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)動電路在故障上有極強的連帶性。當(dāng)模塊炸裂損壞后，驅(qū)動電路勢必受到?jīng)_擊而損壞；模塊的損壞也可能正是因驅(qū)動電路的故障而造成。因而無論表現(xiàn)為驅(qū)動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)動電路一同徹底檢查。對主電路上電試機，須在確定驅(qū)動電路正?！苷］敵隽芳蠲}沖的前提下進行。對驅(qū)動電路的檢修見本書第四章。

檢查驅(qū)動電路正常后，將損壞逆變模塊換新，才可以上電試機。

整機裝配后的上電試機，是一個必需慎重從事的大事。必需實行相應(yīng)的措施，保證特別狀況消失時，新?lián)QIGBT模塊不至于損壞。試機時，變頻器啟動瞬間是最“要命的一個時刻”，無一點防護措施下的匆忙上電，會使新?lián)Q上的價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大了。有的修理人員炸過幾次模塊，便對變頻器修理望而卻步了。實行相應(yīng)的上電試機措施，能基本上杜絕上電試機逆變模塊損壞的發(fā)生，只要細心一點的話基本沒有問題。

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：斷開點必需在儲能電容之后！假定在KM之前斷開，儲能電容上的儲存電量，會在逆變電路故障發(fā)生時，釋放足夠的能量將逆變模塊炸毀！連接簡圖如下：

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)，逆變模塊不會再有損壞的危急。

變頻器空載，U、V、W端子不接任何負載。先切斷驅(qū)動電路的模塊OC信號輸出回路，避開CPU做出停機愛護動作，中斷試機過程（詳細操作方法見博文《驅(qū)動電路的修理》）。上電后可能消失如下種狀況：

1、變頻器在停機狀態(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)部有嚴峻的絕緣缺限。購買的拆機品模塊有時候消失這種狀況?？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，但接受運行信號后，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激勵信號而開通時，已損壞的Q2與導(dǎo)通的Q1一起，形成了對供電電源的短路。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，接受運行信號后，燈泡仍不亮；用指針式萬用表的溝通500V檔，測量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，可以帶些負載試驗了。

4、上電后，燈泡不亮，啟動變頻器后，燈泡仍不亮。但測量三相輸出電壓，不平衡，嚴峻偏相。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。對此故障的檢測方法如

（1）、讓我們把握用直流電壓檔測量變頻器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，說明輸出電壓中不含有直流成分。換句話說，此時指針式萬用表的直流500V檔所測得直流電壓值為零。當(dāng)輸出偏相時，實質(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的半波輸出，或者該相輸出的正、負半波不對稱，輸出電壓中消失了直流重量。一臂IGBT為開路（斷路）狀態(tài)時，則為純直流重量了。此時用萬用表直流500V檔測量，可得出如下結(jié)果：假定測量U、V之間無直流電壓，但測量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。

也可以換一種測量方法，直接測量U、V、W三個輸出端子對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完全正常地對稱導(dǎo)通時，在U端子形成了“等效的”對直流供電530V的分壓，U端子P、N兩點都能測出二分之一的530V直流電壓，即260V左右的直流電壓。而特別狀態(tài)下，可得出這樣的測量結(jié)果，如P、U之間所測電壓遠遠高于260V甚至等于530V，說明Q1內(nèi)部斷路或?qū)ú涣?；若在U、N之間所測電壓遠遠高于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?30V的“正常分壓”而使U相直流電壓上升。

（2）、下述的測量方法，也為一有效方法。修復(fù)一臺37kW東元變頻器，檢查為逆變模塊損壞，型號為CM100DU-24H。購得一塊相同型號的模塊，走了一遍脫機測量的全部“程序”，確認模塊無問題后，裝機上電試驗。三相輸出電壓很不平衡，徹底檢查驅(qū)動電路確認無故障后，按下圖2（簡化圖）接線方式測量出新?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！變頻器直流回路負端經(jīng)常標注為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輸出端對三相供電的零線（N*）測量（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、負半波不對稱，致使V相對零線有負電壓輸出。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，即使是細致測量后，認為是好的逆變模塊，也不能百分之百斷定就是沒有問題的。萬用表的測量推斷力量究竟是有限的。對接入電路上電后反映出的問題，不要存有先入之見，認為模塊不行能是壞的，從而造成對故障的誤斷，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，上電試機時倒把我搞懵了。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

[故障實例]：

在圖3中DKD*點串入兩只燈泡，上電，燈泡不亮，是對的，我松了一口氣；按操作面板啟動變頻器，燈泡變?yōu)檠┝粒牧?，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，啟動變頻器后燈泡不亮了。測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┝痢０泊ㄅc臺灣產(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的愛護電路，是為抑制尖峰電壓，供應(yīng)IGBT的反向電流通路來愛護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電路的特色。

變頻器空載啟動后，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。該機是一個特例。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），不能滿意對三相輸出電壓的檢測和推斷要求，變頻器有可能報出“輸出特別”等故障，實行愛護停機措施，由此引出了上電檢修方法二，見下圖（簡化）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玻殼保險管，上電檢檢測圖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信號回路恢復(fù)，將U、V、W輸出端接入2.2kW三相電動機，進行頻率增減和起、停操作，表現(xiàn)良好，機器修復(fù)。

變頻器的主電路上電檢修方法三

逆變輸出電路，在無防護措施下的高電壓供電狀況下，帶電狀態(tài)（尤其是啟動運行狀態(tài)），嚴禁測量觸發(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)，對電源形成短路而炸毀！用示波器的探頭檢測也不行以！將驅(qū)動板脫開逆變電路后，單獨檢修驅(qū)動板時，可對六路輸出脈沖進行檢測。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)讀者在變頻器整機正常連接和啟動狀態(tài)下，檢測觸發(fā)端子上的激勵電壓和波形，簡直是膽大妄為，胡扯一通！

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

即使串入保險，高電壓狀態(tài)下，不建議進行激勵電壓（脈沖）的測量，由此引出了上電檢修方法三，低電壓供電條件下是可以測量激勵脈沖有無的。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（電源本身的電流輸出力量也是有限的，這恰好是一個好處，有了自限流功能），檢測逆變輸出電路，就變得特別平安了。可協(xié)作測量觸發(fā)端子上的截止負壓和正的激勵電壓，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，可以在啟動和運行狀態(tài)下，便利檢測驅(qū)動電路和逆變電路的工作狀況。

[故障實例1]：

接修一臺PI-18型11kW普傳牌變頻器，開關(guān)電源電路、驅(qū)動電路等全部檢測并修復(fù)后，將新購逆變輸出模塊SKM75GD124D焊接到線路上。保險起見，先將逆變電路的供電正端斷開，串接了兩只燈泡上電試機。上電，燈光不亮，操作面板啟動按鈕，燈泡一閃，接著跳OC停機。此前，對驅(qū)動電路已做了徹底的檢查，對所購模塊也做了細致的測量。分析OC信號還是因逆變電路或驅(qū)動電路故障而返回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，開機檢測。

起動變頻器，操作顯示面板上顯示輸出頻率正常，測U、V、W輸出溝通電壓，50Hz時電壓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。曾檢測過正常機器，當(dāng)逆變輸出電源供電為24V時，U、V、W端子應(yīng)為穩(wěn)定的18V左右溝通電壓。測觸發(fā)端子上的六路激勵脈沖，電壓幅度和電流輸出力量都滿意要求。說明不是驅(qū)動電路的問題。這一來有點意思了，將24V電源換為200V直流電源后，并串接2A保險管。上電后啟動變頻器，還是跳OC！并且串接保險管熔斷！這一下故障徹底暴露出來了。模塊有嚴峻絕緣缺陷！低電壓供電時尚不至于擊穿短路，能維持肯定電壓輸出，高電壓供電時，即形成較大的短路電流，使變頻器報出OC故障。所購模塊可能為拆機品——復(fù)新模塊。將狀況向供應(yīng)商說明，換一塊新模塊，裝機后故障排解。

[故障實例2]：

一臺22kW泓筌機器，逆變模塊供電串接的保險斷掉，測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管熔斷時，逆變電路中必定有一只或兩只IGBT短路了?；蛘叻催^來說，正是由于IGBT的短路才造成了保險管的熔斷。但該機器怎么測量逆變模塊，都是好的。裝機后先將逆變供電送入24V，跳EOCn，意為加速中過流，電機側(cè)短路。明顯逆變模塊或驅(qū)動電路部分還有故障?？磥聿⒎侵皇菗Q上保險那么簡潔。嗬嗬，修過這么多變頻器，還沒有哪臺變頻器保險管燒過，換上就好了的。

拆機，重新檢查驅(qū)動電路板，六路驅(qū)動電路都工作正常。

裝機，還是將逆變供電接入24V，上電跳EfbS，意為保險絲熔斷。拆除24V供電，將原保險端子用燈泡串聯(lián)代之，送電即發(fā)強光。但停電拆掉觸發(fā)端子后，單獨測量逆變模塊正常。

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

重查一遍驅(qū)動輸出的正負電壓及電流，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，放到工作臺上與驅(qū)動板一起送電檢測。上電后，檢測V相上臂IGBT觸發(fā)端子的負壓偏低，約2V左右（正常時約7.5V）。與驅(qū)動電路脫開觸發(fā)端子后，測驅(qū)動板輸出負壓恢復(fù)為正常值，插上模塊觸發(fā)端子，負壓又降低。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)。

變頻器空載試機正常后，應(yīng)將全部解除的愛護電路恢復(fù)，進一步帶載試驗，限于條件，修理部內(nèi)假如沒有三相動力電源，則只有帶輕載試驗了。依據(jù)閱歷，一般輸出電流達5A左右時，模塊內(nèi)部缺陷也是能暴露出來的。用燈泡作假負載的電路見下圖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三個輸出端；假如接入小功率三相電動機試機，后者的試驗效果要好