变频器主电路维修.pdf

变频器主电路维修变频器主电路维修变频器与供电电源之间应装设带有短路及过载保护的断路器、交流接触器，以免变频器发生故障时事故扩大， 电控系统的急停控制应使变频器电源侧的交流接触器开断， 彻底切断变频器的电源供给， 保证设备及人身安全。 电源电压及波动范围应与变频器低电压保护整定值相适应（出厂时一般设定为 0.80.9UN） ，因为在实际使用中，电网电压偏低的可能性较大。 主电源频率波动和谐波干扰会增加变频器的热损耗，导致噪声增加，输出降低。在进行系统主电源供电设计时，应将变频器和电动机在工作时自身的功率消耗考虑进去。在变频器输出端与电动机之间一般不用加装对电动机的保护开关，因为变频器本身对输出电路和电动机有着非常强的保护功能， 在电路短路、电动机过载、缺相这些故障出现时，变频器能自动停机，断开负载，并给出故障指示和报警信号。 只要正确地设置变频器内电子继电器的保护值，就能很好地保护电动机及变频器。对大惯性负载，如果选择了 DC 制动方式对电动机进行制动，输出端不得加装接触器，因为在停机时接触器断开 DC 制动将不起作用。如果用一台变频器驱动多台电动机运行， 变频器内的电子继电器保护值是全部电动机的总和，对单台电动机不起保护，就必须在每个分支回路上加装保护断路器， 并且将保护断路器的辅助报警触点串联起来引入变频器紧急停止端，一旦外部一台电动机出故障，保护开关动作，以对变频器实施保护。变频器最适用于负荷平稳的负载，对冲击大的负载不太适合。如果变频器是应用在冲击大的负载上， 由于转矩冲击大，产生的电流冲击也很大，在起动时即使采用转矩提升补偿，起动也相当困难，很容易造成变频器自身保护装置动作， 目前解决这个问题的方法是选择比负载大一级容量的变频器。有的负载在运转中由于其他因素的影响， 如循环风机在风门调整不当的时候， 由于气流的作用，叶轮带动电动机转动，再生能量会使负载带动电动机旋转，产生再生能量，反送回变频器， 使变频器直流环节电压升高达到限定值， 造成过电压保护动作，影响正常运行。若过电压保护不动作，也将造成变频器温度升高，影响变频器寿命，甚至损坏变频器，对此可以选用 DC 制动方式，接上外部制动电阻，吸收再生能量。变频器维修者必须树立这样的观念： 逆变模块与驱动电路在故障上有极强的连带性。当模块炸裂损坏后，驱动电路势必受到冲击而损坏;模块的损坏也可能正是因驱动电路的故障而造成。因而无论表现为驱动电路或是逆变输出电路的故障， 必须将逆变输出电路与驱动电路一同彻底检查。对主电路上电试机，须在确定驱动电路正常能正常输出六路激励脉冲的前提下进行。 对驱动电路的检修见本书第四章。检查驱动电路正常后，将损坏逆变模块换新，才可以上电试机。整机装配后的上电试机， 是一个必须慎重从事的事件。 必须采取相应的措施，保证异常情况出现时，新换 IGBT 模块不至于损坏。试机时，变频器启动瞬间是最“要命的一个时刻”， 无一点防护措施下的匆忙上电，会使新换上的价值昂贵的模块损坏于刹那间。 以前所付出的检修的努力不仅白废了， 而且造成了更大的损失，有可能使故障范围扩大了。有的维修人员炸过几次模块， 便对变频器维修望而却步了。采取相应的上电试机措施，能基本上杜绝上电试机逆变模块损坏的发生，只要细心一点的话基本没有问题。方法一：将逆变模块的供电断开，其实电路中为连接铜排，拆去一段连接铜排，即将三相逆变电路的正供电端断开。注意：断开点必须在储能电容之后!假定在 KM 之前断开，储能电容上的储存电量，会在逆变电路故障发生时，释放足够的能量将逆变模块炸毁!在断开处串入两只 25W 交流 220V 灯泡，因变频器直流电压约为530V 左右，一只灯泡的耐压不足(故障情况下)，须两只串联以满足耐压要求。即使逆变电路有短路故障存在，因灯泡的降压限流作用，将逆变电路的供给电流限于 100mA 以内， 逆变模块不会再有损坏的危险。变频器空载，U、V、W 端子不接任何负载。先切断驱动电路的模块 OC 信号输出回路，避免 CPU 做出停机保护动作，中断试机过程。上电后可能出现如下种情况：1、变频器在停机状态，灯泡亮。三只模块有一只上、下臂IGBT漏电，如 Q1 和 Q2。此种漏电在低电压情况下不易暴露，如万用表不能测出，但引入直流高压后，出现了较大的漏电，说明模块内部有严重的绝缘缺限。购买的拆机品模块有时候出现这种情况。 可用排除法检修，如拆除 U 相模块(Q1、Q2)后灯泡不亮了，说明该模块已损坏。2、上电后，灯泡不亮，但接受运行信号后，灯光随频率的上升同步闪烁发亮，说明三相逆变模块中，出现一相上臂或下臂 IGBT 损坏故障。如当 Q1 激励信号而开通时，已损坏的 Q2 与导通的 Q1 一起，形成了对供电电源的短路。两只串联灯泡承受 530V 直流电压而发出亮光。3、上电后，灯泡不亮，接受运行信号后，灯泡仍不亮 ;用指针式万用表的交流 500V 档，测量 U、V、W 端子输出电压，随频率上升而均匀上升，三相输出电压平衡。说明逆变输出模块基本上是好的，可以带些负载试验了。4、上电后，灯泡不亮，启动变频器后，灯泡仍不亮。但测量三相输出电压，不平衡，严重偏相。故障原因： a、某一臂IGBT 管子内部已呈开路性损坏;b、某一臂 IGBT 管子导通内阻变大，接近开路状态了。对此故障的检测方法如(1)、让我们掌握用直流电压档测量变频器 U、V、W 端子输出电压的方法。当变频器输出端子输出三相平衡的交流电压时， 说明输出电压中不含有直流成分。换句话说，此时指针式万用表的直流 500V档所测得直流电压值为零。当输出偏相时，实质是逆变输出电路的某一臂 IGBT 导通不良或呈开路状态，致使该相输出为正或负的半波输出， 或者该相输出的正、 负半波不对称， 输出电压中出现了直流分量。一臂 IGBT 为开路(断路)状态时，则为纯直流分量了。此时用万用表直流 500V 档测量， 可得出如下结果： 假定测量 U、 V 之间无直流电压，但测量 W、V 和 W、U 之间有直流电压值出现，说明W 相模块不良。若为红笔搭 W 相，表针正偏转，测说明 W 相下臂 IGBT(Q6)导通不良或没有导通;若黑表笔搭接 W 端子表针为正偏转，则说明U 相上臂IGBT(Q5)导通不良或没有导通。也可以换一种测量方法，直接测量 U、V、W 三个输出端子对 P、N 之间的电压值。仍用直流 500V 档。由分析可以得出结论：当 U 相的上、下臂IGBT 管子 Q1、Q2 完全正常地对称导通时，在U 端子形成了“等效的”对直流供电 530V 的分压，U 端子 P、N 两点都能测出二分之一的 530V 直流电压，即 260V 左右的直流电压。而异常状态下，可得出这样的测量结果，如 P、U 之间所测电压远远高于 260V 甚至等于 530V，说明 Q1 内部断路或导通不良;若在 U、N 之间所测电压远远高于 260V 甚至等于 530V，则说 Q2 内部 C、E 之间断路或导通不良，不能形成对 530V 的“正常分压”而使 U 相直流电压升高。(2)、下述的测量方法，也为一有效方法。修复一台37kW 东元变频器，检查为逆变模块损坏，型号为CM100DU-24H。购得一块相同型号的模块，走了一遍脱机测量的所有“程序”，确认模块无问题后，装机上电试验。三相输出电压很不平衡， 彻底检查驱动电路确认无故障后，换新模块后故障排除。我国的动力和居民供电，一般采用三相四线制。N 为中性线，也称为零线。注意!变频器直流回路负端常常标注为 N，与三相供电的中性线不是一码事，在图中以 N*(中性线)相区分。有的电工老师弄混了，以为变频器中的N 点是与三相供电的 N 线相连的，连接后，一上电，整流模块就炸飞了。将三相 U、V、W 输出端对三相供电的零线(N*)测量(用指针式万用表直流 500V 档)， U 相,W 相直流成分为零.而 V 相约有 300V 的直流负压。由此判断：V 相下管导通良好，而上管导通不良，两管输出的正、负半波不对称，致使V 相对零线有负电压输出。而V 相上管，恰巧就是新换上的模块。 另购一只 CM100DU-24H 更换后， 三相输出正常。模块的故障，为内部输出管C、E 极间导通内阻变大。说明了一件事，即使是细致测量后，认为是好的逆变模块，也不能百分之百断定就是没有问题的。万用表的测量判断能力毕竟是有限的。 对接入电路上电后反映出的问题，不要存有先入之见，认为模块不可能是坏的，从而造成对故障的误断，使检修走入弯路!串接灯泡上电检查逆变电路， 对绝大部分变频器是适用的， 因灯泡的限流和指示作用，带来了检修上的很大方便。但例外，也让我碰到了，在检修一例安川 55kW 变频器时，上电试机时倒把我搞懵了。