施耐德变频器维修实例祥解

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1、施耐徳变频器维修实例祥解时间：2021.03.07创作：欧阳德线路原理分析：1主回路施耐德ATV31H系器品种比较多，下边从ATV31和ATV58这两款变频器入手，引导学习 施耐德变频器维修技巧。、ATV31变频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 ）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=1.35xUi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=1.35

2、x380=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）ATV31H075N4A0.75KW3902780ATV31HU15N4A1.5KW55021100ATV31HU22N4A2.2KW55021100ATV31HU55N4A5.5KW39083120ATV31HU75N4A7.5KW55084400有

3、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

4、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 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

5、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（英飞凌）、 eupec （优派克）ATV31HU15N4AFP15R12YT3Infineon（英飞凌）、 eupec （优派克）ATV31HU22N4AFP15R12YT3In fi neo n（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

6、/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MJ N7223DL1-50 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

7、+ 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

8、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、ZD131 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GBT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

9、1.5KW的元器件不同的参数列 表如下：元件位置号0.75KW1.5KWR21、 R22、 R2375mQ43mQR117、 R1127、 R137、R173221 (220 Q)121 (120Q)R112、 R123、 R132221 (220Q)121 (220 Q)IGBTFP10R12YT3FP15R12YT3C1A、 C2A390 |1 F/420V550 |1 F/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。下桥的PWM信号从DSP输出到IC101(TD62930F)

10、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)

11、 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45.5KW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：39 0pF/420Vx8 只，7.5KW 的模块型号为：Skiip 32NAB125T12, 电容为：550pF/420Vx8 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：A

12、TV31H全系列故障现象：由于气候潮湿，变频器又在高温、高 湿、飞绒多的环境中使用，使用三年以上的施耐德变频器有近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：从市场购买，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.

13、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：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(

14、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：lc=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FA13

15、842N。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(F65 J)又烧毁