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行業新聞

索維變頻維修知識:變頻器維修的思路及步驟

        普通低壓變頻器通常都是交流-直流-交流,其工作原理:整流模塊將交流變為直流,平滑回路將直流平滑,控制電路根據生產工藝的要求控制逆變器,將直流逆變成頻率可調的交流,實現電機調速。
變頻器常見的故障有:模塊被燒毀;變頻器沒有顯示;變頻器運行中報各種故障代碼而停止工作。
我們就模塊燒毀來介紹處理這類故障的思路:
我們須畫出主回電路圖來(我們將交流-直流-交流稱作變頻器的主回路,如圖一),IGBT模塊燒毀往往是因為模塊被錯誤觸發,而導致直流母線經模塊短路,燒毀IGBT逆變模塊,進而燒毀保險以及整流模塊,如象西門子MM430系列變頻器沒有配置保險,IGBT模塊燒毀,在我們所維修的機器中,整流模塊無一幸免都被燒毀。
我們不能發現模塊燒毀就簡單更換模塊通電試機,這往往又會燒毀模塊,我們必須找出燒毀的根源所在。接下來,我們可能就需要繪制此變頻器的開關電源、IGBT驅動電路的電子線路圖。開關電源為整機提供若干組彼此隔離的直流電源,因其品牌、型號的不同,大致如下:
1. 控制電腦用:+5V、+15V、-15V電源;
2. 面板用直流電源;
3. 端子用:+24V、10V或5V電源;
4. 風扇用24V或12V電源
5. 4路或6路彼此隔離的驅動直流電源。
我們弄清楚整機電路各自的工作電源后,接下來就繪制IGBT驅動電路的電子線路圖,有了圖紙,我們就很容易找出故障的根源。
圖一
下面我們提供一份某變頻器的驅動電路U相電路圖(見圖二),V、W相電路相同。從圖二可以看出,驅動電路的上下臂工作電源由兩組彼此隔離的電源組成,其中開關變壓器的一個繞組、D12、C41、C42、C43、C44、穩壓二極管D13一起構成上臂驅動電路的工作電源,光耦PC1-A3120的8腳和5腳之間電壓為+20VDC,以上臂的IGBT的E極(即U相)為參考點,8腳和E之間的電壓為+15V,5腳和E之間電壓為-5V。
下臂的變壓器繞組有3個抽頭,中間抽頭與N相聯,和D18、D19、C53、C55一起構成下臂驅動電路的工作電源,以N為參考點,PC6的8、5腳電壓為+15V和-5V。
當發現某相的IGBT模塊被燒毀,絕大部分原因為其驅動電路故障所致,以圖二的電路為例來分析,正常靜態(即變頻器處于停止狀態)情況下,IGBT的GE間的電壓大約為-6V左右,IGBT被牢牢封鎖,處于截止狀態。
1.若上臂光耦A3120內部驅動對管的上管擊穿,上臂IGBT的GE間的電壓就為15V左右,IGBT處于導通狀態,若下臂的IGBT被正常觸發,加在上下IGBT模塊的直流母線P1對N通過上下模塊短路,而致使模塊燒毀。
2.若上下臂光耦都損壞,就會造成通電瞬間模塊炸裂。
根據上面的分析,我們不難找出模塊燒毀的根源。我們手里有一份正確的圖紙,再借助先進的儀器,很快就能修復模塊燒毀這類故障。
若想做到芯片級維修,必須具備深厚的模擬、數字電路理論基礎,熟悉計算機電路,能根據電路板畫出正確的線路圖,這是必備的基礎。還要具備將復雜問題簡單化的能力,換言之,我們的視角、方向,就是思路要正確,否則,我們只會將問題復雜化,甚至造成所修設備的二次、三次故障。
圖二
真正理解驅動電路就必須知曉IGBT模塊的工作原理,以及理解某型號模塊的性能、參數。我們可以在網上下載富士、三菱、優派克、西門康等品牌的IGBT、IPM、PIM模塊的用戶手冊,認真閱讀、理解,這對形形色色的驅動電路的正確理解非常關鍵。
我們就變頻器無顯示來介紹處理開關電源故障的思路 :
下面介紹變頻器開關電源的一些故障現象和處理方法,如圖三
圖三
我們先來了解變頻器開關電源常用PWM芯片3844的工作原理,這對理解圖三的電路尤為關鍵,下面是3844的內部框圖和引腳功能說明,見圖四、圖五。
圖四
圖五
圖三這類變頻器開關電源的常見故障為:開關管Q1,R5-R8,R18-R21,ZD4以及3844等燒毀,變頻器沒有顯示。筆者每次遇見這類故障,都要整理這臺變頻器整機電源和驅動電路圖,在工作臺上模擬成功,再組裝整機試車。
關于開關電源的工作原理,初學者可以到書店買一本相關書籍閱讀。通過學習我舉一反三,迎刃而解。

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