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1、 1 主讲王兆义主办单位 新疆博识通咨询有限公司中国工业自动化培训网 变频调速维护 保养实用技术培训 第3章 控制电路的测量维修 课前思考题 我们在使用变频器的过程中 如果有一天 1 变频器报故障跳闸停机 怎样检查 2 变频器不报故障停机 怎样检查 3 变频器所报故障和实际故障不相符怎样检查 4 变频器某部分功能消失 怎样做出正确的判断 5 怎样在不分解变频器的前提下 通过测量变频器的外接端子做出故障判断 第3章 控制电路的测量维修 3 1变频器的组成变频器为了适应工程需要 要有一系列控制端子 要有操作面板 要能够进行程序的读出写入 变频器内部 为了进行工作时的保护 要设置相应的保护电路 第3
2、章 控制电路的测量维修 3 1 1变频器结构框图任何品牌的变频器 其内部功能框图是一样的 因为变频器要保证正常工作 必须要有相应的功能 变频器主要包括 主电路 电流保护电路 电压保护电路 过热保护电路 驱动电路 稳压电源 控制端子 接口电路 操作面板 CPU等 第3章 控制电路的测量维修 3 2 2功能电路分析1 过压 欠压保护电路1 电路功能该电路检测的是直流母线电压 启动时母线电压接近正常值 启动接触器闭合 短路限流电阻 当电压达到了过压值 先开启制动电阻 如没有制动电阻 报警 电压再升高 跳闸 电压低于了设定值 报欠压 再低 跳闸 只要和直流母线电压的变化相关的报警 就是该电路检测的结果
3、 第3章 控制电路的测量维修 2 取样电路取样电路有两种形式 将直流母线515V通过分压电阻 取出检测电压 由运算放大器放大 在电源变压器上增加一个二次绕组 绕组的同名端和其他绕组相反 取出和母线电压成比例的二次电压 作为取样信号 第3章 控制电路的测量维修 3 放大电路在变频器中 模拟信号的放大都是采用的运算放大器 运算放大器通过不同的连接 可组成放大器 比较器 积分器 微分器等 第3章 控制电路的测量维修 3 过压原因 制动电路损坏 制动电阻始终没有制动电流流过a 开关管损坏开路b 控制电路不发驱动信号 减速时间过短 又未安装制动电路 电源端输入了高电压4 电路损坏误报由保护电路故障所致
4、绝大多数情况是取样器件或取样电路变值或损坏 取样电阻阻值发生变化 检测比例变化 误报 运算放大器及外围电路故障 保护功能消失 5 故障判断测量直流母线电压 如果母线电压不高 变频器坏 第3章 控制电路的测量维修 2 过流保护电路是保护逆变桥过流 过载等的保护电路 它由检测 放大 模 数转换等电路组成 电路的功能为 限流 过流报警 跳闸 过载报警 跳闸 该电路出了故障 一是误报 二是失去保护功能 造成逆变桥的损坏只要和输出电流的变化相关的报警 就是该电路检测的结果 第3章 控制电路的测量维修 1 电路取样电路分为 分流电阻 霍尔器件 检测IGBT饱和电压 第3章 控制电路的测量维修 检测电路 第
5、3章 控制电路的测量维修 由金属片组成的取样电路 西门子430 第3章 控制电路的测量维修 2 故障维修当变频器工作在正常状态变频器发出保护动作 或过载过流时变频器不保护 则为保护电路出现了故障 测量当变频器报过载 过流 查看过载电流显示值 如果小于变频器的容量值 可修改设定 如果显示值已达到容量值 可负载又没有过流迹象 可测量变频器的实际输出电流 如果测量值比显示值小 则可能为变频器误报 测量电流必须用动铁式电流表 串联在电路中 一般不好操作 第3章 控制电路的测量维修 3 数字输入端子和隔离电路1 电路功能变频器有一系列的数字输入端子 这些端子和CPU通过隔离电路交换数据 每个端子对应一个
6、独立的光电耦合器 哪一只光电耦合器出了问题 那一路输入端子不能正常工作 说明 因为数字端子不在保护范围内 产生的故障一般不报警 第3章 控制电路的测量维修 2 测量维修测量原因 某端子原来工作正常 现在闭合无效 测量方法 用电压表的50V挡测量该端子到地的直流电压 用直流50mA电流挡测量该端子到地的直流电流 将测量值记录 再用同样方法测量好的端子 进行比较 第3章 控制电路的测量维修 故障判断 如果测出的故障端子电流和电压和好的端子不一样 则故障端子损坏 比较法 如果故障端子的电流和电压为零 整个电路开路 或24V电源坏 如果所有输入端子的电压和电流都为零 此时变频器所有输入端子都无效 24
7、V总电源坏 输入端子一般都是多功能的 如果确定为某一端子损坏 可以由另一个端子替代 不必维修 第3章 控制电路的测量维修 西门子变频器外端子排列 测量9到5 67 8 16 17之间的电压应为24V 测量28到5 67 8 16 17之间的电压应为0V 第3章 控制电路的测量维修 4 模拟输入输出端子模拟输入输出端子通过I U转换电路和CPU交换数据 该电路是模拟输入电压 电流 以及模拟输出指示端子的转换电路 该电路出了问题 会影响这几路信号的正常工作 该端子故障 一般不报警 第3章 控制电路的测量维修 故障现象 模拟输入电压 电流端子是控制变频器运行的端子 该端子出现的故障为失效 变频器偷停
8、 时通时断等 当该端子出现故障 测量故障端子的电压和电流 可鉴别端子的好坏 判断方法 电压控制端子 测量该端子到地之间的电压 电压有并且可调 变频器没功能 端子内部坏 没电压 查外线 查端子的供电电源 电流控制端子 测端子电流 有电流且可变 变频器无功能 端子内部坏 无电流 查外线或测量该端子到公共端的直流电阻 直流电阻很大 端子坏 直流电阻较小 外线断 第3章 控制电路的测量维修 测量方法 测电压两表笔并联在电路两端 测电流两表笔串联在电路两端 第3章 控制电路的测量维修 5 DC DC电源这是变频器除了主电路之外所有电路的供电电源 它出了故障 整个变频器停止工作 因为该电源的输出端是分组输
9、出 哪一组出了问题 影响那一组所对应的电路 第3章 控制电路的测量维修 1 电路结构图中L1为一次电路 L2 L3 L4 L5为二次电路 工作时一次电路导通 二次电路截止 一次电路截止时 二次电路导通 二次电路的输出电压由开关管的脉冲宽度调节 第3章 控制电路的测量维修 2 电路分析 开关原理开关管导通时 L1充电 充电电流线性上升 开关管截止时 磁场通过次级绕组放电 放电电流通过二极管整流 电容滤波得到平滑的输出电压 第3章 控制电路的测量维修 稳压原理取样电路为光电耦合器 高低压隔离 光电管上接 5V 下接基准电路 当 5V上升时 流过光电管的电流增大 脉宽调制电路2脚的电压上升 输出的脉
10、宽变窄 输出电压下降 反之 输出电压上升 通过电压负反馈 将输出电压稳定在设定值 第3章 控制电路的测量维修 3 故障分析与测量 故障稳压电源的故障分为整体损坏和局部损坏 整体损坏为电源的高压部分损坏 整个电源没有输出 变频器的表现为黑屏 所有功能都没有 局部损坏为次级电路某一路没有输出 变频器对应的电路失去功能 次级电路的故障多为整流二极管坏 滤波电容失去容量 短路等 还有一种现象为某路电容的容量下降 使该路输出电压不稳定 造成变频器报警不统一 变频器时好时坏一些古怪故障 测量与维修变频器在外界可测量的电源端子有 输入端子 输出端子 操作面板等 因其他部分在变频器内部 必须解体才能测量 第3
11、章 控制电路的测量维修 例1 有一台变频器 MM4 30KW 在使用的过程中经常 无故 停机 再次开机可能又是正常的 经过较长时间的观察 发现上电后主继电器吸合不正常 有时会掉电 乱跳 查故障原因 结果发现是因为开关电源出来到继电器线包的一路电源的滤波电容漏电造成电压偏低且不稳 造成继电器吸合不正常而无故停机 第3章 控制电路的测量维修 例2 一台变频器 MM4 22KW 上电显示正常 一给运行信号就出现 P 或 经过仔细观察 发现风扇的转速有些不正常 把风扇拔掉又会显示 F0030 在维修的过程中有时报警较乱 还出现过 F0021 F0001 A0501 等 在先给了运行信号然后再把风扇接上
12、去就不出现 P 但是 接上一个风扇时 风扇的转速是正常的 输出三相也正常 第二个风扇再接上时风扇的转速明显不正常 于是分析问题在电源板上 结果是开关电源供风扇的一路电源上的滤波电容漏电造成的 换上一个同样的电容问题就解决了 并不是说出现上述故障都是电源的问题 但因电源不稳使硬件工作不正常 那么报出的故障也就没规律了 第3章 控制电路的测量维修 6 驱动电路该电路是将CPU输出的PWM信号进行放大 驱动IGBT开关工作 该电路和主电路紧密相连 是很重要 又容易出故障的一部分电路 第3章 控制电路的测量维修 1 驱动电路隔离放大 驱动放大电路 驱动电路电源 光耦隔离电路图中IC为PWM输出和驱动电
13、路的隔离电路 当驱动电路损坏不至于将故障扩大到PWM发生电路 V1为第一级放大 V2 V3为输出跟随器 提高输出能力 图中稳压管DZ使电源电压稳定在20V 注 隔离电路中的光电耦合器容易损坏 第3章 控制电路的测量维修 2 驱动电路和电源的连接电路作用 为驱动电路提供直流电源 该电路由一只5V稳压管取得5V电源 加在IGBT开关管的发射极上 使驱动信号在零时 保证IGBT控制极为5V的负电压 使管子可靠的截止 该电源需要4组 三个带浮地 一个直接接地 该电源由变频器的DC DC直流电源提供 第3章 控制电路的测量维修 3 驱动电路故障判断驱动电路损坏率比较高的是光电耦合器 光电耦合器损坏 开关
14、管没有驱动信号 没有输出 变频器输出电压不平衡 放大电路坏 可能造成开关管长通 使上下桥臂同时击穿 造成缺相 总之 开关电路坏一是造成开关电路不工作 缺相 二是造成开关管损坏 判断方法 用直流电压表测量三相输出端到直流母线的电压 哪一相电压较高 正常为1 2UPN 哪一相驱动电路可能有问题 第3章 控制电路的测量维修 4 实际电路 第3章 控制电路的测量维修 7 操作面板操作面版是采用接插件连接 接触不良 会引起个别功能消失 供电不良会引起黑屏 个别功能部件失灵 可能是按键接触虚 第3章 控制电路的测量维修 8 开路集电极输出端子该端子由隔离电路 与CPU隔离 因为使用的原因损坏率较高 一般属
15、于开路晶体管过流所致 判断较容易 因为其他几路如果是好的 只此一路有问题 可断定该只管子有问题 如果各只管子都有问题 则可能问题出在单片机 第3章 控制电路的测量维修 9 输出接点端子该端子是通过继电器的触点闭合或断开发信号 损坏原因多为触点烧联或接触不良 用万用表的电阻挡测量 不该导通导通 烧联 该导通不通 接触不良 第3章 控制电路的测量维修 10 单片机单片机又称CPU 是整个变频器的核心器件 如同人的大脑 输出各种控制信号和处理输入 检测等信号 CPU是集成电路 又经过层层保护 故障率很低 正常工作时的损坏率很低 雷击 变频器电源引起的过压 工作环境潮湿 静电感应等可能引起损坏 在故障
16、维修时 没有充分的理由 不要轻易怀疑单片机有问题 因为单片机有问题 就得换主板 第3章 控制电路的测量维修 11 外壳屏蔽的重要性1 屏蔽原理变频器的外壳必须接地 接地后变频器的内部电场变化不影响壳外 壳外电场变化不影响壳内 这就是为什么强调外壳必须良好接地 第3章 控制电路的测量维修 12 总结通过我们对变频器控制电路的分析 可以得出以下结论 1 变频器出现了保护跳闸 切断变频器的输入或输出 停止工作 重新工作需要复位 是被保护的电路出现了故障 变频器做出的反应 变频器保护不到的电路出现故障 变频器一般停机不跳闸 重新工作不需复位 2 一般变频器被保护的电路有 直流母线 电压异常 输出电流 包括直流母线电流和三相输出电流 模块的温度 风扇的转速等 上述几项是所有的变频器都有的保护设置 个别变频器根据自己的设计理念 还会增加一些其他的保护 总之 保护跳闸 可根据故障提示进行处理 第3章 控制电路的测量维修 3 非保护故障停机 变频器不报警 不跳闸 故障停机 属于变频器控制电路出现了故障 控制电路分为模拟控制端子和数字控制端子 一是这些端子的控制信号出现了问题 二是受到了电磁干扰 三是应
