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1、施耐德 ATV31H 系列通用变频器常见故障摘要：施耐德变频器在印染行业的设备中使用得较多，我公司 使用了数百台。由于使用环境比较恶劣，变频器故障率很高，最多时 一天损坏十几台。施耐德变频器资料很少，图纸更是少见。本文对施 耐德 ATV31H 系列变频器基本原理和常见故障进行简要分析。文章 中所有原理图均为本人实测绘制。关键词:变频器 模块 故障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
2、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）。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=1.35XUi三相电源的线电压为380V，则全波整流后的平均电压为Ud=1.35XUi=1.35X380=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
3、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 号电容配置见下表：变频器型号变频器功率电容容量（UF）电容数量（只）总容量（uF）ATV31H075N4A0.75KW3902780ATV31HU15N4A1.5KW55021100ATV31HU22N4A2.2KW55021100ATV31HU55N4A5.5KW39083120ATV31HU75N4A7.5KW55084400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
4、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
5、，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6Xn只，5.5KW n=2,7.5KW 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ATV31H075N4AFP10R12YT3Infineon（
6、英飞凌）、eupec（优派克）ATV31HU15N4AFP15R12YT3Infineon（英飞凌）、eupec（优派克）ATV31HU22N4AFP15R12YT3Infineon（英飞凌）、eupec（优派克）ATV31HU55N4ASkiip 31NAB125T12SEMIKRON （德国西门康）ATV31HU75N4ASkiip 32NAB125T12SEMIKRON （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
7、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UC
8、3842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
9、变换匹配，再从IC102输出到PCI、PC2、PC3光耦对信号隔离放大， ZD111、ZD121、ZD131 为 18V 稳压管，是PCI、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0.75KW1.5KWR21、 R22、 R2375mQ43m QR117、 R1127、 R137、 R1732
10、21 (220Q)121 (120Q)R112、 R123、 R132221 (220Q)121 (220Q)IGBTFP10R12YT3FP15R12YT3C1A、 C2A390 卩 F/420V550 卩 F/420V根据上表只要将0.75KW的变扌烦器按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、D4
11、62(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
12、)、D142、D152、D162(A6)组成的 保护线路分别送到IGBT模块的上下桥。TO CN21 10. .图45.5KW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: 390 UF/420VX8 只，7.5KW 的模块型号为：Skiip 32NAB125T12,电容 为：550 UF/420VX8 只。施耐德ATV31系列变频器常见故障实例分析(l)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
13、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。(2)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
14、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：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 S0T23。主要参数为：
15、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
