變頻器的主電路如何上電檢修

變頻器的主電路如何上電檢修變頻器修理者必需樹立這樣的觀念：逆變模塊與驅(qū)動(dòng)電路在故障上有極強(qiáng)的連帶性。當(dāng)模塊炸裂損壞后，驅(qū)動(dòng)電路勢(shì)必受到?jīng)_擊而損壞；模塊的損壞也可能正是因驅(qū)動(dòng)電路的故障而造成。因而無論表現(xiàn)為驅(qū)動(dòng)電路或是逆變輸出電路的故障，必需將逆變輸出電路與驅(qū)動(dòng)電路一同徹底檢查。對(duì)主電路上電試機(jī)，須在確定驅(qū)動(dòng)電路正?！苷］敵隽芳?lì)脈沖的前提下進(jìn)行。對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的檢修見本書第四章。

檢查驅(qū)動(dòng)電路正常后，將損壞逆變模塊換新，才可以上電試機(jī)。

整機(jī)裝配后的上電試機(jī)，是一個(gè)必需慎重從事的大事。必需實(shí)行相應(yīng)的措施，保證特別狀況消失時(shí)，新?lián)QIGBT模塊不至于損壞。試機(jī)時(shí)，變頻器啟動(dòng)瞬間是最“要命的一個(gè)時(shí)刻”，無一點(diǎn)防護(hù)措施下的匆忙上電，會(huì)使新?lián)Q上的價(jià)值昂貴的模塊損壞于剎那間。以前所付出的檢修的努力不僅白廢了，而且造成了更大的損失，有可能使故障范圍擴(kuò)大了。有的修理人員炸過幾次模塊，便對(duì)變頻器修理望而卻步了。實(shí)行相應(yīng)的上電試機(jī)措施，能基本上杜絕上電試機(jī)逆變模塊損壞的發(fā)生，只要細(xì)心一點(diǎn)的話基本沒有問題。

變頻器的主電路上電檢修方法一：將逆變模塊的供電斷開，其實(shí)電路中為連接銅排，拆去一段連接銅排，即將三相逆變電路的正供電端斷開。留意：斷開點(diǎn)必需在儲(chǔ)能電容之后！假定在KM之前斷開，儲(chǔ)能電容上的儲(chǔ)存電量，會(huì)在逆變電路故障發(fā)生時(shí)，釋放足夠的能量將逆變模塊炸毀！連接簡(jiǎn)圖如下：

圖1變頻器逆變回路的上電檢修電路接線一圖

在斷開處串入兩只25W溝通220V燈泡，因變頻器直流電壓約為530V左右，一只燈泡的耐壓不足（故障狀況下），須兩只串聯(lián)以滿意耐壓要求。即使逆變電路有短路故障存在，因燈泡的降壓限流作用，將逆變電路的供應(yīng)電流限于100mA以內(nèi)，逆變模塊不會(huì)再有損壞的危急。

變頻器空載，U、V、W端子不接任何負(fù)載。先切斷驅(qū)動(dòng)電路的模塊OC信號(hào)輸出回路，避開CPU做出停機(jī)愛護(hù)動(dòng)作，中斷試機(jī)過程（詳細(xì)操作方法見博文《驅(qū)動(dòng)電路的修理》）。上電后可能消失如下種狀況：

1、變頻器在停機(jī)狀態(tài)，燈泡亮。三只模塊有一只上、下臂IGBT漏電，如Q1和Q2。此種漏電在低電壓狀況下不易暴露，如萬用表不能測(cè)出，但引入直流高壓后，消失了較大的漏電，說明模塊內(nèi)部有嚴(yán)峻的絕緣缺限。購買的拆機(jī)品模塊有時(shí)候消失這種狀況?？捎门沤夥z修，如拆除U相模塊（Q1、Q2）后燈泡不亮了，說明該模塊已損壞。

2、上電后，燈泡不亮，但接受運(yùn)行信號(hào)后，燈光隨頻率的上升同步閃耀發(fā)亮，說明三相逆變模塊中，消失一相上臂或下臂IGBT損壞故障。如當(dāng)Q1激勵(lì)信號(hào)而開通時(shí)，已損壞的Q2與導(dǎo)通的Q1一起，形成了對(duì)供電電源的短路。兩只串聯(lián)燈泡承受530V直流電壓而發(fā)出亮光。

3、上電后，燈泡不亮，接受運(yùn)行信號(hào)后，燈泡仍不亮；用指針式萬用表的溝通500V檔，測(cè)量U、V、W端子輸出電壓，隨頻率上升而勻稱上升，三相輸出電壓平衡。說明逆變輸出模塊基本上是好的，可以帶些負(fù)載試驗(yàn)了。

4、上電后，燈泡不亮，啟動(dòng)變頻器后，燈泡仍不亮。但測(cè)量三相輸出電壓，不平衡，嚴(yán)峻偏相。故障緣由：a、某一臂IGBT管子內(nèi)部已呈開路性損壞；b、某一臂IGBT管子導(dǎo)通內(nèi)阻變大，接近開路狀態(tài)了。對(duì)此故障的檢測(cè)方法如

（1）、讓我們把握用直流電壓檔測(cè)量變頻器U、V、W端子輸出電壓的方法。當(dāng)變頻器輸出端子輸出三相平衡的溝通電壓時(shí)，說明輸出電壓中不含有直流成分。換句話說，此時(shí)指針式萬用表的直流500V檔所測(cè)得直流電壓值為零。當(dāng)輸出偏相時(shí)，實(shí)質(zhì)是逆變輸出電路的某一臂IGBT導(dǎo)通不良或呈開路狀態(tài)，致使該相輸出為正或負(fù)的半波輸出，或者該相輸出的正、負(fù)半波不對(duì)稱，輸出電壓中消失了直流重量。一臂IGBT為開路（斷路）狀態(tài)時(shí)，則為純直流重量了。此時(shí)用萬用表直流500V檔測(cè)量，可得出如下結(jié)果：假定測(cè)量U、V之間無直流電壓，但測(cè)量W、V和W、U之間有直流電壓值消失，說明W相模塊不良。若為紅筆搭W相，表針正偏轉(zhuǎn)，測(cè)說明W相下臂IGBT（Q6）導(dǎo)通不良或沒有導(dǎo)通；若黑表筆搭接W端子表針為正偏轉(zhuǎn)，則說明U相上臂IGBT（Q5）導(dǎo)通不良或沒有導(dǎo)通。

也可以換一種測(cè)量方法，直接測(cè)量U、V、W三個(gè)輸出端子對(duì)P、N之間的電壓值。仍用直流500V檔。由分析可以得出結(jié)論：當(dāng)U相的上、下臂IGBT管子Q1、Q2完全正常地對(duì)稱導(dǎo)通時(shí)，在U端子形成了“等效的”對(duì)直流供電530V的分壓，U端子P、N兩點(diǎn)都能測(cè)出二分之一的530V直流電壓，即260V左右的直流電壓。而特別狀態(tài)下，可得出這樣的測(cè)量結(jié)果，如P、U之間所測(cè)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于260V甚至等于530V，說明Q1內(nèi)部斷路或?qū)ú涣?；若在U、N之間所測(cè)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于260V甚至等于530V，則說Q2內(nèi)部C、E之間斷路或?qū)ú涣?，不能形成?duì)530V的“正常分壓”而使U相直流電壓上升。

（2）、下述的測(cè)量方法，也為一有效方法。修復(fù)一臺(tái)37kW東元變頻器，檢查為逆變模塊損壞，型號(hào)為CM100DU-24H。購得一塊相同型號(hào)的模塊，走了一遍脫機(jī)測(cè)量的全部“程序”，確認(rèn)模塊無問題后，裝機(jī)上電試驗(yàn)。三相輸出電壓很不平衡，徹底檢查驅(qū)動(dòng)電路確認(rèn)無故障后，按下圖2（簡(jiǎn)化圖）接線方式測(cè)量出新?lián)Q模塊導(dǎo)通內(nèi)阻變大，換新模塊后故障排解。

圖2變頻器逆變回路的上電檢修電路接線二圖

我國的動(dòng)力和居民供電，一般采納三相四線制。N為中性線，也稱為零線。留意！變頻器直流回路負(fù)端經(jīng)常標(biāo)注為N，與三相供電的中性線不是一碼事，在圖中以N*（中性線）相區(qū)分。有的電工老師弄混了，以為變頻器中的N點(diǎn)是與三相供電的N線相連的，連接后，一上電，整流模塊就炸飛了。

將三相U、V、W輸出端對(duì)三相供電的零線（N*）測(cè)量（用指針式萬用表直流500V檔），U相,W相直流成分為零.而V相約有300V的直流負(fù)壓。由此推斷：V相下管導(dǎo)通良好，而上管導(dǎo)通不良，兩管輸出的正、負(fù)半波不對(duì)稱，致使V相對(duì)零線有負(fù)電壓輸出。而V相上管，恰巧就是新?lián)Q上的模塊。另購一只CM100DU-24H更換后，三相輸出正常。模塊的故障，為內(nèi)部輸出管C、E極間導(dǎo)通內(nèi)阻變大。說明白一件事，即使是細(xì)致測(cè)量后，認(rèn)為是好的逆變模塊，也不能百分之百斷定就是沒有問題的。萬用表的測(cè)量推斷力量究竟是有限的。對(duì)接入電路上電后反映出的問題，不要存有先入之見，認(rèn)為模塊不行能是壞的，從而造成對(duì)故障的誤斷，使檢修走入彎路！

串接燈泡上電檢查逆變電路，對(duì)絕大部分變頻器是適用的，因燈泡的限流和指示作用，帶來了檢修上的很大便利。但例外，也讓我遇到了，在檢修一例安川55kW變頻器時(shí)，上電試機(jī)時(shí)倒把我搞懵了。安川616G3型55kW變頻器的主電路見下圖：

圖3安川616G3型55kW變頻器主電路圖

[故障實(shí)例]：

在圖3中DKD*點(diǎn)串入兩只燈泡，上電，燈泡不亮，是對(duì)的，我松了一口氣；按操作面板啟動(dòng)變頻器，燈泡變?yōu)檠┝?！壞了，輸出模塊有短路現(xiàn)象！這是我的第一推斷。停電檢查模塊和驅(qū)動(dòng)電路，均無特別?；仡^查看電路結(jié)構(gòu)，在拆除掉MS1250D225P和MS1250D225N后，啟動(dòng)變頻器后燈泡不亮了。測(cè)空載輸出三相電壓正常。這兩只元件與外接10Ω80W電阻，供應(yīng)了約百毫安的電流通路，使25W燈泡變?yōu)檠┝?。安川與臺(tái)灣產(chǎn)東元大功率變頻器，IGBT上往往并聯(lián)有MS1250D225P和MS1250D225N等元件，內(nèi)含電容、二極管元年，與外接電阻元件一件構(gòu)成了IBGT的愛護(hù)電路，是為抑制尖峰電壓，供應(yīng)IGBT的反向電流通路來愛護(hù)IGBT平安的，以幾十瓦的功耗的犧牲換來IGBT管子更高的平安性，這是安川變頻器的模塊愛護(hù)電路的特色。

變頻器空載啟動(dòng)后，由于MS1250D225P和MS1250D225N等元件的關(guān)系，逆變電路自身形成了肯定的電流通路，并非為逆變模塊不良造成。該機(jī)是一個(gè)特例。有了電流通路，也并肯定是模塊已經(jīng)損壞了，觀看一下，是不是有哪些元件供應(yīng)了此電流通路？當(dāng)新奇的閱歷固化成思維定式，對(duì)故障的誤判就在所難免了。

變頻器的主電路上電檢修方法二：因燈泡的降壓作用，雖有肯定的輸出電壓，但幅值較低（模塊相關(guān)電路取用了一部分電流），不能滿意對(duì)三相輸出電壓的檢測(cè)和推斷要求，變頻器有可能報(bào)出“輸出特別”等故障，實(shí)行愛護(hù)停機(jī)措施，由此引出了上電檢修方法二，見下圖（簡(jiǎn)化）圖：

圖4變頻器逆變回路的上電檢修電路接線三圖

將串聯(lián)燈泡拆除，串入一只2A玻殼保險(xiǎn)管，上電檢檢測(cè)圖2-7安川變頻器主電路的U、V、W三相輸出電路，無直流成分，輸出三相電壓平衡。將切斷的OC信號(hào)回路恢復(fù)，將U、V、W輸出端接入2.2kW三相電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行頻率增減和起、停操作，表現(xiàn)良好，機(jī)器修復(fù)。

變頻器的主電路上電檢修方法三

逆變輸出電路，在無防護(hù)措施下的高電壓供電狀況下，帶電狀態(tài)（尤其是啟動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)），嚴(yán)禁測(cè)量觸發(fā)端子G1、E1—G6、E6，搭筆即由表筆引線引入干擾，使IGBT誤觸發(fā)，對(duì)電源形成短路而炸毀！用示波器的探頭檢測(cè)也不行以！將驅(qū)動(dòng)板脫開逆變電路后，單獨(dú)檢修驅(qū)動(dòng)板時(shí)，可對(duì)六路輸出脈沖進(jìn)行檢測(cè)。一旦連接好主電路，在無限流降壓措施下，不行貿(mào)然搭筆測(cè)量！且記！

似乎見過哪一本變頻器修理書籍，一位“專家人士”指導(dǎo)讀者在變頻器整機(jī)正常連接和啟動(dòng)狀態(tài)下，檢測(cè)觸發(fā)端子上的激勵(lì)電壓和波形，簡(jiǎn)直是膽大妄為，胡扯一通！

上電檢修前，肯定要檢查逆變模塊的觸發(fā)端子的連線是否堅(jiān)固，無愛護(hù)措施下，觸發(fā)引線的連接不良，將導(dǎo)致模塊的炸裂。故障機(jī)理見其它博文中的相關(guān)論述。

即使串入保險(xiǎn)，高電壓狀態(tài)下，不建議進(jìn)行激勵(lì)電壓（脈沖）的測(cè)量，由此引出了上電檢修方法三，低電壓供電條件下是可以測(cè)量激勵(lì)脈沖有無的。見下圖5：

圖6變頻器逆變回路的上電檢修電路接線四圖

將逆變輸出電路供電正端P(+)斷開，另行接入一個(gè)低壓直流電源，如常用的S-100-24型24V100W的一體化儀用開關(guān)電源，或低壓線性電源。由于低電壓供電，且電源本身有輸出限流愛護(hù)（電源本身的電流輸出力量也是有限的，這恰好是一個(gè)好處，有了自限流功能），檢測(cè)逆變輸出電路，就變得特別平安了?？蓞f(xié)作測(cè)量觸發(fā)端子上的截止負(fù)壓和正的激勵(lì)電壓，來推斷哪一相模塊或哪一臂IGBT管子特別。

圖6這種接線與供電方式，可以在啟動(dòng)和運(yùn)行狀態(tài)下，便利檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電路和逆變電路的工作狀況。

[故障實(shí)例1]：

接修一臺(tái)PI-18型11kW普傳牌變頻器，開關(guān)電源電路、驅(qū)動(dòng)電路等全部檢測(cè)并修復(fù)后，將新購逆變輸出模塊SKM75GD124D焊接到線路上。保險(xiǎn)起見，先將逆變電路的供電正端斷開，串接了兩只燈泡上電試機(jī)。上電，燈光不亮，操作面板啟動(dòng)按鈕，燈泡一閃，接著跳OC停機(jī)。此前，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路已做了徹底的檢查，對(duì)所購模塊也做了細(xì)致的測(cè)量。分析OC信號(hào)還是因逆變電路或驅(qū)動(dòng)電路故障而返回CPU的，為檢查故障所在，將串聯(lián)燈泡拆去，為逆變電路接入低壓直流24V電源，開機(jī)檢測(cè)。

起動(dòng)變頻器，操作顯示面板上顯示輸出頻率正常，測(cè)U、V、W輸出溝通電壓，50Hz時(shí)電壓U、V、W輸出電壓為13V左右，且輸出幅度有周期性收縮現(xiàn)象！但三相都有輸出，也不再跳OC故障。曾檢測(cè)過正常機(jī)器，當(dāng)逆變輸出電源供電為24V時(shí)，U、V、W端子應(yīng)為穩(wěn)定的18V左右溝通電壓。測(cè)觸發(fā)端子上的六路激勵(lì)脈沖，電壓幅度和電流輸出力量都滿意要求。說明不是驅(qū)動(dòng)電路的問題。這一來有點(diǎn)意思了，將24V電源換為200V直流電源后，并串接2A保險(xiǎn)管。上電后啟動(dòng)變頻器，還是跳OC！并且串接保險(xiǎn)管熔斷！這一下故障徹底暴露出來了。模塊有嚴(yán)峻絕緣缺陷！低電壓供電時(shí)尚不至于擊穿短路，能維持肯定電壓輸出，高電壓供電時(shí)，即形成較大的短路電流，使變頻器報(bào)出OC故障。所購模塊可能為拆機(jī)品——復(fù)新模塊。將狀況向供應(yīng)商說明，換一塊新模塊，裝機(jī)后故障排解。

[故障實(shí)例2]：

一臺(tái)22kW泓筌機(jī)器，逆變模塊供電串接的保險(xiǎn)斷掉，測(cè)量主電路未見其它特別。一般狀況下，逆變電路供電電路中串接的速熔保險(xiǎn)管熔斷時(shí)，逆變電路中必定有一只或兩只IGBT短路了。或者反過來說，正是由于IGBT的短路才造成了保險(xiǎn)管的熔斷。但該機(jī)器怎么測(cè)量逆變模塊，都是好的。裝機(jī)后先將逆變供電送入24V，跳EOCn，意為加速中過流，電機(jī)側(cè)短路。明顯逆變模塊或驅(qū)動(dòng)電路部分還有故障?？磥聿⒎侵皇菗Q上保險(xiǎn)那么簡(jiǎn)潔。嗬嗬，修過這么多變頻器，還沒有哪臺(tái)變頻器保險(xiǎn)管燒過，換上就好了的。

拆機(jī)，重新檢查驅(qū)動(dòng)電路板，六路驅(qū)動(dòng)電路都工作正常。

裝機(jī)，還是將逆變供電接入24V，上電跳EfbS，意為保險(xiǎn)絲熔斷。拆除24V供電，將原保險(xiǎn)端子用燈泡串聯(lián)代之，送電即發(fā)強(qiáng)光。但停電拆掉觸發(fā)端子后，單獨(dú)測(cè)量逆變模塊正常。

又將逆變電路接入24V供電，啟動(dòng)變頻器，當(dāng)頻率上升至5Hz左右時(shí)，仍跳ECOn。這一下倒拿不準(zhǔn)是模塊還是驅(qū)動(dòng)電路仍有問題。

重查一遍驅(qū)動(dòng)輸出的正負(fù)電壓及電流，均正常。推斷還是為逆變模塊不良。干脆將三只模塊全數(shù)拆下，放到工作臺(tái)上與驅(qū)動(dòng)板一起送電檢測(cè)。上電后，檢測(cè)V相上臂IGBT觸發(fā)端子的負(fù)壓偏低，約2V左右（正常時(shí)約7.5V）。與驅(qū)動(dòng)電路脫開觸發(fā)端子后，測(cè)驅(qū)動(dòng)板輸出負(fù)壓恢復(fù)為正常值，插上模塊觸發(fā)端子，負(fù)壓又降低。證明該模塊的確已經(jīng)損壞，內(nèi)部IGBT管子的G、E極已經(jīng)漏電。換新模塊后，故障修復(fù)。

變頻器空載試機(jī)正常后，應(yīng)將全部解除的愛護(hù)電路恢復(fù)，進(jìn)一步帶載試驗(yàn)，限于條件，修理部?jī)?nèi)假如沒有三相動(dòng)力電源，則只有帶輕載試驗(yàn)了。依據(jù)閱歷，一般輸出電流達(dá)5A左右時(shí)，模塊內(nèi)部缺陷也是能暴露出來的。用燈泡作假負(fù)載的電路見下圖7。將三只同功率的燈泡連接成星形，每只燈泡承受最高電壓恰為220V左右。可直接接于變頻器的U、V、W三個(gè)輸出端；假如接入小功率三相電動(dòng)機(jī)試機(jī)，后者的試驗(yàn)效果要好