所谓的驱动板,就是主要集成了驱动IGBT电路的信号放大板,驱动电路的作用,就是把CPU主板的6个PWM信号,经过光耦隔离以及放大后,来控制IGBT模块完成逆变功能,它包含了隔离电路,放大电路和驱动的电源电路。而且上三桥的驱动是独立的电源,而下三桥的驱动是以一个公用的电源,驱动电路有问题,一般是某路导通性能变差,或者烧了光耦,阻容之类的器件,或者是驱动电源电压不正常,这样会造成IGBT的通断有问题,从而引起三相电压输出不平衡,只要炸了IGBT模块,或者是三相不平衡,或者过流之类的问题,都要检查和修理驱动板,请关注:容济点火器
驱动电路常见的表征是三相电压电流不平衡和输出缺相,如果一个变频器的快熔烧掉了,或者IGBT坏了,不要直接上新的配件,这时候需要检查驱动电路,看看有没有打火或者变色的外表。只要WVW三相输出不平衡,或者低频时候有抖动,启动还有过流过载报警之类,一定要认真检查驱动板了。在确定驱动板正常情况下,需要上IGBT模块时候,需要把P脚从母线上断开,中间串联几个大灯泡做限流电阻通电保护了。
驱动电路有问题,一般都会看到明显的损坏痕迹的,比如电容电容三极管甚至电路板,会有爆裂,断线和变色等异常,在没有完整电路图前提下,一般使用简单的测量比较来检查,如果有一块正常的板子来对比是的,如果没有也要在不同回路里边单独做比较。可以简单清理脏的灰尘和污渍,如果发现明显的烧断元件,直接更换,有断线的地方,可以直接修补焊接回来。光耦可以拆下来,离线进行测量判断好坏,有条件的,还可以在不装IGBT的情况下,用示波器来测量各路驱动信号的输出波形,对比脉冲的幅值和相位这些。而且市场上光耦不好买质量好的,很多时候需要更换多次来筛选判断。
怀疑驱动电路不正常,可以先把IGBT和驱动电路断开,利用万用表电阻表简单测量6路驱动电路的阻值是否一致,有些变频器的电阻值可能不一定一样哦,像日系的富士三菱就有差异,所以只能做参考。然后通电测量电压,一般正常的直流电压大概是10伏,驱动后大概2-3伏,如果都比较均衡,才可以重新装上IGBT模块。
这是台达一款变频器的U相的上桥臂的驱动电路,GU和EU分别是脉冲信号输出,它们分别接到IGBT模块的GE两端,修理时候,驱动板子和主电源已经脱开了,通过在虚线框外加测量电路来出来,上电后,通过启动和停止,在mn两点里边串联了250毫安的电流档,然后利用上一个3W15欧姆的电路来构成回路,分别测量各个驱动回去的驱动电流,正常是150毫安左右,如果有某路才50毫安,装机有一定会报警OC过电流了,这就是驱动能力不足引起的。后来检查发现,是电解电容DC41容量下降造成的,更换后就解决问题了。
上边是西门子6SE70变频器烧了一个IGBT坏掉了,所以需要简单检查驱动电路板是否正常,简单测量电压和电阻后,不敢直接送电试机,也不太方便在直流母线上串联灯泡限流,后通过X9端加一个24伏电压,然后直流母线也供应24伏直流电压,设置P372=1,然后测量输出电压,基本上是平衡的,接着带一个小功率80瓦的三相380伏小电机,工作在1.5赫兹,也是正常,后才恢复正常供电,空转正常,接着上负载,也是平衡的。
在诊断过程中应借助一些和变频器自诊断系统综合分析。询问用户变频器的故障现象和查看变频器指示等情况,包括故障发生前后外部环境的变化。例如,的异常波动、负载的变化等。 1、根据用户的故障描述,分析可能造成此类故障的原因。 2、打开被维修的设备,确认被损坏的部位,分析维修恢复的可行性。 3、根据被损坏器件的工作位置,通过阅读电路,分析电路工作原理,从中找出损坏器件的原因,以及一些相关的电路。 4、寻找相关的器件进行替换。 5、在确定所有可能造成故障,所有原因都排除的情况下,通电进行实验,在做这一步检查的时候,一般要求所有的外部条件都具备,并且不会引起故障的进一步扩大。 6、在检修设备工作正常的情况下,就可以进入系统测试。
过电压现象在在调试与使用过程中经常会遇到。过电压产生后,变频器为了防止内部电路损坏,其过电压保护功能将动作,使变频器停止运行,导致设备无法正常工作。因此必须采取措施消除过电压,防止故障的发生。由于变频器与电机的应用场合不同,产生过电压的原因也不相同,所以应根据具体情况采取相应的对策。
一、过电压的产生与再生制动
所谓变频器的过电压,是指由于种种原因造成的变频器电压超过额定电压,集中表现在变频器直流母线的直流电压上。正常工作时,变频器直流部电压为三相全波整流后的平均值。若以380V线电压计算,则平均直流电压Ud=1.35U线=513V。
在过电压发生时,直流母线上的储能将被充电,当电压上升至700V左右时,(因机型而异)变频器过电压保护动作。造成过电压的原因主要有两种:过电压和再生过电压。电源过电压是指因电源电压过高而使直流母线电压超过额定值。而现在大部分变频器的输入电压最高可达460V,因此,电源引起的过电压极为少见。
本文主要讨论的问题是再生过电压。产生再生过电压主要有以下原因:当大GD2(飞轮力矩)负载减速时变频器减速时间设定过短;电机受外力影响(风机、牵伸机)或位能负载(、起重机)下放。由于这些原因,使电机实际转速高于变频器的指令转速,也就是说,电机转子转速超过了同步转速,这时电机的转差率为负,转子绕组切割旋转磁场的方向与状态时相反,其产生的电磁转矩为阻碍旋转方向的制动转矩。所以电动机实际上处于发电状态,负载的动能被“再生”成为电能。
再生能量经逆变部续流对变频器直流储能充电,使直流母线电压上升,这就是再生过电压。因再生过电压的过程中产生的转矩与原转矩相反,为制动转矩,因此再生过电压的过程也就是再生制动的过程。换句话说,消除了再生能量,也就提高了制动转矩。如果再生能量不大,因变频器与电机本身具有20%的再生制动能力,这部分电能将被变频器及电机消耗掉。若这部分能量超过了变频器与电机的消耗能力,直流回路的电容将被过充电,变频器的过电压保护功能动作,使运行停止。为避免这种情况的发生,必须将这部分能量及时的处理掉,同时也提高了制动转矩,这就是再生制动的目的。
二、过电压的防止措施
由于过电压产生的原因不同,因而采取的对策也不相同。对于在停车过程中产生的过电压现象,如果对停车时间或位置无特殊要求,那么可以采用延长变频器减速时间或自由停车的方法来解决。所谓自由停车即变频器将主开关器件断开,让电机自由滑行停止。
如果对停车时间或停车位置有一定的要求,那么可以采用直流制动(DC制动)功能。直流制动功能是将电机减速到一定频率后,在电机定子绕组中通入直流电,形成一个静止的磁场。电机转子绕组切割这个磁场而产生一个制动转矩,使负载的动能变成电能以热量的形式消耗于电机转子回路中,因此这种制动又称作能耗制动。在直流制动的过程中实际上包含了再生制动与能耗制动两个过程。这种制动方法效率仅为再生制动的30-60%,制动转矩较小。由于将能量消耗于电机中会使电机过热,所以制动时间不宜过长。而且直流制动开始频率,制动时间及制动电压的大小均为人工设定,不能根据再生电压的高低自动调节,因而直流制动不能用于正常运行中产生的过电压,只能用于停车时的制动。
对于减速(从高速转为低速,但不停车)时因负载的GD2(飞轮转矩)过大而产生的过电压,可以采取适当延长减速时间的方法来解决。其实这种方法也是利用再生制动原理,延长减速时间只是控制负载的再生电压对变频器的充电速度,使变频器本身的20%的再生制动能力得到合理利用而已。至于那些由于外力的作用(包括位能下放)而使电机处于再生状态的负载,因其正常运行于制动状态,再生能量过高无法由变频器本身消耗掉,因此不可能采用直流制动或延长减速时间的方法。
再生制动与直流制动相比,具有较高的制动转矩,而且制动转矩的大小可以跟据负载所需的制动力矩(即再生能量的高低)由变频器的制动单元自动控制。因此再生制动较为适用于在正常工作过程中为负载提供制动转矩。
三、再生制动的方法:
1.能量消耗型:
这种方法是在变频器直流回路中并联一个制动电阻,通过检测直流母线电压来控制一个功率管的通断。在直流母线电压上升至700V左右时,功率管导通,将再生能量通入电阻,以热能的形式消耗掉,从而防止直流电压的上升。(http://www.diangon.com版权所有)由于再生能量没能得到利用,因此属于能量消耗型。同为能量消耗型,它与直流制动的不同点是将能量消耗于电机之外的制动电阻上,电机不会过热,因而可以较频繁的工作。
2.并联直流母线吸收型:
适用于多电机传动系统(如牵伸机),在这个系统中,每台电机均需一台变频器,多台变频器共用一个网侧变流器,所有的逆变部并接在一条共用直流母线上。这种系统中往往有一台或数台电机正常工作于制动状态,处于制动状态的电机被其它电动机拖动,产生再生能量,这些能量再通过并联直流母线被处于电动状态的电机所吸收。在不能完全吸收的情况下,则通过共用的制动电阻消耗掉。这里的再生能量部分被吸收利用,但没有回馈到电网中。
3.能量回馈型:
能量回馈型的变频器网侧变流器是可逆的,当有再生能量产生时,可逆变流器将再生能量回馈给电网,使再生能量得到完全利用。但这种方法对电源的稳定性要求较高,一旦突然停电,将发生逆变颠覆。
四、再生制动的应用
一条化纤长丝牵伸生产线,由三台牵伸机组成,分别由三台电机驱动。一辊电机功率22KW、4极,采用蜗杆减速器,速比为25:1;二辊电机功率37KW、4极,蜗杆减速器,速比16:1;三辊电机功率45KW,采用圆柱齿轮减速器,速比6:1。电机分别采用华为TD2000-22KW三垦IHF37K,45K变频器驱动。三台变频器根据牵伸比及速比采用比例控制。它的工作过程是这样的:丝束绕在一辊、二辊、三辊上,由变频器控制三辊之间不同的速度对丝束进行牵伸。
开车调试时因牵伸比小,丝束总旦较低,系统开车正常。在投产一段时间后,由于工艺调整,增大了牵伸比及丝束总旦,(牵伸比由工艺决定,总旦通俗的说,就是丝束的粗细及根数多少,总旦越高,丝束越粗。牵伸倍数或总旦越大,三辊对二辊、一辊的拖力越大。)这时出现了问题。开车时间不长,一辊变频器频繁显示SC(过电压防止),
二辊变频器偶尔也有这种现象。时间稍长,一辊变频器保护停机,故障显示E006(过电压)。通过对故障现象进行仔细的分析,得出以下结论:由于一辊与二辊之间的牵伸比占总牵伸倍数的70%,而二辊、三辊电机功率均大于一辊,因此一辊电机实际工作于发电状态,它必须产生足够的制动力矩,才能保证牵伸倍数。二辊则根据工艺状况工作于电动与制动状态之间,只有三辊为电动状态。
也就是说,一辊变频器若不能将电机产生的再生能量处理掉,它就不能产生足够的制动力矩,那么将会被二辊“拖跑”。被“拖跑”的主要原因在于变频器为防止过电压跳闸而采取的自动提高输出频率的功能(即“SC”失速防止功能)。
变频器为了降低再生能量,将会自动增加电机转速,试图降低再生电压,但是因再生能量过高,所以并不能阻止过电压的发生。因此,问题的焦点是必须保证一辊、二辊电机具有足够的制动力矩。增加一辊、二辊电机及变频器容量可以达到这个目的,但这显然是不经济的。而将一辊、二辊产生的过电压及时处理掉,不让变频器的直流电压升高,也能够提供足够的制动力矩。
由于在系统设计时未考虑到这点,采用共用直流母线吸收型或能量回馈型的方法已不可能。经仔细论证,只有采用将一辊、二辊变频器各增加一组外接制动单元的方案。经计算选用了两组华为TDB-4C01-0300制动组件。开车后两组制动单元电阻尤其是一辊制动阻工作频率非常之高,说明我们的分析是正确的。整个系统运行近一年,再也没有发生过过电压现象。