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(qū)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(xiàn)如下種情況:
1、變頻器在停機狀態(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)部有嚴重的絕緣缺限。購買的拆機品模塊有時候出現(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,但接受運行信號后,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Q1激勵信號而開通時,已損壞的Q2與導(dǎo)通的Q1一起,形成了對供電電源的短路。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(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(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(xiàn)了直流分量。一臂IGBT為開路(斷路)狀態(tài)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(jié)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(xiàn),說明W相模塊不良。若為紅筆搭W相,表針正偏轉(zhuǎn),測說明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(jié)論:當U相的上、下臂IGBT管子Q1、Q2*正常地對稱導(dǎo)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(tài)下,可得出這樣的測量結(jié)果,如P、U之間所測電壓遠遠高于260V甚至等于530V,說明Q1內(nèi)部斷路或?qū)ú涣?;若在U、N之間所測電壓遠遠高于260V甚至等于530V,則說Q2內(nèi)部C、E之間斷路或?qū)ú涣迹荒苄纬蓪?30V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(fù)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(qū)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(qū)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(dǎo)通良好,而上管導(dǎo)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?lián)Q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(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?yōu)檠┝粒牧?,輸出模塊有短路現(xiàn)象!這是我的*判斷。停電檢查模塊和驅(qū)動電路,均無異常?;仡^查看電路結(jié)構(gòu),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?yōu)檠┝?。安川與中國臺灣產(chǎn)東元大功率變頻器,IGBT上往往并聯(lián)有MS1250D225P和MS1250D225N等元件,內(nèi)含電容、二極管元年,與外接電阻元件一件構(gòu)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(guān)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(jīng)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(jīng)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(guān)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(lián)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(fù),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(xiàn)良好,機器修復(fù)。
第三節(jié) 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(tài)(尤其是啟動運行狀態(tài)),嚴禁測量觸發(fā)端子G1、E1—G6、E6,搭筆即由表筆引線引入干擾,使IGBT誤觸發(fā),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(qū)動板脫開逆變電路后,單獨檢修驅(qū)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(mào)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(dǎo)讀者在變頻器整機正常連接和啟動狀態(tài)下,檢測觸發(fā)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(fā)端子的連線是否牢固,無保護措施下,觸發(fā)引線的連接不良,將導(dǎo)致模塊的炸裂。故障機理見其它博文中的相關(guān)論述。
即使串入保險,高電壓狀態(tài)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(guān)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(fā)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(guān)電源電路、驅(qū)動電路等全部檢測并修復(fù)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(qū)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(qū)動電路故障而返回CPU的,為檢查故障所在,將串聯(lián)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(xiàn)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(yīng)為穩(wěn)定的18V左右交流電壓。測觸發(fā)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(qū)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(fù)新模塊。將情況向供應(yīng)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(cè)短路。顯然逆變模塊或驅(qū)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(qū)動電路板,六路驅(qū)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(lián)代之,送電即發(fā)強光。但停電拆掉觸發(fā)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(qū)動電路仍有問題。
重查一遍驅(qū)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(shù)拆下,放到工作臺上與驅(qū)動板一起送電檢測。上電后,檢測V相上臂IGBT觸發(fā)端子的負壓偏低,約2V左右(正常時約7.5V)。與驅(qū)動電路脫開觸發(fā)端子后,測驅(qū)動板輸出負壓恢復(fù)為正常值,插上模塊觸發(fā)端子,負壓又降低。證實該模塊確實已經(jīng)損壞,內(nèi)部IGBT管子的G、E極已經(jīng)漏電。換新模塊后,故障修復(fù)。
變頻器空載試機正常后,應(yīng)將所有解除的保護電路恢復(fù),進一步帶載試驗,限于條件,維修部內(nèi)如果沒有三相動力電源,則只有帶輕載試驗了。根據(jù)經(jīng)驗,一般輸出電流達左右時,模塊內(nèi)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??芍苯咏佑谧冾l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(nèi)阻變大,不易檢測出來,所以應(yīng)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(nèi)運行平穩(wěn)。變頻器修復(fù),可以交付用戶使用了。
如果電動機運行時有明顯跳動,發(fā)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(dǎo)通內(nèi)阻變大,須予更換。此一試機過程,可測驗出逆變模塊導(dǎo)通內(nèi)阻變大的故障。