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變頻器無輸出故障的“深度解密“

时间:2017-09-25 浏览次数:577次 作者:安居顺搬家

變頻器無輸出的故障,是一個具有普遍性的故障,其故障機理和涉及電路層面也是較爲寬泛的。本文特指在操作與顯示都正常的前提下,在變頻器的U、V、W輸出端子得不到輸出電壓的故障,從面板的數碼顯示器(顯示正常的輸出頻率值)、狀態指示燈(接受運行指令後,RUN指示燈正常點亮)看,變頻器已經進入“正常的工作狀態”,主板MCU也作出如此判斷,因而並不報出相關故障代碼或作出異常指示。變頻器此一智能化程度較高的設備,怎麽會對這種無輸出故障不能作出正常反應呢?再就是,對此一故障的檢修,涉及主板單片機MCU的6路PWM輸出脈沖,中間緩沖電路、驅動IC電路、驅動電源和逆變功率模塊等多個環節,而檢修的結果是多個電路環節,都“表現正常”,故障由此令人撓頭:電路正常,但無輸出,不易查找出故障環節!

檢修者與此種故障的遭遇率又非常之高,《變頻器維修論壇》上就有大量這類求助帖子,說明這類故障非常有代表性,也有必要作出較爲深入的剖析,故本文破天荒第一次地用了“深度解密”這一吸收人眼球的題目,希望本文的推出能引起大家的注意和討論,並能從中有所獲益。這類帖子多了,感覺我的個別性解答無法觸及主旨,早就想著寫一篇專文探討這個問題,但苦于抽不出大塊時間,嗨,但這個事成了壓在心頭的一塊石頭,不搬開還真是不舒服,還是以此文將此事徹底了結吧。

先看一下論壇網友們有關這個故障的幾個帖子,對這類故障的表現出能有個清楚的認識:

1)請教  紫日變頻器維修後有輸入頻率無輸出
前兩天接了台紫日變頻器(恒壓供水用的),被雷擊了,整流器、開關管、變壓器、還有幾個小件,都換了。現在通電試顯示正常,接負載(燈泡)無顯示無電壓
      請大俠指點指點!

2)富士G9變頻器有頻率顯示卻沒有電壓輸出
富士G9變頻器啓動運行,面板上有頻率顯示也可以查看到電壓顯示,但輸出端子卻沒有電壓輸出(頻率輸出顯示二十多HZ),且用直流擋測輸出對正有五百多伏直流電壓,對負沒有電壓,不知是什麽原因肯求高手告知,且更換主板也一樣

3)三菱A540    5.5 kw變頻器能運行無輸出故障
手頭有一台三菱A540的5.5kw的變頻器,現在已經確定模塊沒有壞,上電顯示正常,也能運行運行起來到達50HZ後看面板的輸出電壓是在0V慢慢升到360V左右,顯示基本上都是正常的。可是輸出就是一點電壓都沒有,而且也沒有報警,測試驅動IC根本沒有接收到脈沖。請遇到了類似故障的老師給指點下,這台機器一開始時報欠壓。上電就抱是7800壞了換上就好了,但是運行起來後就沒輸出,因爲沒有1302H02的資料所以不好確定到底是哪裏壞了,所以請熟悉的給指點下或者那位老師能告訴我一個簡單的方法判斷是主板壞了還是底板壞了,現在我就是懷疑1302H02可手頭沒有配件所以還請有經驗的老師指點一下謝謝

4)iG5系列變頻器沒有輸出?
大家好!請教一台iG5系列變頻器工作時有頻率顯示就是沒有輸出,負載是風機。給變頻器斷電複位後變頻器工作正常也有電壓輸出。小弟接觸的少還請各位大師請指教!

5)康沃變頻正常啓動運行指示燈亮但沒有輸出是什麽問題?
康沃變頻正常啓動運行指示燈亮但沒有輸出是什麽問題?

6)爲什麽輸出沒電輸出?
220V輸入,能開機,能工作,但U  V  W沒電輸出。

下面看一個驅動脈沖傳輸通道的電路圖。

這是一例HLPP001543B型15kW變頻器,驅動脈沖的傳輸通道,由MCU引腳輸出的6路PWM脈沖,經U5(HC365三態同相緩沖門)中間緩沖/驅動級電路、驅動IC隔離、末級功率放大電路,放大後輸入IGBT的柵、射極。電路工作原理不再贅述。


上圖畫得好(先王婆賣瓜地誇一下)!這是一個完整的逆變脈沖的傳輸通道和供電回路,難得(只有我不嫌麻煩,是按信號流程如此畫圖啊)。

主板MCU輸出的6路PWM脈沖信號,往往要經中間一級緩沖/驅動電路,再輸入末級驅動電路(有光電隔離作用),若需驅動大功率(一般指100A以上功率模塊)模塊,驅動IC輸出的脈沖信號還要經後級功率放大電路,放大後,再直接驅動IGBT。驅動IC的的輸出側供電,通常采用4路或6路想到隔離的供電電源;而輸入側供電,往往采用+5V或由+5V經穩流電路處理所供給的電源,——驅動IC爲光耦合器件,輸入、輸出側各有獨立的供電電源,和形成獨立的供電回路,這是電路原理分析和故障檢修中,尤其需要注意的地方。

本例驅動電路采用PC923、PC929的經典電路結構,由PC929將下三臂IGBT的故障檢測信號,經3只光耦合器,饋回MCU主板電路。

對驅動電路的故障檢修,有一例極普遍又有代表性的故障現象是:變頻器的相關起動、停止操作控制都正常,面板也能正常顯示工作狀態,RUN指示燈能正常指示運行狀態,顯示器能正常顯示輸出頻率值,變頻器的表現“一切正常”,不報OC、SC、輸出缺相等故障,但就是沒有3相輸出電壓,變頻器其實又明顯地處于“罷工狀態”。檢測驅動IC和驅動電源,往往都是正常的,檢測MCU輸出的6路脈沖,也有,說明前級緩沖/驅動電路(上圖中的U5)也是正常工作的,有些檢修人員就撓頭了:問題到底出在哪裏呢?

1)由驅動IC的供電電源和驅動IC的損壞造成無輸出故障的原因,基本上是可以排除的,6路驅動電源的驅動IC同時損壞的可能性幾乎是不存在的。

2)U5芯片壞掉或控制端1、15腳電平狀態,都會切斷脈沖傳輸通道,表現出無輸出的故障現象,但通過測量輸入、輸出腳的脈沖電壓值,便能方便判斷出該級電路的故障。

3)驅動IC輸入側的供電電源異常,是造成U、V、W輸出端電壓爲零的故障原因,是變頻器操作顯示均正常但無輸出的“第一肇事者”。晶體管T16、穩壓二極管Z7構成穩流輸出電路,對+5V處理後,作爲6路驅動IC的供電電源,當穩壓二極管Z7短路或T16短路損壞,雖然電路的穩流作用消失,但驅動電路仍能得到工作電源而正常工作。當T16、Z7或R79、R80斷路或虛焊時,驅動IC輸入側的供電消失,驅動電路全部停止工作,變頻器産生無輸出故障。


驅動IC輸入側電源丟失後,但測量驅動IC的輸入端(如PC5的2、3腳)似乎仍有“信號電壓”輸入,這是一個較易迷惑人、易産生錯誤判斷的地方!由前級電路來的脈沖信號,是一個******電平爲0V,******電壓爲+5V的矩形脈沖信號,其直流平均值約爲2.5V左右。當驅動IC輸入側的供電正常時,逆變脈沖的負向脈沖電壓到來,提供了驅動IC輸入側內部發光二極管的正向導通電流,由此完成了脈沖信號的傳輸。而當T16電路損壞後,當正向脈沖信號到來時,經R15、R16、R81到地,形成驅動IC輸入側內部發光二極管的反向截止偏壓,並在R16上形成較大壓降(也即是在驅動IC兩輸入引腳上形成電壓降),此時檢測驅動IC兩引腳之間的脈沖電壓,會使檢修者誤認爲前級電路的脈沖信號已經正常加到驅動IC的輸入端,而忽略對T16供電電路的檢查,致使檢修工作進入了“死胡同”!

如果用交流電壓檔,則PC5輸入端2、3腳之間的信號,則隨啓動、停止操作,變化明顯,好像脈沖信號已經“正常到來”;換用直流檔測量,如果注意一下PC5輸入端2、3腳之間的電壓極性,故障原因即暴露無遺:T16供電正常時,脈沖信號電壓極性爲2腳爲正,3腳爲負。T16供電消失後,測得脈沖電壓極性爲3腳爲正,2腳爲負,PC5內部發光二極管處于反向偏置,驅動IC就無法向後級電路傳輸脈沖信號了。

4)驅動IC輸出側的共用供電電源消失,造成無輸出故障。

有些變頻器的驅動電路,下三臂IGBT因驅動信號共地,故共用一路驅動電路,如上圖中的PC3、PC8、PC11,假定其共用一路驅動電源,當電源供電因故障消失後,即驅動PC3、PC8、PC11同時失掉供電電源,IGBT三相橋式逆變功率電路中,上三臂IGBT能獲得正常的觸發信號,而下三臂IGBT則同時失掉觸發信號,因不能形成輸出電流回路,在U、V、W輸出端,也不能測得輸出電壓。

同樣,會造成操作顯示正常,但變頻器無輸出的故障,同驅動IC輸入側的供電異常,所造成的故障現象幾乎是一樣的。


這裏藏著一個問號啊(讓我索性說破一個機密吧),變頻器無輸出時,驅動電路爲何不能向主板MCU返回OC信號呢?

1)當驅動IC輸出側供電丟失後,如PC3、PC8、PC11的供電同時失去,其內部IGBT故障檢測電路當然也同步“罷工”,下三臂的3只IGBT不能正常開通的故障信號,也就無法傳輸至MCU電路;

2)PC929是由內部IGBT故障檢測電路——實質上是檢測IGBT開通時管壓降信號。檢測動作或檢測時機,是在接受正向激勵脈沖信號期間實施的,當驅動IC輸入側的供電電源消失,PC929內部檢測電路認爲一直處于停機狀態,無脈沖信號來到,也就不會向MCU回饋OC信號。

這也就是,雖然變頻器的U、V、W端子無電壓輸出,但並不産生報警信號,變頻器的操作顯示面板,仍舊顯示“運行正常”的原因。

此外,MCU確實已經輸出正常的6路脈沖信號,也沒有其它故障信號返回MCU,操作顯示面板,不顯示“正常狀態”,又能作何顯示呢?


變頻器故障中,這幾乎是操作與顯示狀態正常,而無輸出的故障。

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