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1、施耐德 ATV31变频器常见故障作者：佚名日期：2011年01月13日来源：本站原创 浏览： 251 次 我要评论(0)施耐德 ATV31H 系列通用变频器 常见故障维修交流变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术，既要处理电能的转换，又要处理信息的收集、变换和传送，因此它的共性技术分成功率转换和弱电控制二部分。印染企业是高能耗单位，由于变频器节电效果显著，调速方便，输出特性好等优点，目前被广泛应用。现就本公司应用最多的施耐德 ATV31H 系列变频器的原理和常见故障作如下介绍： 线路原理分析：1.主回路施耐德 ATV31H 系列通用变频器采用的是交 -直-交电压型变频方式，其主回路包括
2、整流线路、滤波及储能线路、能耗制动、直-交逆变由以下几个部分组成（其原理图见图1） 。图1整流部分 三相整流部分由六只整流管组成整流桥，将电源的交流电全波整流成直流，如果电源的电压为 Ui，则全波整流后平均直流电压 Ud 的大小为：Ud=1.35Ui三相电源的线电压为380V ，则全波整流后的平均电压为Ud=1.35Ui=1.35380=513V由于施耐德 ATV31H 系列整流器均在模块内部，损坏后只能整体更换。整流器的好坏可以用万用表电阻挡测量。滤波部分电容 C1和 C2是将整流后的脉动直流电滤平电压纹波并储能。变频器功率越大所配备的电容容量越大。施耐德 ATV31变频器的部分型号电容配置
3、见下表：变频器型号变频器功率电容容量（F）电容数量（只）总容量（F）ATV31H075N4A0.75KW390 2 780ATV31HU15N4A1.5KW550 2 1100ATV31HU22N4A2.2KW550 2 1100ATV31HU55N4A5.5KW390 8 3120ATV31HU75N4A7.5KW550 8 4400有如下情况时，要检查电容是否损坏：当容量下降到80%时就要更换电容。使用四年以上的变频器要检查容量是否下降。滤波前的整流桥损坏后，有交流电直接进入了电容器，要检查电容器有没有损坏。分压电阻损坏后，由于分压不均，要检查电容器有没有损坏。外包绝缘损坏后，要检查电容器
4、有没有损坏。由于在变频器合上电的瞬间，滤波电容器的充电电流很大，易损坏整流器。为了保护整流器，在电路中串接了 R1A 和 R1B,以限制电容器的冲电电流，当电容器上充电电压达到一定程度时，继电器 RY1吸合，继电器触点接通短接 R1。制动部分由于异步电动机在再生制动减速过程中，再生能量存储于滤波电路的电容器中，使直流母线的电压上升，为了释放制动能量在模块中使用了一只IGBT 管。通过控制 IGBT 管的导通程度可以设置制动时间，由于设备的需要，电机必须在规定的时间内停车，施耐德 ATV31系列设置了直流注入停车。此功能可以通过菜单设定。逆变部分逆变部分采用六只（或6n 只，5.5KW n=2,
5、7.5KW n=3,n 根据功率大小决定）IGBT 管和续流二极管组成，由上桥推动和下桥推动线路控制六只 IGBT管的开关顺序和导通时间，将滤波后的直流电转换成频率和电压都可以变化的交流电。输出频率和输出电压的调节均由逆变器按 PWM(Pulse Width Modulation)方式来完成。施耐德 ATV31系列变频器部分型号使用模块一览表：变频器型号IGBT 模块型号模块生产厂家ATV31H075N4AFP10R12YT3 Infineon(英飞凌) 、eupec(优派克)ATV31HU15N4AFP15R12YT3 Infineon(英飞凌) 、eupec(优派克)ATV31HU22N4
6、AFP15R12YT3 Infineon(英飞凌) 、eupec(优派克)ATV31HU55N4ASkiip 31NAB125T12 SEMIKRON (德国西门康)ATV31HU75N4ASkiip 32NAB125T12 SEMIKRON (德国西门康)2.控制回路控制回路主要包括 DSP(CPU)、检测传感电路、电压/电流检测电路控制信号的输入输出电路、IGBT 上下桥驱动电路、各种保护电路、开关电源。开关电源（注：为5.5KW/7.5KW 电源）施耐德变频器的辅助电源采用开关电源，具有体积小、功耗低、效率高等优点。电源输入为主回路直流母线电压约513V 。通过脉冲变压器的隔离变换和变压
7、器副边的整流滤波可以得到多路直流电压输出。其中+12V、-12V、+5V 共地， +12V 采用 TA78M12S 三端稳压集成电路， -12V 采用TA7912S 稳压， +5V 采用 MJN7223DL1-50稳压。电源震荡采用FA13842F,12V 给传感器、运放等电路供电，+5V 给 DSP 以及数字电路供电。相互隔离的四路+18V 给 IGBT 模块的上下桥驱动供电。下图为本人实测的5.5KW(7.5KW)开关电源图（图2） 。需要注意的是当 FA13842F 损坏时，使用UC3842不能代换。施耐德 ATV31系列变频器开关电源可靠性较高，在已经维修的上百台中，只有一台开关电源损
8、坏。图2DSP（数字信号处理器）施耐德 ATV31H 系列变频器采用的 DSP 为日立公司的80脚的HD64F2612(0.75KW3KW) 和 HD64F2618(5.5KW7.5KW), 主要完成电压、电流、温度采样、六路 PWM 输出，各种故障报警输入输出，电压电流频率设定信号输入等。电机控制算法的运算等功能。IGBT 的上下桥驱动0.75KW2.2KW 变频器上下桥原理图见图3。上桥的 PWM 信号分别从DSP 的23、30、32脚输出到 IC102(TC7W14FU)反相整形以及阻抗变换匹配，再从 IC102输出到 PC1、PC2、PC3光耦对信号隔离放大，ZD111、ZD121、Z
9、D131为18V 稳压管，是 PC1、PC2、PC3的输出保护，D113、D123、D133、D111、D121 、D132(A6) 、ZD112、ZD122、ZD132(16V 稳压管) 组成 IGBT 的上桥输入保护线路。0.75KW 和1.5KW 的 DSP 以及软件都相同，线路全部相同只是桥驱动部分有部分元件的参数不同。现将0.75KW 和1.5KW 的元器件不同的参数列表如下：元件位置号 0.75KW 1.5KWR21、 R22、 R23 75m 43mR117、 R1127、R137、R173221（220）121（120）R112、 R123、R132 221（220）121（2
10、20）IGBT FP10R12YT3FP15R12YT3C1A、 C2A 390F/420V 550F/420V根据上表只要将0.75KW 的变频器按1.5KW 的变频器的参数进行修改，0.75KW 就可以成为1.5KW 变频器。根据上表改制了几台使用效果良好。 图3下桥的 PWM 信号从 DSP 输出到 IC101(TD62930F)的4、5、6脚，进行隔离放大。从 IC101的9、10、12、13、15、16脚输出通过ZD142、ZD152、ZD162(16V 稳压管) 、D442 、D452、D462(A6)组成的保护线路输入到模块的 IGBT 下桥。5.5KW/7.5KW 的上下桥驱动
11、线路见图4。从 DSP 输出的 PWM 信号分别送到 IC102（SN74HC14ANSR）的9、13、3、11 、1、5脚，其中9、13、3脚为上桥驱动信号，11、1、5脚为下桥驱动信号。经过六反相器整形放大后分别从8、12、4脚输出上桥信号，从10、2、6脚输出下桥驱动信号。分别送到PC1、 PC2、 PC3(HCNW3120)和 PC4、PC5、PC6(HCPL-3120) 光耦隔离输出。再经过由 D112、D122 、D132(A6)、ZD171、ZD172 、 ZD173(15V 稳压管)、D142、D152、D162(A6)组成的保护线路分别送到 IGBT 模块的上下桥。图45.5
12、KW 和7.5KW 的变频器软件相同，线路相同。只有模块和储能电容参数不同，5.5KW 的模块型号为：Skiip 31NAB125T12,电容为：390F/420V8只，7.5KW 的模块型号为：Skiip 32NAB125T12,电容为：550F/420V8只。施耐德 ATV31系列变频器常见故障实例分析INF 故障报警机器型号：ATV31H 全系列故障现象：由于本地气候潮湿，变频器又在高温、高湿、飞绒多的环境中使用，使用三年以上的变频器有近80%的都会出现此报警，当出现此类故障报警后，面板按键不起作用。故障原因：施耐德 ATV31H 系列变频器使用了薄膜面板，当显示 “INF”故障时，薄膜
13、按键都不起作用。我们从显示板上拔出薄膜插线，用万用表测量可以知道第二根线与第七根线已经断路。薄膜无法修复。维修办法：经与施耐德维修站联系，薄膜面板每根60元。由于损坏量大，从节约角度出发，不更换薄膜。我们找到显示板上的 CN11插座从 PCB 面用导线直接将2脚与7脚连接，故障消失。OLF 故障报警机器型号：ATV31HU22N4/2.2KW 变频器故障现象：机器运转一段时间后停机保护，面板显示“OLF”。查阅厂家手册是，变频器温度太高。维修方法：经过观察是24V 的风扇不转，检查24V 电压正常，更换后机器恢复正常。OLF 故障报警机器型号：ATV31HU22N4/2.2KW 变频器故障现象
14、：机器运转一段时间后停机保护，面板显示“OLF”。维修方法：经过观察24V 风扇不转，检查风扇端口无 24V。实绘原理图见图5。风扇的控制信号来自 DSP 的79脚，经过 PC81(TLP721F)光耦来控制Q81(RSK)的导通风扇插座 +24V 输出。用万用表检查+24V 电源电压正常，检查 Q81的基极控制电压正常。测量 Q81(RKS)损坏。经查贴片元件手册得知RKS 的型号为 BFP194。极性为 PNP,封装为 SOT23。主要参数为：Ic=100mA、 Ib=10mA、Uceo=15V、Ucbo=20V、Uebo=3V。由于无法购买到原件，试用9012代换，机器正常，9012的温
15、升正常。无显示机器型号：ATV31HU75N4/7.5KW 变频器故障现象：面板无显示，控制端口无+10V、+24V。维修方法：开关电源实测原理图见图6。检测线路时 R68有明显烧焦的痕迹，查 Q1(K1317)已经击穿，R70A、D23、R70B 、IC14损坏。经更换元件后，机器恢复正常。特别需要注意的是 UC3842不能直接代换 FA13842N。分析该机损坏原因是板面的毛衣太多，加之湿度太大引起高压击穿。无显示机器型号：ATV31HU55N4/5.5KW 变频器故障现象：面板无显示，控制端口无+10V、+24V。维修方法：拆开线路板后，有明显的焦味，目测 D16已经烧焦。风扇线路原理图
16、见图7用万用表测量 C35两端短路，当检查到 C83(1UF)贴片电容时，电容短路。更换后故障排除。无显示机器型号：ATV31HU22N4/2.2KW 变频器故障现象：面板无显示，控制端口无+10V、+24V。维修方法：拆开线路板后，有明显的焦味，目测 D16已经烧焦。更换D16（F65J ） ，未插24V 风扇，机器正常。插上风扇后，显示正常，但启动电动机后，风扇开始运转，有明显的焦味，接着显示消失。打开线路板后，发现 D16(F65J)又烧毁，怀疑 D16电流太小。更换大电流二极管，通电试机，还是烧毁 D16。根据图5检查外围线路正常，考虑风扇是否电流过大，改用0.1A/24V 的风扇（原是0.24A/24V 的风扇） ，接通线路后还是烧毁 D16,维修陷入绝境。后来考虑到风扇不运转时+24V 正常，风扇运转
