通用變頻器一般包括以下幾個部分:整流橋、中間直流電路、逆變橋、控制電路和驅動電路等。一臺變頻器的好壞,驅動電路起著至關重要的作 用。隨著技術的不斷發展,驅動電路本身也經歷了從分立元件的驅動電路到集成驅動電路,再到厚膜驅動電路。實際應用中,變頻器遇到的好多故障也都是驅動電路的問題。檢修驅動電路有條重要原 則,就是在各相驅動電壓不正常的情況下不要輕易通電啟動變頻器,即使各相觸發電壓正常了,也最好帶假負載啟動變頻器。這樣,可以保護動輒幾百元乃至幾千元昂貴的逆變模塊。
驅動電路中最容易壞的是電阻、電解電容器、穩、壓管、光稿隔離器等。沒有把握可以先把模塊拆了,修好驅動電路再裝模塊。一般驅動電路不可能每相都壞,可以參照沒壞的這一路來修。
現介紹驅動電路常見的故障以及解決的辦法。
1 驅動電路損壞的檢修方法
驅動電路將主控電路中 CPU 產生的6 個PWM 信號,經光電隔離器和放大后,作為逆變電路開關器件(逆變模塊)的驅動信號。對驅動電路的各種要求,因開關器件的不同而異。同時,一些生產廠商開發了許多適宜各種開關器件的專用驅動模塊。從修理的角度考慮,這里介紹較典型的驅動電路。如圖 1 所示。
造成驅動電路損壞的原因各種各樣。一般來 說, 驅動電路損壞后出現的現象也無非是 U、 V、
W 三相元輸出或者輸出不平衡, 有時候輸出平衡
但在低頻的時候波動,還有啟動報警等。當一臺變頻器大電容器后的快熔斷路, 或者IGBT 逆變模塊損壞,驅動電路基本都不可能完好元損,切不可換
上好的快熔或者IGBT 逆變模塊通電開機。這樣很容易使剛換上好的器件再次損壞,造成損失。這個時候應該著重檢查驅動電路上是否有打火的痕跡, 可以先將IGBT 逆變模塊的驅動腳連線拔掉,用萬用表電阻檔測量 6 路驅動電路是否阻值都相同(極個別的變頻器驅動電路不是 6 路阻值都相同的,如 三菱、富士變頻器等)。如果6 路阻值都基本相同,也不能完全證明驅動電路是完好的,須使 用示波器測量6 路驅動電路電壓是否相同; 當給定一個啟動信號時 , 6 路驅動電路的波形是否一致。如果沒有示技器,也可以嘗試使用數字式萬用表來 測量6 路驅動電路的直流電壓。一般未啟動時的每路驅動電路的直流電 壓約為 10 V, 啟動后的直流電壓為 2 ~ 3 V。如果測量結 果一切正常, 基本可以判斷此變頻器的驅動電路是好的。
將IGBT 逆變模塊連接到驅動電路。如沒有很大的把握, 最穩妥的方法是將IGBT 逆變模塊的 P+從直流母線上斷開,中間接一組串聯的燈泡或者一個功率大一點的電阻。這樣能在電路出現大電流的情況下,保護IGBT 逆變模塊不被大電容器的放電電流燒壞。
2 故障檢修實例檢修一臺安幫信GS 小功率變頻器, 更換IGBT 模塊, 通電試機。當頻率上升到 20 Hz 及以上時, 電動機出現“咯喳”聲,并伴隨電動機機體的抖 動, 運行中時有報“ oc” 后停機現象。檢測輸出電壓,也 有波動現象。判斷為 IGBT 模塊內某→只管子導通不好或性能不良以及某一路驅動電路不 良。GS 變頻器中 A316J 驅動集成電路典型應用電路如圖2 所示。
(1 )當斷開W 線上臂驅動 A316J 的腳 6 ( oc報警信號)后, 空載運行中不再跳“ oc” 故障。查A316J 腳 14 的外圍元件,元異 常。更換 A316J 后故障依舊。
( 2)單獨更換W 線上臂 IGBT管子試驗 , 故障依舊。
( 3)故障還在 A316J 外國電路。拆下 A316J 號來完成。供電電源的兩只濾波電容器,檢測容量只有幾微法 A31創 作為一款性能 優良的逆變模塊驅動 IC,了。又順便檢查了其他驅動電源的電容器,發現皆 在眾多變頻器中得到應用。通過A316 J 的腳6 反饋有失效或容量嚴重減小的現象。逆變模塊的損壞原 給 CPU 的“ oc” 信號 ,能 提供 對 IGBT 模塊快速因正在于此。有效的保護。CPU 的驅動脈沖給定期間( IGBT 模維修經驗與體會:驅動電源的電容器失效后, 塊也應在導通期間) , A316J 通過腳 14 和腳 16 外使電源的帶負載能力大為降低,表現為電動機低速 圍電路與所驅動的 IGBT管子的 e、e 極形成閉合環空載運行(小電流運行中) 時,模塊內 IGBT 管子 路, 檢測到 IGBT 管子的管壓降大于 7 V 時, 則尚維持較小的導通壓降,電動機還能“穩定運 A316J 在封鎖輸出脈沖的同時,由 腳 6 FAULT (故行”。當頻率上升或帶載運行時,由于驅動電源的 障)向 CPU 發出“ oc” 報警信號(低電平有效),電容器失效,驅 動能力下降使 IGBT管子不能良好實施保護停機動作。若需解除故障狀態, CPU 將導通,形成較大的導通電阻,出現三相嚴重不平衡復位信號( RESET) 送至 A316J 的腳5 (低電平有而導致電動機抖動,并進而因管壓降繼續增大,使 效) , A316J 便解除脈沖封鎖, 進入工作狀態。
A316J 檢測電路輸出“ oc” 信號 而保護停機。如 在工作過程中有以下三種情況可導致A316J 報果說正的驅動電壓的濾波電容器失效只會造成 IG- “ oc” 信號 :
BT 管子欠激勵,跳“ oc” 信號 而停機,那么負的
( 1 )負載異常導致運行電流過大(大于額定
截止電壓的濾波電容器失效則會帶來IGBT管子關 電流的 2. 5 ~ 3 倍 ),使 IGBT 管子的管壓降大于斷負電壓的不足,易 造成 IGBT 管子在開通后不能 7 V;
有效關斷,出現某相上、下臂兩只管子因同時導通
(2) IGBT 管子有開路 ’性損壞 ;
而短路的可能,導致了逆變模塊的炸裂損壞。
( 3)驅動電路不良, 造成 IGBT 管子的欠激關斷負電壓的丟失是IGBT模塊損壞的最重要 勵,此時輸出電流雖偏小,但因管子處于微導通和
原因,而驅動電源的電容器失效對模塊的危害則僅 隨機關斷狀態 F,管壓降 大于動作闊值,也會 送出次于負電壓的丟失。當然,直流回路儲能電容器的 “ oc” 信號。
失效造成的諧波干擾,也是 IGBT 模塊過電 壓損壞 通過圖2 可以看出,在維 修判別A316J 及脈沖的原因之一。所以對逆變模塊損壞的變頻器,不能 回路的好壞時(在并不明了IGBT 管子的好壞的情忽略對驅動電源濾波電容器的檢查,尤其是使用時 況下,斷 開逆變回路供電后), 可將 A316J 的腳 14
間較長(三年以上)和空間狹小散熱較差的小功 外接電阻后與二極管串聯,再 與A316J 腳 16 連接, 率機型的機器。 解除“ oc” 報警和脈沖封鎖功能, 利于檢測