在检修中,要具备对复杂电路的“化简”的能力,要在看似杂乱无章的电路伸展中,拈出这几条主要的脉络。要向解牛的庖丁学习,训练自己的眼前不存在什么整体的开关电源电路,只有各部分脉络和脉络的走向——振荡回路、稳压回路、保护回路和负载回路等。
看一下电路中有几路脉络。
1、振荡回路:开关变压器的主绕组N1、Q1的漏--源极、R4为电源工作电流的通路;R1提供了启动电流;自供电绕组N2、D1、C1形成振荡芯片的供电电压。这三个环节的正常运行,是电源能够振荡起来的先决条件。
当然,PC1的4脚外接定时元件R2、C2和PC1芯片本身,也构成了振荡回路的一部分。
2、稳压回路:N3、D3、C4等的+5V电源,R7—R10、PC3、R5、R6等元件构成了稳压控制回路。
当然,PC1芯片和1、2脚外围元件R3、C3,也是稳压回路的一部分。
3、保护回路:PC1芯片本身和3脚外围元件R4构成过流保护回路;N1绕组上并联的D2、R6、C4元件构成了IGBT的保护电路;实质上稳压回路的电压反馈信号——稳压信号,也可看作是一路电压保护信号。但保护电路的内容并不仅是局限于保护电路本身,保护电路的起控往往是由于负载电路的异常所引起。
4、负载回路:N3、N4次级绕组及后续电路,均为负载回路。负载回路的异常,会牵涉到保护回路和稳压回路,使两个回路做出相应的保护和调整动作。

振荡芯片本身参与和构成了前三个回路,芯片损坏,三个回路都会一齐罢工。对三个或四个回路的检修,是在芯片本身正常的前提下进行的。另外,要像下象棋一样,用全局观念和系统思路来进行故障判断,透过现象看本质。如停振故障,也许并非由振荡回路元件损坏所引起,有可能是稳压回路故障或负载回路异常,导致了芯片内部保护电路起控,而停止了PWM脉冲的输出。并不能将和各个回路完全孤立起来进行检修,某一故障元件的出现很可能表现出“牵一发而全身动”的效果。

开关电源电路常表现为以下三种典型故障现象(结合图3、9):
一、次级负载供电电压都为0V。变频器上电后无反应,操作显示面板无指示,测量控制端子的24V和10V电压为0V。检查主电路充电电阻或预充电回路完好,可判断为开关电源故障。检修步骤如下:
1、先用电阻测量法测量开关管Q1有无击穿短路现象,电流取样电阻R4有无开路。电路易损坏元件为开关管,当其损坏后,R4因受冲击而阻值变大或断路。Q1的G极串联电阻、振荡芯片PC1往往受强电冲击而损坏,须同时更换;检查负载回路有无短路现象,排除。
2、更换损坏件,或未检测中有短路元件,可进行上电检查,进一步判断故障是出在振荡回路还是稳压回路。
检查方法:
a、先检查启动电阻R1有无断路。正常后,用18V直流电源直接送入UC3844的7、5脚,为振荡电路单独上电。测量8脚应有5V电压输出;6脚应有1V左右的电压输出。说明振荡回路基本正常,故障在稳压回路;
若测量8脚有5V电压输出,但6脚电压为0V,查8、4脚外接R、C定时元件,6脚外围电路;
若测量8脚、6脚电压都为0V,UC3844振荡芯片坏掉,更换。
b、对UC3844单独上电,短接PC2输入侧,若电路起振,说明故障在PC2输入侧外围电路;电路仍不起振,查PC2输出侧电路。
二、开关电源出现间歇振荡,能听到“打嗝”声或“吱、吱”声,或听不到“打嗝”声,但操作显示面板时亮时熄。这是因负载电路异常,导致电源过载,引发过流保护电路动作的典型故障特征。负载电流的异常上升,引起初级绕组激磁电流的大幅度上升,在电流采样电阻R4形成1V以上的电压信号,使UC3844内部电流检测电路起控,电路停振;R4上过流信号消失,电路又重新起振,如此循环往复,电源出现间歇振荡。
检查方法:
a、测量供电电路C4、C5两端电阻值,如有短路直通现象,可能为整流二极管D3、D4有短路;观察C4、C5外观有无鼓顶、喷液等现象,必要时拆下检测;供电电路无异常,可能为负载电路有短路故障元件;
b、检查供电电路无异常,上电,用排除法,对各路供电进行逐一排除。如拔下风扇供电端子,开关电源工作正常,操作显示面板正常显示,则为24V散热风扇已经损坏;拔下+5V供电接子或切断供电铜箔,开关电源正常工作,则为+5V负载电路有损坏元件。
三、负载电路的供电电压过高或过低。开关电源的振荡回路正常,问题出在稳压回路。
输出电压过高,稳压回路的元件损坏或低效,使反馈电压幅度不足。检查方法:
a、在PC2输出端并接10k电阻,输出电压回落。说明PC2输出侧稳压电路正常,故障在PC2本身及输入侧电路;
b、在R7上并联500Ω电阻,输出电压有显著回落。说明光电耦合器PC2良好,故障为PC3低效或PC3外接电阻元件变值。反之,为PC2不良。
负载供电电压过低,有三个故障可能:1、负载过重,使输出电压下降;2、稳压回路元件不良,导致电压反馈信号过大;3、开关管低效,使电路(开关变压器)换能不足。
检查与修复方法:
a、将供电支路的负载电路逐一解除(注意!不要以开路该路供电整流管的方法来脱开负载电路,尤其是接有稳压反馈信号的+5V供电电路!反馈电压信号的消失,会导致各路输出电压异常升高,而将负载电路大片烧毁!)判断是否由于负载过重引起电压回落;如切断某路供电后,电路回升到正常值,说明开关电源本身正常,检查负载电路;输出电压低,检查稳压回路。
b、检查稳压回路的电阻元件R5—R10,无变值现象;逐一代换PC2、PC3,若正常,说明代换元件低效,导通内阻变大。
c、代换PC2、PC3若无效,故障可能为开关管低效,或开关和激励电路有问题,也不排除UC3844内部输出电路低效。更换优质开关管、UC3844。

对于一般性故障,上述故障排查法是有效的,但不一定百分之百地灵光。若检查振荡回路、稳压回路、负载回路都无异常,电路还是输出电压低,或间歇振荡,或干脆毫无反应,这此情况都有可能出现。先不要犯愁,让我们往深入里分析一下电路故障的原因,以帮助尽快查出故障元件。电路的间歇振荡或停振的原因不在起振回路和稳压回路时,还有哪些原因可导致电路不起振呢?
(1)主绕组N1两端并联的R、D、C电路,为尖峰电压吸收网络,提供开关管截止期间,储存在变压器中磁场能量的泄放通路(开关管的反向电流通道),保护了开关管不被过压击穿。当D2或C4严重漏电或击穿短路时,电源相当于加上了一个很重的负载,使输出电压严重回落,U3844供电不足,内部欠电压保护电路起控,而导致电路进入间歇振荡。因元件并联在N1绕组上,短路后不易测出,往往被忽略;
(2)有的开关电源有输入供电电压的(电压过高)保护电路,一旦电路本身故障,使电路出现误过压保护动作,电路停振;
(3)电流采样电阻不良,如引脚氧化、碳化或阻值变大时,导致压降上升,出现误过流保护,使电路进入间歇振荡状态;
(4)自供电绕组的整流二极管D1低效,正向导通内阻变大,电路不能起振,更换试验;
(5)开关变压器因绕组发霉、受潮等,品质因数降低,用原型号变压器代换试验;
(6)R1起振电路参数变异,但测量不出异常,或开关管低效,此时遍查电路无异常,但就是不起振。
修理方法:
变动一下电路既有参数和状态,让故障暴露出来!试减小R1的电阻值(不宜低于200kΩ以下),电路能起振。此法也可做为应急修理手段之一。无效,更换开关管、UC3844、开关变压器试验。

输出电压总是偏高或偏低一点,达不到正常值。检查不出电路和元件的异常,几乎换掉了电路中所有元件,电路的输出电压值还是在“勉强与凑合”状态,有时好像能“正常工作”了,但让人心里不踏实,好像神经质似的,不知什么时候会来个“反常表现”。不要放弃,调整一下电路参数,使输出电路达到正常值,达到其工作状态,让我们“放心”的地步。电路参数的变异,有以下几种原因:
1、晶体管低效,如三极管放大倍数降低,或导通内阻变大,二极管正向电阻变大,反向电阻变小等;
2、用万用表不能测出的电容的相关介质损耗、频率损耗等;
3、晶体管、芯片器件的老化和参数漂移,如光电耦合器的光传递效率变低等;
4、电感元件,如开关变压器的Q值降低等;
5、电阻元件的阻值变异,但不显著。
6、上述5种原因有数种参于其中,形成“综合作用”。
由各种原因形成的电路的“现在的”这种状态,是一种“病态”,也许我们得换一下检修思路了,中医有一个“辨证施治的”理论,我们也要用一下了,下一个方子,不是针对哪一个元件,而是将整个电路“调理”一下,使之由“病态”趋于“常态”。就这么“模糊着糊涂着”,把病就给治了。
修理方法(元件数值的轻微调整):
1、输出电压偏低:
a、增大R5或减小R6电阻值;b、减小R7、R8电阻值或加大R9电阻值。
2、输出电压偏高:
a、减小R5或增大R6电阻值;b、增大R7、R8电阻值或减小R9电阻值。
上述调整的目的,是在对电路进行彻底检查,换掉低效元件后,进行的。目的是调整稳压反馈电路的相关增益,使振荡芯片输出的脉冲占空比变化,开关变压器的储能变化,使次级绕组的输出电压达到正常值,电路进入一个新的“正常的平衡”状态。
好多看似不可修复的疑难故障,就这样经过一、两只电阻值的调整,波澜无惊地修复了。

检修中须注意的问题:1、在开关电源检查和修复过程中,应切断三相输出电路IGBT模块的供电,以防止驱动供电异常,造成IGBT模块的损坏;2、在修理输出电压过高的故障时,更要切断+5V对CPU主板的供电,以免异常或高电压损坏CPU,造成CPU主板报废。3、不可使稳压回路中断,将导致输出电压异常升高!4、开关电源电路的二极管,用于整流和用于保护的,都为高速二极管或肖基特二极管,不可用普通IN4000系列整流二极管代用。4、开关管损坏后,最好换用原型号的,现在网络这么发达,货物来源不成问题,一般都能购到的。淘宝网上许多东西都能以便宜的价格购到,注意质量!

旷野之雪
2009-3-30
最好买他的书。《变频器实用电路维修和故障解析》《变频器实用电路图集与原理图说》两本书

⑷ 变频器的工作原理

变频器本身就是通过改变频率来调节电机的速度,可以通过控制电流(4-20毫安)或者电压(版0-5V、0-10V),比如水泵权就是通过压力传感器给变频器一个电流或者电压信号来改变电机的转速从而使管道达到恒压的作用,它是将交流通过整流变直流,再通过逆变成交流,此时通过改变波长来改变频率,从而改变转速(变频器专家:13772098637

⑸ 变频器主电路工作原理

变频器主电路工作原理,简单的说就是整流、滤波、再逆变的过程。主电路图如下:


⑹ 变频器工作原理演示

变频器工作码慎原理:

主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”。

知识点延伸:

变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电返余动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率,根据电机的实际需要来提供迟世敬其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高,变频器也得到了非常广泛的应用。

⑺ 变频器工作原理电路图好难啊,能个大神能给我解释一下吗

变频器工作原理

主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”,以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
整流器
最近大量使用的是二极管的变流器,它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器,由于其功率方向可逆,可以进行再生运转。
平波回路
在整流器整流后的直流电压中,含有电源6倍频率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动,采用电感和电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时,如果电源和主电路构成器件有余量,可以省去电感采用简单的平波回路。
逆变器
同整流器相反,逆变器是将直流功率变换为所渗肢要求频率的交流功率,以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。
控制电路
是给异步电动机供电(电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路,它有频率、电压的“运算电路”,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”,将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”,以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。


(1)运算电路:将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比渣扒较运算,决定逆变器的输出电压、频率。

(2)电压、电流检测电路:与丛梁世主回路电位隔离检测电压、电流等。


(3)驱动电路:驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。

(4)速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号,送入运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。

(5)保护电路:检测主电路的电压、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异步电动机损坏,使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。

⑻ 变频器故障uc1怎么维修视频

变频器故障UC1的维修步骤如下:
1、检查变频器电源,确认电压正常,若电压不正常,请先将电源进行维修或更换;
2、检查变频器输入端接线,确保三相电源线的接线正确唤隐,没有短路;
3、检查变频器输出端接线,确保电机的接线正确,没有短路;
4、检查变频器的运行参数,如频率,电压,电流和功率碧链盯,确保参数设定正确;
5、检查变频器的故障码,确定故障所在,并给出正确的解决方案;
6、检查变频器内部电路,确保电路正常,没有损坏的电子元器件;
7、检查变频器的调试软件,解决软件的故障或更新软件;
8、如果以上步骤都没有解决故障,可以将悔和变频器送到厂家维修,以确保变频器的安全性和可靠性。

⑼ 变频器维修

1 变频器的故障排除及维修

IGBT变频调速器,自研制开发投入市场以来,以其优越的调速性能,可观的节能量已为广大的电机用户所接受,正以每年大规模的销售量走向社会,为电力、建材、石油、化工、煤矿等各行业的发展提供了优质的服务,其用户群已遍布生产的各行各业,成为广大用户所喜爱的产品。
这里笔者结合自己在长期的售后服务工作中经历的一些常见故障及处理方法,提出来与广大的用户及维修工作者进行探讨,以期把该产品使用得更好,更切实的为顾客服务。

2 变频器运行中有故障代码显示的故障

在变频器的使用说明书中,有一栏具体阐述了变频器有故障代码显示的故障,具体如表1所示。
注:表1中Io、Vo分别是输出额定电流、输入额定电压;Vin是输入电压。
现就这几种情况作一下分析。

表1 故障代码显示的故障

2.1 短路保护
若变频器运行当中出现短路保护,停机后显示“0”,说明是变频器内部或外部出现了短路因素。这有以下几方面的原因:

(1) 负载出现短路
这种情况下如果把负载甩开,即将变频器与负载断开,空开变频器,变频器应工作正常。这时我们用兆欧表(或称摇表)测量一下电机绝缘,电机绕组将对地短路,或电机线及接线端子板绝缘变差,此时应检查电机及附属设施。

(2) 变频器内部问题
如果上述检测后负载无问题,变频器空开仍出现短路保护,这是变频器内部出现问题,应予以排除。如图1所示。

图1 变频器主电路示意图

在逆变桥的模块当中,若IGBT的某一个结击穿,都会形成短路保护,严重的可使桥臂击穿,甚至于送不上电,前面的断路器将跳闸。这种情况一般只允许再送一次电,以免故障扩大,造成更大的损失,应联系厂家进行维修。

(3) 变频器内部干扰或检测电路有问题
有些机子内部干扰也易造成此类问题,此时变频器并无太大的问题,只是不间断的、无规律的出现短路保护,即所谓的误保护,这就是干扰造成的。

变频器的短路保护一般是从主回路的正负母线上分流取样,用电流传感器经主控板的检测传至主控芯片进行保护的,因此这些环节上任何一处出现问题,都可能造成故障停机。

对于干扰问题,现低压大功率的及中高压变频器都加了光电隔离,但也有出现干扰的,主要是电流传感器的控制线走线不合理,可将该线单独走线,远离电源线、强电压、大电流线及其他电磁辐射较强的线,或采用屏蔽线,以增强抗干扰能力,避免出现误保护。

对于检测电路出现的问题,一般是电流传感器、取样电阻或检测的门电路问题。电流传感器应用示波器检测,其正常波形应如图2所示。

图2 电流传感器波形图若波形不好或出现杂乱波形甚至于无波形,即说明电流传感器有问题,可更换一只新的。对取样电阻问题,有的机子使用时间长了,其阻值会变大,甚至于断路,用万用表可检测出来,应予以更换成原来的阻值的或少小一些的电阻。

对于检测的门电路,应检查在静态时的工作点,若状态不对应更换之。

(4) 参数设置问题
对于提升机类或其他(如拉丝机、潜油电泵等)重负荷负载,需要设置低频补偿。若低频补偿设置不合理,也容易出现短路保护。一般以低频下能启动负载为宜,且越小越好,若太高了,不但会引起短路保护,还会使启动后整个运行过程电流过大,引起相关的故障,如IGBT栅极烧断,变频器温升高等。因此应逐渐加补偿,使负荷刚能正常启动为最佳。如图3所示,V1为启动电压,V0为额定输出电压。

图3 启动过程的电压曲线

(5) 在多单元并联的变频器中,若某一单元出现问题。势必使其他单元承担的电流大,造成单元间的电流不平衡,而出现过流或短路保护。因此对于多单元并联的变频器,应首先测其均流情况,发现异常应查找原因,排除故障。各单元的均流系数应不大于5%。

2.2 过流保护
变频器出现过流保护,代码显示“1”,一般是由于负载过大引起,即负载电流超过额定电流的1.5倍即故障停机而保护。这一般对变频器危害不大,但长期的过负荷容易引起变频器内部温升高,元器件老化或其他相应的故障。

图4 传感器的波形图

这种保护也有因变频器内部故障引起的,若负载正常,变频器仍出现过流保护,一般是检测电路所引起,类似于短路故障的排除,如电流传感器、取样电阻或检测电路等。该处传感器波形如图4所示,其包络类似于正弦波,若波形不对或无波形,即为传感器损坏,应更换之。

过流保护用的检测电路是模拟运放电路,如图5所示。

图5 过流检测电路

在静态下,测A点的工作电压应为2.4V,若电压不对即为该电路有问题,应查找原因予以排除。R4为取样电阻,若有问题也应更换之。
过流保护的另一个原因就是缺相。当变频器输入缺相时,势必引起母线电压降低,负载电流加大,引起保护。而当变频器输出端缺相时,势必使电机的另外两相电流加大而引起过流保护。所以对输入及输出都应进行检查,排除故障。

2.3 过、欠压保护
变频器出现过、欠压保护,大多是由于电网的波动引起的,在变频器的供电回路中,若存在大负荷电机的直接启动或停车,引起电网瞬间的大范围波动即会引起变频器过、欠压保护,而不能正常工作。这种情况一般不会持续太久,电网波动过后即可正常运行。这种情况的改善只有增大供电变压器容量,改善电网质量才能避免。

当电网工作正常时,即在允许波动范围(380V±20%)内时,若变频器仍出现这种保护,这就是变频器内部的检测电路出现故障了。一般过、欠压保护的检测电路如图6所示。

图6 过、欠压保护的检测电路

当W1调节不当时,即会使过、欠压保护范围变窄,出现误保护。此时可适当调节电位器,一般在网电380V时,使变频器面板显示值(运行中按住“〈”键〉与实际值相符即可。当检测回路损坏时,如图中的整流桥、滤波电容或R1、W1及R2中任一器件出现问题,也会使该电路工作不正常而失控。如有的机子R1损坏造成开路,使该电路P点得不到电压,芯片即认为该处检测不对而出现欠压保护。P点的工作点范围为1.9~2.1V,即对应其电压波动范围。

对于提升机变频器,因回馈电网污染,增加了隔离电路,如图7所示。

图7 提升机变频器过、欠压保护的检测电路

有时调节不当也会出现误保护,此时应根据电网的波动仔细调节。因提升机负载在运行中电网是波动的,在提升重物时,电压下降(有的可降20V),在下放时回馈电网电压升高,可根据这种变化进行调节,一般是增大W3,减小W2,直至在稳态下适合为止。
2.4 温升过高保护
变频器的温升过高保护(面板显示“5”),一般是由于变频器工作环境温度太高引起的,此时应改善工作环境,增大周围的空气流动,使其在规定的温度范围内工作。
再一个原因就是变频器本身散热风道通风不畅造成的,有的工作环境恶劣,灰尘、粉尘太多,造成散热风道堵塞而使风机抽不进冷风,因此用户应对变频器内部经常进行清理(一般每周一次)。也有的因风机质量差运转过程中损坏,此时应更换风机。
还有一种情况就是在大功率的变频器(尤其是多单元或中高压变频器)中,因温度传感器走线太长,靠近主电路或电磁感应较强的地方,造成干扰,此时应采取抗干扰措施。如采用继电器隔离,或加滤波电容等。如图8所示。

图8 温升过高保护的抗干扰措施

2.5 电磁干扰太强
这种情况变频器停机后不显示故障代码,只有小数点亮。这是一种比较难处理的故障。包括停机后显示错误,如乱显示,或运行中突然死机,频率显示正常而无输出,都是因变频器内外电磁干扰太强造成的。

这种故障的排除除了外界因素,将变频器远离强辐射的干扰源外,主要是应增强其自身的抗干扰能力。特别对于主控板,除了采取必要的屏蔽措施外,采取对外界隔离的方式尤为重要。
首先应尽量使主控板与外界的接口采用隔离措施。我们在高中压及低压大功率变频器及提升机变频器中采用了光纤传输隔离,在外界取样电路(包括短路保护、过流保护、温升保护及过、欠压保护)中采用了光电隔离,在提升机与外界接口电路中采用了PLC隔离,这些措施都有效避免了外界的电磁干扰,在实践应用中都得到了较好的效果。
再一点就是对变频器的控制电路(主控板、分信号板及显示板)中应用的数字电路,如74HC14、74HC00、74HC373及芯片89C51、87C196等,应特别强调每个集成块都应加退耦电容,即如图9所示。

图9 集成电路的退耦电容

每个集成块的电源脚对控制地都应加10μF/50V的电解电容并接103(0.01μF)的瓷片电容,以减小电源走线的干扰。对于芯片,电源与控制地之间应加电解电容10μF /50V并接105(1μF)的独石电容,效果会更好些。笔者曾对一些干扰严重的机型进行过以上处理,效果较好。
对这类故障应逐渐积累经验,不断寻求解决途径。有些机子使用时间太久,线路板上的滤波电容容量不够造成滤波效果差,造成变频器死机或失控,这种情况不太好处理,可更换一块新线路板,一般可解决问题。

3 变频器的其他故障

除以上有变频器故障代码显示的故障外,变频器还有一些非显示的故障,现分析如下,供大家参考。

3.1 主回路跳闸
这种故障表现为变频器运行过程中有大的响声(俗称“放炮”),或开机时送不上电,变频器控制用的断路器或空气开关跳闸。这种情况一般是由于主电路(包括整流模块、电解电容或逆变桥)直接击穿短路所致,在击穿的瞬间强烈的大电流造成模块炸裂而产生巨大响声。
关于模块的损坏原因,是多方面的,不好一概而论。现仅就笔者所遇到的几类情况加以列举。

(1) 整流模块的损坏大多是由于电网的污染造成的。因变频器控制电路中使用可控整流器(如可控硅电焊机、机车充电瓶等都是可控整流器),使电网的波形不再是规则的正弦波,使整流模块受电网的污染而损坏,这需要增强变频器输入端的电源吸收能力。在变频器内部一般也设计了该电路。但随着电网污染程度的加深,该电路也应不断改进,以增强吸收电网尖峰电压的能力。

(2) 电解电容及IGBT的损坏主要是由于不均压造成的,这包括动态均压及静态均压。在使用日久的变频器中,由于某些电容的容量减少而导致整个电容组的不均压,分担电压高的电容肯定要炸裂。IGBT的损坏主要是由于母线尖蜂电压过高而缓冲电路吸收不力造成的。在IGBT导通与关断过程中,存在着极高的电流变化率,即di/dt,而加在IGBT上的电压即为:
U=L×di/dt
其中L即为母线电感,当母线设计不合理,造成母线电感过高时,即会使模块承担的电压过高而击穿,击穿的瞬间大电流造成模块炸裂,所以减小母线电感是作好变频器的关键。我们改进电路采用的宽铜排结构效果较好。国外采用的多层母线结构值得借鉴。

(3) 参数设置不合理。尤其在大惯量负载下,如离心风机、离心搅拌机等,因变频器频率下降时间过短,造成停机过程电机发电而使母线电压升高,超过模块所能承受的界限而炸裂。这种情况应尽量使下降时间放长,一般不低于300s,或在主电路中增加泄放回路,采用耗能电阻来释放掉该能量。如图10所示。

图10 耗能电阻接线图

R即为耗能电阻。在母线电压过高时,使A管导通,使母线电压下降,正常后关断。使母线电压趋于稳定,保证主器件的安全。

(4) 当然模块炸裂的原因还有很多。如主控芯片出现紊乱,信号干扰造成上下桥臂直通等都容易造成模块炸裂,吸收电路不好也是其直接原因,应分别情况区别对待,以期把变频器作的更好。

3.2 延时电阻烧坏
这主要是由于延时控制电路出问题造成的。

(1) 在变频器延时电路中,大多是用的晶闸管(可控硅)电路,当其不导通或性能不良时,就可造成延时电阻烧坏。这主要是开机瞬间造成的。

(2) 在变频器运行过程当中,当控制电路出现问题,有的是由于主电路模块击穿,造成控制电路电压下降,使延时可控硅控制电路工作异常,可控硅截止使延时电阻烧坏。也有的是控制变压器供电回路出现问题,使主控板失去电压瞬间造成晶闸管工作异常而使延时电阻烧坏。

3.3 只有频率而无输出
这种故障一般是IGBT的驱动电路受开关电源控制的电路中,当开关电源或其驱动的功率激励电路出现故障时,即会出现这种问题。如图11所示。

图11 开关电源及其驱动电路框图

在风光变频器中,开关电源一般是选30~35V, ±15V或±12V,功率激励的输出为一方波,其幅度为±35V,频率在7kHz左右。检测这几个电压值,用示波器测量功率激励的输出即可加以判别,如图12所示。但更换这部分器件后,应加以调整,使驱动板上的电压符合规定值(+15V、-10V)为宜。

图12 功率激励级的输出波形

3.4 送电后面板无显示
这主要是提升机类变频器常出现的故障,因此类变频器主控板用的电源为开关电源,当其损坏时即会使主控板不正常而无显示。
这种电源大多是其内部的熔断器损坏造成的。因在送电的瞬间开关电源受冲击较大,造成保险丝瞬间熔断,可更换一个合适的熔断器即可解决问题。有的是其内的压敏电阻损坏,可更换一支新的开关电源。

3.5 频率不上升
即开机后变频器只在“2.00”Hz上运行而不上升,这主要是由于外控电压不正常所致。变频器的外控电压是通过主控板的16脚端子引入的,若外控电压不正常,或16脚的内部运放出了问题,即会引起该故障,如图13所示。

图13 频率调节电路

这时请检查调节频率用的电位W2(3.9K),测量一下16脚有无0~5V的电压,进而检测运放电路C点工作是否正常。若16脚电压正常,而C点无输出,一般是运放的工作电压不正常所致,应检查其供电电压是否正常或运放是否损坏等。

4 结束语
变频器所出现的故障很多,正像维修其他电器一样,有很多是意想不到的问题,需要我们认真分析,弄清工作原理,逐步的把其电路学深学透,才能把握其本质,快速而准确的处理问题,从而更快、更好的服务于用户。

本文只是在作者维修经验的基础上,对变频器的一些常见故障进行了分析探讨,在工作中还需要不断的分析、总结,积累一些常见的维修技巧,为用户排忧解难。也使我们的产品在应用过程中不断改进、升华,使其做的更好,更全面、更完善地服务于广大的用户,尽量少出问题、不出问题,出了问题能及时解决,这正是我们的期望所在。

变频器的控制电路及几种常见故障分析
1 引言

随着变频器在工业生产中日益广泛的应用,了解变频器的结构,主要器件的电气特性和一些常用参数的作用,及其常见故障越来越显示出其重要性。

2 变频器控制电路

给异步电动机供电 (电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路,称为控制电路,如图1所示。控制电路由以下电路组成:频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路、电动机的速度检测电路、将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路,以及逆变器和电动机的保护电路。

在图 1点划线内,无速度检测电路为开环控制。在控制电路增加了速度检测电路,即增加速度指令,可以对异步电动机的速度进行控制更精确的闭环控制。

1)运算电路将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输出电压、频率。

2)电压、电流检测电路

与主回路电位隔离检测电压、电流等。

3)驱动电路

为驱动主电路器件的电路,它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。

4)I/0输入输出电路

为了变频器更好人机交互,变频器具有多种输入信号的输入 (比如运行、多段速度运行等)信号,还有各种内部参数的输出“比如电流、频率、保护动作驱动等)信号。

5)速度检测电路

以装在异步电动轴机上的速度检测器 (TG、PLG等)的信号为速度信号,送入运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。
6)保护电路

检测主电路的电压、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异步电动机损坏,使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。

逆变器控制电路中的保护电路,可分为逆变器保护和异步电动机保护两种,保护功能如下

(1)逆变器保护

①瞬时过电流保护由于逆变电流负载侧短路等,流过逆变器器件的电流达到异常值 (超过容许值)时,瞬时停止逆变器运转,切断电流。变流器的输出电流达到异常值,也同样停止逆变器运转。

②过载保护
逆变器输出电流超过额定值,且持续流通达规定的时间以上,为了防止逆变器器件、电线等损坏要停止运转。恰当的保护需要反时限特性,采用热继电器或者电子热保护 (使用电子电路)。过载是由于负载的GD2(惯性)过大或因负载过大使电动机堵转而产生。
③再生过电压保护
采用逆变器是电动机快速减速时,由于再生功率直流电路电压将升高,有时超过容许值。可以采取停止逆变器运转或停止快速减速的方法,防止过电压。
④瞬时停电保护
对于数毫秒以内的瞬时停电,控制电路工作正常。但瞬时停电如果达数 10ms以上时,通常不仅控制电路误动作,主电路也不能供电,所以检出后使逆变器停止运转。
⑤接地过电流保护
逆变器负载接地时,为了保护逆变器有时要有接地过电流保护功能。但为了确保人身安全,需要装设漏电断路器。
⑥冷却风机异常
有冷却风机的装置,当风机异常时装置内温度将上升,因此采用风机热继电器或器件散热片温度传感器,检出异常后停止逆变器。在温度上升很小对运转无妨碍的场合,可以省略。

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