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變頻器主回路維修技巧(1)

變頻器主回路維修技巧(1)

2010/12/14 10:03:23

       變頻器維修者必須樹立這樣的觀念:逆變模塊與驅(qū)動(dòng)電路在故障上有極強(qiáng)的連帶性。當(dāng)模塊炸裂損壞后,驅(qū)動(dòng)電路勢(shì)必受到?jīng)_擊而損壞;模塊的損壞也可能正是因驅(qū)動(dòng)電路的故障而造成。因而無論表現(xiàn)為驅(qū)動(dòng)電路或是逆變輸出電路的故障,必須將逆變輸出電路與驅(qū)動(dòng)電路一同徹底檢查。對(duì)主電路上電試機(jī),須在確定驅(qū)動(dòng)電路正?!苷]敵隽芳?lì)脈沖的前提下進(jìn)行。檢查驅(qū)動(dòng)電路正常后,將損壞逆變模塊換新,才可以上電試機(jī)。        整機(jī)裝配后的上電試機(jī),是一個(gè)必須慎重從事的事件。必須采取相應(yīng)的措施,保證異常情況出現(xiàn)時(shí),新?lián)QIGBT模塊不至于損壞。試機(jī)時(shí),變頻器啟動(dòng)瞬間是最“要命的一個(gè)時(shí)刻”,無一點(diǎn)防護(hù)措施下的匆忙上電,會(huì)使新?lián)Q上的價(jià)值昂貴的模塊損壞于剎那間。以前所付出的檢修的努力不僅白廢了,而且造成了更大的損失,有可能使故障范圍擴(kuò)大了。有的維修人員炸過幾次模塊,便對(duì)變頻器維修望而卻步了。采取相應(yīng)的上電試機(jī)措施,能基本上杜絕上電試機(jī)逆變模塊損壞的發(fā)生,只要細(xì)心一點(diǎn)的話基本沒有問題。     方法一:將逆變模塊的供電斷開,其實(shí)電路中為連接銅排,拆去一段連接銅排,即將三相逆變電路的正供電端斷開。注意:斷開點(diǎn)必須在儲(chǔ)能電容之后!假定在KM之前斷開,儲(chǔ)能電容上的儲(chǔ)存電量,會(huì)在逆變電路故障發(fā)生時(shí),釋放足夠的能量將逆變模塊炸毀!連接簡(jiǎn)圖如下:

        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(lián)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(nèi),逆變模塊不會(huì)再有損壞的危險(xiǎn)。 變頻器空載,U、V、W端子不接任何負(fù)載。先切斷驅(qū)動(dòng)電路的模塊OC信號(hào)輸出回路,避免CPU做出停機(jī)保護(hù)動(dòng)作,中斷試機(jī)過程(具體操作方法見博文《驅(qū)動(dòng)電路的維修》)。上電后可能出現(xiàn)如下種情況:      1、變頻器在停機(jī)狀態(tài),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(cè)出,但引入直流高壓后,出現(xiàn)了較大的漏電,說明模塊內(nèi)部有嚴(yán)重的絕緣缺限。購(gòu)買的拆機(jī)品模塊有時(shí)候出現(xiàn)這種情況。可用排除法檢修,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(yùn)行信號(hào)后,燈光隨頻率的上升同步閃爍發(fā)亮,說明三相逆變模塊中,出現(xiàn)一相上臂或下臂IGBT損壞故障。如當(dāng)Q1激勵(lì)信號(hào)而開通時(shí),已損壞的Q2與導(dǎo)通的Q1一起,形成了對(duì)供電電源的短路。兩只串聯(lián)燈泡承受530V直流電壓而發(fā)出亮光。      3、上電后,燈泡不亮,接受運(yùn)行信號(hào)后,燈泡仍不亮;用指針式萬用表的交流500V檔,測(cè)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(fù)載試驗(yàn)了。      4、上電后,燈泡不亮,啟動(dòng)變頻器后,燈泡仍不亮。但測(cè)量三相輸出電壓,不平衡,嚴(yán)重偏相。故障原因:a、某一臂IGBT管子內(nèi)部已呈開路性損壞;b、某一臂IGBT管子導(dǎo)通內(nèi)阻變大,接近開路狀態(tài)了。對(duì)此故障的檢測(cè)方法如 (1)、讓我們掌握用直流電壓檔測(cè)量變頻器U、V、W端子輸出電壓的方法。當(dāng)變頻器輸出端子輸出三相平衡的交流電壓時(shí),說明輸出電壓中不含有直流成分。換句話說,此時(shí)指針式萬用表的直流500V檔所測(cè)得直流電壓值為零。當(dāng)輸出偏相時(shí),實(shí)質(zhì)是逆變輸出電路的某一臂IGBT導(dǎo)通不良或呈開路狀態(tài),致使該相輸出為正或負(fù)的半波輸出,或者該相輸出的正、負(fù)半波不對(duì)稱,輸出電壓中出現(xiàn)了直流分量。一臂IGBT為開路(斷路)狀態(tài)時(shí),則為純直流分量了。此時(shí)用萬用表直流500V檔測(cè)量,可得出如下結(jié)果:假定測(cè)量U、V之間無直流電壓,但測(cè)量W、V和W、U之間有直流電壓值出現(xiàn),說明W相模塊不良。若為紅筆搭W相,表針正偏轉(zhuǎn),測(cè)說明W相下臂IGBT(Q6)導(dǎo)通不良或沒有導(dǎo)通;若黑表筆搭接W端子表針為正偏轉(zhuǎn),則說明U相上臂IGBT(Q5)導(dǎo)通不良或沒有導(dǎo)通。     也可以換一種測(cè)量方法,直接測(cè)量U、V、W三個(gè)輸出端子對(duì)P、N之間的電壓值。仍用直流500V檔。由分析可以得出結(jié)論:當(dāng)U相的上、下臂IGBT管子Q1、Q2完全正常地對(duì)稱導(dǎo)通時(shí),在U端子形成了“等效的”對(duì)直流供電530V的分壓,U端子P、N兩點(diǎn)都能測(cè)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(tài)下,可得出這樣的測(cè)量結(jié)果,如P、U之間所測(cè)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于260V甚至等于530V,說明Q1內(nèi)部斷路或?qū)ú涣迹蝗粼赨、N之間所測(cè)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于260V甚至等于530V,則說Q2內(nèi)部C、E之間斷路或?qū)ú涣?,不能形成?duì)530V的“正常分壓”而使U相直流電壓升高。 (2)、下述的測(cè)量方法,也為一有效方法。修復(fù)一臺(tái)37kW東元變頻器,檢查為逆變模塊損壞,型號(hào)為CM100DU-24H。購(gòu)得一塊相同型號(hào)的模塊,走了一遍脫機(jī)測(cè)量的所有“程序”,確認(rèn)模塊無問題后,裝機(jī)上電試驗(yàn)。三相輸出電壓很不平衡,徹底檢查驅(qū)動(dòng)電路確認(rèn)無故障后,按下圖2(簡(jiǎn)化圖)接線方式測(cè)量出新?lián)Q模塊導(dǎo)通內(nèi)阻變大,換新模塊后故障排除。

        我國(guó)的動(dòng)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(fù)端常常標(biāo)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(qū)分。有的電工老師弄混了,以為變頻器中的N點(diǎn)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(duì)三相供電的零線(N*)測(cè)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(fù)壓。由此判斷:V相下管導(dǎo)通良好,而上管導(dǎo)通不良,兩管輸出的正、負(fù)半波不對(duì)稱,致使V相對(duì)零線有負(fù)電壓輸出。而V相上管,恰巧就是新?lián)Q上的模塊。另購(gòu)一只CM100DU-24H更換后,三相輸出正常。模塊的故障,為內(nèi)部輸出管C、E極間導(dǎo)通內(nèi)阻變大。說明了一件事,即使是細(xì)致測(cè)量后,認(rèn)為是好的逆變模塊,也不能百分之百斷定就是沒有問題的。萬用表的測(cè)量判斷能力畢竟是有限的。對(duì)接入電路上電后反映出的問題,不要存有先入之見,認(rèn)為模塊不可能是壞的,從而造成對(duì)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(duì)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(shí),上電試機(jī)時(shí)倒把我搞懵了。安川616G3型55kW變頻器的主電路見下圖:

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王靜
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