ET521A示波表在丹佛斯VLT_2800系列變頻器維修中的典型應(yīng)用

1、.;ET521A示波表在丹佛斯VLT 2800系列變頻器維修中的典型應(yīng)用ET521A 變頻器 VLT28001引言 變頻器的故障原因是多種多樣的，很多故障原本就撲朔迷離，而有時(shí)我們自己處理的不徹底可能留下了隱患。所以在變頻器檢修過(guò)程中，除需要具備良好的基礎(chǔ)知識(shí)與維修經(jīng)驗(yàn)，亦要仔細(xì)與耐心，在維修過(guò)程當(dāng)中使用那些較高檔次的儀表也無(wú)疑顯得極其重要。恰到好處地使用較高檔儀表不僅給我們的維修工作帶來(lái)方便，帶來(lái)的更是速度與效率，同時(shí)也會(huì)使我們的維修質(zhì)量更勝一籌。2故障案例檢查 接修丹佛斯VLT 2800 1.5kW的變頻器2臺(tái)。因2臺(tái)完全相同，在外殼上分別標(biāo)記為“A”與“B”。之后拆卸CPU板，電源驅(qū)動(dòng)板

2、，IGBT模塊等時(shí)亦以此類推。 用數(shù)字萬(wàn)用表的二極管檔分別測(cè)量A、B主回路各二極管完好。然后上電后，變頻器A故障為Err16（短路），變頻器B故障為Err14（接地故障）。同時(shí)測(cè)量發(fā)現(xiàn)A、B號(hào)變頻器各自的V-N電壓明顯異常。 拆除變頻器A模塊后，經(jīng)“常規(guī)四項(xiàng)”測(cè)量模塊正常；拆除變頻器B模塊后，用數(shù)字萬(wàn)用表的二極管檔測(cè)量模塊內(nèi)所有二極管的正反向電壓顯示正常，但在用模擬表驗(yàn)證觸發(fā)功能時(shí)發(fā)現(xiàn)P-V阻值為100k多，用晶體管直流參數(shù)測(cè)試儀測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)V相上管反向耐壓僅為0.5V左右。復(fù)而再用數(shù)字表二極管檔測(cè)量續(xù)流二極管導(dǎo)通壓降正常，反向無(wú)窮大，當(dāng)用200K檔測(cè)量時(shí)顯示正向電阻約50k左右，反向電阻為15

3、0k左右。2.1 變頻器A的檢查 因模塊需要購(gòu)買，先修變頻器A。 檢查發(fā)現(xiàn)V相驅(qū)動(dòng)IC A3150的、點(diǎn)到V相上管IGBT的G極阻值高達(dá)20k多，而測(cè)量150電阻正常。細(xì)看圖1所示的a、b段銅箔上的綠色絕緣漆部分起泡脫落。圖1V相驅(qū)動(dòng)IC A3150電路圖 用刀片小心地刮掉絕緣漆后顯現(xiàn)銅箔嚴(yán)重氧化。再刮掉銹蝕了的銅層，在上面加錫過(guò)后用放大鏡仔細(xì)查看，a段仍有約5mm無(wú)法上錫。而此段銅箔的阻值正好是前面所測(cè)的阻值，說(shuō)明此段銅箔已經(jīng)嚴(yán)重氧化，使之阻值變大。用一細(xì)銅絲緊貼上面加錫焊好，再用放大鏡觀察及萬(wàn)用表測(cè)量沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。上電測(cè)量各個(gè)IGBT的G-E安裝孔電壓為0.6V左右。裝上模塊上電檢測(cè)靜態(tài)電

4、壓無(wú)異常后啟動(dòng)變頻器，輸出電壓很平衡，完整裝好帶額定容量電機(jī)試機(jī)，輸出電流平穩(wěn)平衡，機(jī)器自身檢測(cè)電流也與外測(cè)電流相對(duì)應(yīng)。試機(jī)2小時(shí)后無(wú)異?，F(xiàn)象，變頻器A修復(fù)完畢。2.2 變頻器B的檢查 發(fā)現(xiàn)此機(jī)和A大體相似，不過(guò)嚴(yán)重氧化段在b段。照例A如法炮制后，上電測(cè)量各個(gè)IGBT的G-E安裝孔電壓為0.6V左右。 當(dāng)新購(gòu)回的模塊經(jīng)“常規(guī)四項(xiàng)”測(cè)量模塊正常后裝入電路，上電測(cè)量靜態(tài)電壓無(wú)異常，在啟動(dòng)試機(jī)時(shí)，空載運(yùn)行不久還沒(méi)來(lái)得及測(cè)量完各相輸出電壓是否平衡復(fù)又跳Err14！當(dāng)變頻器跳故障停機(jī)后測(cè)量三相輸出端與電源正負(fù)端電壓正常，難道是檢測(cè)電路有誤？其后多次的試機(jī)現(xiàn)象更讓人摸不著頭腦：有時(shí)上電就跳此故障，有時(shí)上電

5、后不久也跳，有時(shí)要啟動(dòng)后才跳，當(dāng)跳故障鎖定后，有時(shí)還能手動(dòng)復(fù)位此故障！ 丹佛斯VLT 2800系列機(jī)器中沒(méi)有輸出端電流傳感裝置，所以像此機(jī)這樣的故障報(bào)警如過(guò)流，短路，接地等均是驅(qū)動(dòng)電路異常或是IGBT導(dǎo)通壓降檢測(cè)部分異常所至。上述二部分電路中具有不穩(wěn)定性隱蔽故障根源存在。從已檢測(cè)到的數(shù)據(jù)分析，用萬(wàn)用表檢測(cè)已顯得無(wú)計(jì)可施，而且全面的檢查上述二部分電路必須得再次拆下模塊。 根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)首先懷疑的還是驅(qū)動(dòng)部分有問(wèn)題。此時(shí)具有示波功能的ET521A就派上用場(chǎng)了，使用ET521A示波功能中的單次掃描功能反復(fù)檢測(cè)，最后在V相上管IGBT的G-E極間檢測(cè)出存在如下圖2所示的尖峰脈沖。第一個(gè)畫(huà)面為上電即報(bào)故

6、障時(shí)所捕捉到的波形之一，第二個(gè)畫(huà)面為上電一段時(shí)間后報(bào)故障前捕捉到的波形之一。圖2G-E極間檢測(cè)的尖峰脈沖 經(jīng)多次測(cè)試后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題竟然出在如前面變頻器A處理過(guò)的那部分！看來(lái)問(wèn)題還是b段氧化銅箔處理的不夠徹底。幸好此部分不完全在模塊下面，從模塊的鏍絲安裝部位缺口處把原來(lái)的細(xì)銅絲拆除，用另一段比原來(lái)長(zhǎng)約2倍的細(xì)銅絲，改為并排原氧化銅箔走向焊接，這樣用放大鏡更能清楚地檢查焊接質(zhì)量。如此處理后反復(fù)上電試機(jī)正常，完整組裝后帶負(fù)載試機(jī)正常。 受例B的警示，為了保證變頻器A的維修質(zhì)量，趕緊拆開(kāi)變頻器A，反過(guò)來(lái)如例B炮制看來(lái)在處理銅箔線路氧化情況時(shí)不僅要避開(kāi)氧化的重災(zāi)區(qū)，其氧化邊緣的高危區(qū)也是不可輕視的。3故障剖

7、析 在正常情況下，銅箔a、b段是完成IGBT開(kāi)通與關(guān)斷工作時(shí)的電流必經(jīng)之路。為什么在同一電流回路中因銅箔氧化后電阻變大的位置不同而導(dǎo)致截然不同的故障信號(hào)與損害結(jié)果：在變頻器A中表現(xiàn)出的故障信息是Err16，模塊完好；而在變頻器B中表現(xiàn)出的故障信息是Err14，而模塊已經(jīng)永久性損壞。 任何電路原理的分析，參考點(diǎn)的選擇是很重要的，參考點(diǎn)的選擇不僅關(guān)系到分析過(guò)程的繁簡(jiǎn)，更關(guān)系到分析結(jié)果的正確與否。此電路的服務(wù)對(duì)象是IGBT，當(dāng)分析開(kāi)通過(guò)程時(shí)，因?yàn)殚_(kāi)通IGBT的能量來(lái)自電解電容，就要以電解電容的負(fù)極為參考點(diǎn)；而在分析關(guān)斷過(guò)程時(shí)，是“泄放IGBT內(nèi)Cge電能的過(guò)程”，就要以IGBT的E極做為參考點(diǎn)。在此

8、2臺(tái)變頻器故障中，IGBT“關(guān)斷性能”不良是主要矛盾，所以這里只分析關(guān)斷時(shí)的故障機(jī)理。3.1 首先分析變頻器正常關(guān)斷工作時(shí)的情況 變頻器上電后沒(méi)有啟動(dòng)，或啟動(dòng)后在驅(qū)動(dòng)脈沖的正常關(guān)斷狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)IC A3150內(nèi)部的Q1截止，Q2導(dǎo)通，Q2的管導(dǎo)通壓降低于0.2V，經(jīng)過(guò)二極管D和三個(gè)22歐并聯(lián)的電阻，通過(guò)銅箔a、b形成IGBT的G-E極放電電流回路，把IGBT的G-E電壓鉗位在0.6V左右而使IGBT可靠截止。 然后分析變頻器A的情況。當(dāng)a段嚴(yán)重氧化而導(dǎo)致電阻變大時(shí)，雖然有A3150及前面電路的正常工作能把-電壓拉低到0.2V左右，但因a段氧化電阻的存在，此時(shí)僅能做到a段左端電壓的鉗位，在右端到

9、IGBT的G極因氧化電阻的存在必然抬高IGBT的G極電位并遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常關(guān)斷時(shí)的0.6V。因a段氧化電阻的存在破壞了IGBT正常關(guān)斷的條件，在關(guān)斷時(shí)仍保持在弱導(dǎo)通狀態(tài)，是以變頻器A在啟動(dòng)運(yùn)行后報(bào)Err16短路故障。3.2 再來(lái)看一下變頻器B的情況 當(dāng)b段氧化時(shí)，在啟動(dòng)工作后與例A一樣存在IGBT的G-E電壓不能箝位在0.6V的截止電壓而使之可靠關(guān)斷。在沒(méi)有啟動(dòng)時(shí)，經(jīng)電容C耦合的電荷也通過(guò)150歐電阻加到IGBT 的G極而與E極形成一定的電位差。電容器C在功能設(shè)計(jì)上是用來(lái)吸收尖峰脈沖干擾的，也就是說(shuō)它是用來(lái)抗干擾的，雖然電容器C并無(wú)自身質(zhì)量的改變，但因b段氧化電阻的存在，反而使得電容器C成了干擾的

10、根源。從理論上來(lái)說(shuō)，b段左端到IGBT的G極之間電路中的各種分布電容也將抬高IGBT的G極電位。這兩者的任一影響都有可能使IGBT進(jìn)入弱導(dǎo)通狀態(tài)。所以變頻器B不僅在啟動(dòng)運(yùn)行后會(huì)報(bào)Err14故障，有時(shí)上電后IGBT就已經(jīng)進(jìn)入弱導(dǎo)通狀態(tài)而報(bào)此故障。在變頻器B經(jīng)過(guò)初次處理后沒(méi)有徹底解決問(wèn)題，是處理銅箔氧化段時(shí)存在虛假焊等而使電路工作在偶發(fā)性的非常規(guī)情況，所以普通萬(wàn)用表檢測(cè)不到G-E極如此細(xì)微的窄脈沖尖峰電壓。而當(dāng)窄脈沖過(guò)后IGBT又能可靠截止，所以用萬(wàn)用表同樣無(wú)法檢測(cè)到V-N電壓的異常變化。3.3 最后對(duì)比一下A、B變頻器的相同點(diǎn)與相異點(diǎn) 其實(shí)變頻器A也存在類似于變頻器B一樣少不了電路中分布電容影響

11、的情況，但是a段阻值的增大不僅阻隔了電容C對(duì)IGBT E極的影響，同時(shí)也減小了a段左側(cè)分布電容C對(duì)它的影響。所以它在上電時(shí)沒(méi)有報(bào)故障，但在啟動(dòng)后因不能可靠關(guān)斷的異常狀態(tài)存在而報(bào)故障停機(jī)。從上面的分析看出：例B的G-E截止電壓應(yīng)該是高于例A的G-E截止電壓的，在排除模塊損壞以及相關(guān)檢測(cè)電路異常的情況下，或許這就是Err16與Err14故障代碼所代表不同的G-E電壓而使IGBT進(jìn)入不同程度的“導(dǎo)通狀態(tài)”了吧。同一電流回路中的氧化點(diǎn)位置不同而使其各自的G-E電壓不同，進(jìn)而使各自的IGBT進(jìn)入不同程度的導(dǎo)通狀態(tài)，正是造成此種不同故障信息的根源，當(dāng)然也就帶來(lái)了對(duì)IGBT截然不同的影響。4結(jié)束語(yǔ) 維修工作的實(shí)質(zhì)內(nèi)容是在專業(yè)知識(shí)與檢修經(jīng)驗(yàn)的指引下，以維修員的分析思路為指導(dǎo)，使用各種儀器工具排查損壞部位直到具體的元器件或具體線路。