第2章 变频器主电路的维修课件

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1、,变频调速维护、保养实用技术培训,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,思考题： 我们在使用变频器的过程中，如果有一天： 1.电动机工作无力、噪声大，变频器报输出缺相、过流等故障，查电动机无问题，下一步如何查变频器？ 2.变频器报输入欠压、缺相跳闸，查三相电压正常，下一步如何查变频器？ 3.变频器的主电路中容易出问题的有哪些器件，我们在不分解变频器的前提下，如何测量变频器主电路中哪一个器件出了问题？,第2章 变频器主电路的维修,2.1 主电路的作用 主电路是包括电源输入端子 R S T、输出端子U V W和制动、直流电抗器端子的内电路。 其作用为：将输入端三相

2、交流电变成直流电，再逆变成交流电的功率处理电路。 该电路在应用中，是故障率较高的部分电路。,第2章 变频器主电路的维修,2.1 主电路工作原理 2.1.1主电路结构 该电路是现在通用的低压变频器主电路图。不管什么品牌的变频器，其主电路结构基本如此。因为：整流电路和逆变电路是两个标准模块，没有变化的空间。,2.1.2 整流滤波电路 1.整流 VD1VD6整流二极管，完成将交流电整成直流电的工作。 整流原理：,第2章 变频器主电路的维修,1）整流波形 在整流过程中，电流总是从电压最高的相流到电压最低 的相。,第2章 变频器主电路的维修,第2章 变频器主电路的维修,2）整流电路减小电流谐波的措施 在

3、输入电路加入 交流和直流电抗 器，利用电感的 储能作用，可使 输入电流变得较 为平滑，减少谐 波，电抗器是变 频器的重要外选 件。,第2章 变频器主电路的维修,2.滤波 1）滤波电容 C1、C2；均压电阻：R1、R2 滤波作用：将整流后的直流电滤平。通过滤波电容，可以使直流电的平均值上升。最高可以达到波峰值。 2）充电限流电阻：RL 作用：限制接通瞬间的充电电流，保护整流二极管。当电容上充电电压上升到一定值后，继电器SL闭合，电路进入正常工作状态。,第2章 变频器主电路的维修,3.直流母线 直流母线就是整流后得到的正负电压的两条电源线，正电的一端叫正母线，负电的一端叫负母线。该母线有相应的外接

4、端子，连接制动电路，在故障测量时有着重要的作用。,第2章 变频器主电路的维修,2.1.3 制动电路 图中RB电阻和VTB是制动选件（外购），当电动机产生回馈电能，使UPN电压达到700V以上， VTB受控导通（由单片机控制），电动机产生的回馈电流流过制动电阻，将机械能转换成的电能通过RB电阻消耗，电动机得到制动力矩而停止。,第2章 变频器主电路的维修,1.制动电路的必要性 电动机变为发电机的条件是：当负载拖着电动机转动或因为电动机自身惯性转动：变频器有频率输出，并且输出频率低于电动机的转速。电动机变为发电机，向变频器回馈电能。 1）减速制动 为了使电动机尽快停止，变频器采用降速停机的方法。在降

5、速过程中，电动机的转速高于了变频器的输出频率，电动机变为发电机，将机械 能变为电能，这个电能由制 动电阻所消耗，使电动机 得到制动力矩而停止转动。,第2章 变频器主电路的维修,2）起重、升降设备制动 当负载重物下降时，拉着电动机转动，电动机将重物的动能转化为电能回馈给变频器。 没有回馈电能的场合，不用安装制动电阻。 3）风机 风机因为没有制动电阻， 要设置较长的频率下降 时间，以防产生回馈电 能。,第2章 变频器主电路的维修,2.1.4 解决回馈电能的其他方法 1. 公用直流母线 在多台变频器并联应用时，公用直流母线是消耗回馈电能的好方法。正常工作的条件是： 电路中消耗电能的变频器任何时刻消耗

6、掉的电能必须比此时释放电能的变频器释放的电能大，否则直流母线会过压跳闸。,第2章 变频器主电路的维修,解决方法： 错开变频器的制动时间，防止回馈能量集中。为了防止特殊情况下过压跳闸，在母线上安装制动电阻，该电阻是应急电阻，容量可选的小一些。,第2章 变频器主电路的维修,2. 采用回馈整流电路 1)用于整流原理,第2章 变频器主电路的维修,2）用于回馈 当直流母线上的电压超过了正常整流电压，6只开关管按照PWM调制原理开关工作，将回馈电能回馈电网。该回馈电路不论是整流还是处理回馈电能，交流电抗器是一个关键部件，它的电感量和储能特性关系到开关管的工作安全。,第2章 变频器主电路的维修,2.1.4

7、逆变电路 VT1VT6六只IGBT开关管相当于6只开关，闭合导通，打开截止。 开关规律：上下两只开关管为一相，当该相电流流出时，上桥臂管子导通，流进时，下桥臂管子导通，两管绝对不能同时导通，同时导通会造成管子损坏。,第2章 变频器主电路的维修,1. 逆变电路器件作用 1）6个IGBT开关管相当于6只开关，按照PWM波的导通要求，开通或关闭。 2）6只二极管起续流作用，因为变频器的负载是电动机，为感性负载，感性负载的电流和电压不同相位，会使IGBT产生反向电压，当产生反向电压时由续流二极管续流。,第2章 变频器主电路的维修,2.2 整流电路的维修 2.2.1 维修目的 1. 维修原因：变频器出现

8、了缺相、欠电压报警跳闸，变频器不能正常工作。 2. 故障原因：外电压缺相、整流管缺相、电容滤波不良、限流电阻RL损坏、继电器SL接触不良（损坏）等。,第2章 变频器主电路的维修,3. 维修方法：首先进行R、S、T电压、直流母线电压测量，用以鉴别问题是出在外电路还是变频器。 4. 测量顺序：先测量RST三相电压（测接线桩），如正常（三相都为380V，不缺相、不欠压），再测量直流母线电压（测接线桩），分负载测量和空载测量。,第2章 变频器主电路的维修,5. 问题初步判断： 1）如直流母线电压空载和负载时都在500V左右，整流滤波电路都没问题，问题出在检测电路（误报）。 2）如空载正常，负载时电压明

9、显下降（低于450V），整流电路或其他问题。 3）如空载电压较低，负载电动机不转，电压下降到十几伏，接触器坏。 4）直流母线无电压，限流电阻断。,第2章 变频器主电路的维修,2.2.2 具体损坏器件的外线测量 当我们在测量外电路的电压过程中，如果认为变频器的内部有的器件损坏，可利用测量外线电阻的方法进行确认，该方法很受现场工作者欢迎。在整流电路中，具体器件就是整流桥、滤波电容、制动组件（有时没有）、限流电阻和接触器。用测量直流电阻的方法可有效的确定上述器件的质量问题。 1. 测量表具：指针万用表的100或10挡，数字万用表的测晶体管挡。 2. 用指针万用表测量 （1） 确定整流管的好坏,第2章

10、 变频器主电路的维修,注意：指针万用表电阻挡的红表笔接内部电池的“”极；黑表笔接内部电池的“”极，在测量有极性器件时要注意。,第2章 变频器主电路的维修,黑表笔接R、S、T，红表笔接P， 测量上桥臂。表针摆动到刻度的3/5，正常，不摆动，断路；摆动到0，管子短路（该现象很少见，因短路电流很大，管子必然烧断）。由此可确定出VD1VD3哪个管子损坏。,第2章 变频器主电路的维修,红表笔接R、S、T，黑表笔接N， 测量下桥臂。表针摆动到刻度的3/5，正常，不摆动，断路；摆动到0，管子短路（该现象很少见，因短路电流很大，管子必然烧断） 由此可确定出VD4VD6哪个管子损坏。,第2章 变频器主电路的维修

11、,2）测量限流电阻的好坏 当继电器SL损坏，较长时间不能闭合，会造成直流母线电压低，变频器报欠压；限流电阻损坏； 制动电阻的制动选件短路损坏，造成启动时制动电阻并联在直流母线上，将限流电阻烧坏。 限流电阻根据变频器型号不同，有的安装在上母线，有的安装在下母线。,第2章 变频器主电路的维修,在测量整流管时，如果有一臂的三只整流管导通电阻明显增大，则限流电阻坏（限流电阻的正常值在500以下，变频器的功率越大，阻值越小）。,第2章 变频器主电路的维修,3）滤波电容的测量 滤波电容在电路中的损坏只有开路或容量下降（短路电容就爆炸了，没有测量的机会），一般用测量在线电阻的方法很难确定。但在测量整流管的导

12、通电阻时看到表针摆动，这是电容的充电效应。因为电容是多只并联，同时损坏的概率很小。,第2章 变频器主电路的维修,4）确定接触器的好坏 接触器的工作原理是线圈通电，触点吸合。如果线圈的驱动电源损坏，会造成触点不闭合。 判断方法： 开机时能否听到接触器闭合的声音；如果听不到闭合的声音，可能接触器驱动电源坏。 变频器报欠压，起机时频率上升到13Hz时就不再上升，电动机没有输出电流，用电压表测量直流母线电压很低（十几伏几十伏）。可判断为接触器不吸合。,第2章 变频器主电路的维修,2.3 逆变电路的维修 2.3.1 维修目的 1. 维修原因：变频器输出出现了缺相、过流、电动机异常报警跳闸，变频器不能正常

13、工作等。 2. 故障原因：电动机有问题，造成过流；变频器逆变电路有问题，造成缺相、输出电压不平衡等。,第2章 变频器主电路的维修,3. 故障初步确认：首先进行U、V、W电压测量，根据测量数据，进行正确判断。 1）变频器输出三相电压平衡，变频器没问题。 2）缺相，变频器一个桥臂的开关管损坏。哪一相缺相，对应的那一路上下桥臂开关管损坏。 3）如输出电压不平衡，去掉电动机，仍不平衡，变频器不平衡相的桥臂开关管性能不良或有一只开关管已经损坏。,第2章 变频器主电路的维修,4.测量6只逆变开关管的好坏 将变频器输出频率调到3Hz左右，万用表打到500V直流挡，：分别测量：P-U、P-V、P-W及U-N、

14、V-N、W-N之间的直流电压。 管子正常时，测出的电压应为1/2UPN，如果哪路电压偏高，则那路IGBT开路或开关不良。,第2章 变频器主电路的维修,2.3.2 IGBT测量 在逆变电路中，具体器件就是IGBT和二极管，首先介绍IGBT的工作原理和好坏判断。 二极管具有单向导电性，好的IGBT怎么测量都不通。,第2章 变频器主电路的维修,独立测量：将独立的IGBT（管子没有接到电路中），用万用表的10k挡，黑表笔接C极，红表笔接E极，用手指短路C、G极，表针摆动，管子是好的。,第2章 变频器主电路的维修,“BSM10GD120DN2” IGBT功率模块管脚图,对应模块测量 IGBT好坏,第2章

15、 变频器主电路的维修,2.3.4 测量直流电阻确定某个器件的损坏 在逆变电路中，具体器件就是逆变桥。 1. 测量表具：指针万用表的100或10挡，数字万用 表的测二极管专用挡。 2. 测量方法：测量输出端子U、V、W到直流母线端子P、 N 之间的直流电阻。可确定VD7VD12续流二极管的好 坏。,第2章 变频器主电路的维修,3.测量上桥臂 在电路中，IGBT短路的可能性很小，因为一旦短路，强大的电流会很快将其烧断。所以IGBT在电路中损坏是以开路居多。因为IGBT开路对测量6个续流二极管没有影响，所以可以用测量整流管的方法测量6个续流二极管。 测量上桥臂： 黑笔接UVW接线桩， 红笔接P点接线

16、桩， 表针摆动到刻度 的3/5，正常， 不摆动，断路。,第2章 变频器主电路的维修,4. 测量下桥臂 红表笔接UVW接线桩，黑表笔接N点接线桩。表针摆动到刻度的3/5，正常，不摆动，断路；摆动到0，管子短路（该现象很少见，因短路电流很大，管子必然烧断） 5. 结果分析 上、下桥臂只要 续流管开路，开 关管也坏；续流 管不坏，开关管 有的也坏。,第2章 变频器主电路的维修,本章总结： 1. 本章最大的特点是通过测量变频器的外端子确定变频器的内部故障，省事、省时、便于操作，对变频器没有损害，可操作性强。 2. 测量中只用到电压和电阻的基本知识，任何电工都可以操作。,第2章 变频器主电路的维修,主电路测量图,第2章 变频器主电路的维修,敬请提出建议， 谢谢大家！,