1、确定的故障范围
在实际经验检修中,一般在没有变频器电路原理图情况下,变频器多由主电路元件的损坏造成。对于主回路部分首先应判断故障范围,给变频器上电,测量直流母线电压值是否等于输入电压有效值的1.35倍。若电压正常可分判断逆变部分故障,否则可能是整流功率元件、预充电回路或滤波等元件损坏。
对于少数内部有的变频器,接触器是直流母线预充电部分,其启动是由变频器上电后,自检测无故障报警信号和给定“启动”信号后才启动接触器。接触器如果不启动没有直流母线电压,就无法判断故障范围。首先,模拟给定逆变部分“无故障”反馈信号和外部启动信号,人为让接触器吸合,可测量到直流母线电压,根据直流电压大小判断故障范围,方法同上。注意启动预充电接触器前,给定的信号有时是脉冲触发信号而不是电平信号。
2、整流单元静态检测
判断整流部分某个功率元件损坏方法是利用整流元件的单向导电性,在静态下正、反阻值正常时应不同,具体方法如下:
整流部分的三相桥式整流电路可能是整流、可控硅半控整流、可控硅全控整流或是igbt整流。不管是哪种方式,三相整流电路是对称的,则静态测试阻值结果应符合对称原则,即在静态下三相输入或输出端相对直流母线正、负极正反测试值应是对称的。选择的“二极管”档。
(1)第一步,将红表笔接直流母线正极,黑表笔分别接输入三相接线端处,3个测试值应该是相同的。再反过来,将黑表笔接直流母线正极,红表笔分别接输入电源三相接线处,3个测试值也应该是相同的。若采用二极管整流桥进行整流导通时万用表显示0.4~0.6v,反向截止时显示无穷大。如果三相测量值偏差较大,或是某相正反测量值相近或相同,则此二极管元件损坏。
(2)第二步,将红表笔接直流母线负极,黑表笔分别接输入电源三相接线处,3个测试值应该是相同的。再反过来,将黑表笔接直流母线负极,红表笔分别接输入电源三相接线处,3个测试值也应该是相同的,对于预充电回路设计在整流桥后的,这样操作就可同样判断整流桥负半周3个整流元件的好坏(对于12脉波整流桥测试方法同上)。
注意:对于预充电回路设计在整流回路之前的,是采用可控硅半控或全控桥整流,测试结果应有一相与其他两相正反电阻测试值不相同,也就是说有一相实际是测试的二极管预充电回路的电阻值。
3、逆变单元静态检测
对于6脉波触发的三相逆变桥原理也是利用每个逆变igbt模块内都并联一个续流二极管,静态下存在单向导电性,测量方法同整流桥检测方法相同,就是直流母线正、负极对三相输出点的测试值进行比较,应三相测试值相同。元件单相导通时万用表显示0.3~0.4v,反向截止时显示无穷大。主回路短路故障也有可能是保护功率元件的压敏电阻异常所致,造成经常损坏功率元件。
4、控制电路检测
控制电路的检测方法以acs800-04为例,变频器加电后观察aint主板上信号灯v204亮绿灯表示+5v正常、v309亮红灯表示防误起保护处于on状态、v310亮绿灯表示igbt门极驱动正常,rmio外部信号接口板上红灯亮表示故障、绿灯亮表示电源+24v正常。最后用检测每个功率元件的触发极是否有触发信号,一般正常有5v电压触发。没有信号灯的电路板(rint主电路接口板、rrfc滤波板、rvar压敏电阻板等)可以静态测试可能损坏元件的阻值,进行粗略判断,也不防换块同型号电路板试试。通常情况下,控制板上应该是绿灯正常,亮红灯表示有故障。
5、常见故障检测
控制电路常出现故障较多的是电源板,检查其输出应有+24v、+5v、±15v或±12v等电源,若某相电压不正常应仔细检查其供电负载和电源板本身;若出现“过流报警”信号应检查igbt模块或电流部分。霍尔电流传感器电源一般是双电源供电,其输出是0~10v或4~20am标准信号,随负载电流变化而变化;若有“高温报警”通常是风机故障或测温元件损坏,测温元件一般安装在散热器上或内置于igbt模块中,其通常采用负温度系数(ntc)电阻,常温静态下测试时承高阻值;若出现“直流母线过压”信号应检查电源电压、电压和制动斩波器部分,因负载工作不稳定时常发生;有的变频器内部工作的直流电源有两路,一路由输入电压降压整流产生,另一路是采样直流母线电压经串电阻降压或直流斩波得到。
检修作业前应注意安全,建议有专人监护,确保人身、设备安全,不要人为将故障扩大。切忌将变频器的输入输出端接反,否则直接损坏变频器;在检修过程中注意变频器停电后直流母线上会有高压,应等待5分钟以上,方可触摸,或者人为对电容放电,按电容放电标准安全作业,放完电后方可继续作业;变频器在通电待机状态下或已启动在给定零转速状态下,其输出端三相对地都有直流200v左右高压,请注意人身安全;在对控制板检测时建议不要用手触摸板上集成芯片的管脚,以防静电损坏集成芯片,造成不必要的损失。
变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变 交流)、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。它是一种控制交流电机运转的控制器,它把固定频率的交流电源变成频率电压可调的交流电源,从而控制电机的转速。
变频调整系统的原理框图
由处理器,按V/F恒定原则,产生PWM控制信号,令IGBT8了逆变模块逬行功率放大后输出,电路中还有电流检测等单元,组成保护。在开环变频调速系统中,速度指令可通过电位器,模拟电压等形式输入给DSP;将速度指令转换为频率,幅值,可变的电机定子电压与电流,以控制电机的转速。
1.频率给定
在使用一台变频器的时候,目的是通过改变变频器的输出频率。如何调节变频器的输出频率呢?关键是向变频器提供改变频率的命令信号,这个信号,就称为"频率给定信号"。所谓频率给定方式,就是调节变频器输出频率的具体方法,变频器常见的频率给定方式主要有操作器键盘给定,接点信号给定,模拟信号给定,脉冲信号给定和通信方式给定等。这些频率给定方式各有特点,必须按照实际的需要进行选择设置,同时也可以根据功能需要选择不同频率给定方式之间的叠加和切换。
2.V/F控制
在逬行电动机调速时,通常要考虑的一个重要因素是保持电动机中每极磁通量为额定值如果磁通量太小,则电动机的出力不够;如果过分增大磁通量,又会使铁心饱和,过大的励磁电流会使绕组过热,从而损坏电动机。V/F控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压,通常是使V/F为常数,这样可使电动机磁通保持一定,在较宽的调速范围内,电动机的转矩,功率,功率因数不下降。
3.PWM调制
变频器的调制方式为PWM。
PWM调制是保持整流得到的直流,电压幅值不变的条件下,以一定的规律,在改变输出频率的同时,通过改变输出脉冲的宽度,来达到改变等效输出电压的一种方式。PWM是一种调制方式来控制逆变模块的通断。
4.功率放大
目前功率放大的开关器件主要采用大功率晶体管IGBT,功率器件从整体上可以分为不可控器件,半可控器件和全可控器件。不可控器件导通和关断无法通过控制信号进行控制,完全由其在电路中所承受的电流,电压情况决定,属于自然导通和自然关断,包括功率二极管;半可控器件指能用控制信号控制导通J旦不能控制关断,关断只能由其在主电路中承受的电压,电流情况决定,属于自然关断,包括晶闸管和由其派生出来的可控双向晶闸管。全可控器件指能使用控制信号控制其导通和关断的器件,包括功率三极管,功率场效应管,可关断晶闸管,绝缘栅双极三极管,静电感应晶体管。静电感应晶闸管等等。
全可控器件从控制形式上还可以分为电流控制型和电压控制型两大类。属于电流控制型的有GTR(功率三极管),SCR(可控晶闸管),TRIAC(可控双向晶闸管),GTO(可关断晶体管)等;属于电压控制型的有功率MOSFET,IGBT,MCT和SIT。
5.电流检测
变频器电流信号可以用于电机的转矩和电流控制,以及过流保护。其检测方法主要有直接串联取样电阻法霍尔传感器法。直接串联取样电阻法,简单可靠不失真速度快,但是有损耗,不隔离,只适用于小电流且不需要隔离的情况,多用于小容量变频器中。霍尔传感器法具有精度高,线性好,频带款,相应快,过载能力强和不损失测量电路能量等优点。
长期运行中,由于温度、湿度、灰尘、振动等使用和环境的影响,内部零部件会发生变化或老化,为了确保变频器的正常运行,防患于未然,必须进行维护保养。变频器的维护保养工作分为日常维护和定期维护两部分。
日常维护的目的是尽早发现异常现象,主要包括不停止变频器运行或不拆卸其盖板进行通电和启动试验,通过目测变频器的运行情况,确定有无异常情况。日常维护的的项目有以下几项。
(1)键盘面板显示是否正常,有无缺少字符,仪表指示是否正确,是否有振动、振荡等情况。
(2)冷却风扇转动是否正常,是否有异常声音等。
(3)变频器引出线是否有过热、变色、变形、异味等现象。
(4)变频器周围环境是否符合标准规范,温度和湿度是否正常。
(5)变频器散热温度是否正常,是否有过热、异味、噪声、振动等异常现象。
(6)通过变频器操作面板检查变频器输出电流、电压、频率、直流母线电压等运行数据有无异常。
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