第2章 变频器主电路的维修

第一章：变频器应用概论,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,变频调速维护、保养实用技术培训,主讲 王兆义,主办单位： 新疆博识通咨询有限公司,中国工业自动化培训网,思考题：,我们在使用变频器的过程中，如果有一天：,1.,电动机工作无力、噪声大，变频器报输出缺相、过流等故障，查电动机无问题，下一步如何查变频器？,2.,变频器报输入欠压、缺相跳闸，查三相电压正常，下一步如何查变频器？,3.,变频器的主电路中容易出问题的有哪些器件，我们在不,分解变频器的前提下,，如何测量变频器主电路中哪一个器件出了问题？,第,2,章 变频器主电路的维修,2.1,主电路的作用,主电路是包括电源输入端子,R S T,、输出端子,U V W,和制动、直流电抗器端子的内电路。,其作用为：将输入端三相交流电变成直流电，再逆变成交流电的功率处理电路。,该电路在应用中，是故障率较高的部分电路。,第,2,章 变频器主电路的维修,2.1,主电路工作原理,2.1.1,主电路结构,该电路是现在通用的低压变频器主电路图。不管什么品牌的变频器，其主电路结构基本如此。因为：,整流,电路和,逆变,电路是两个标准模块，没有变化的空间。,2.1.2,整流滤波电路,1.,整流,VD1VD6,整流二极管，完成将交流电整成直流电的工作。,整流原理：,第,2,章 变频器主电路的维修,1,）整流波形,在整流过程中，电流总是从电压最高的相流到电压最低,的相。,第,2,章 变频器主电路的维修,第,2,章 变频器主电路的维修,2,）整流电路减小电流谐波的措施,在输入电路加入,交流,和,直流电抗,器,，利用电感的,储能作用，可使,输入电流变得较,为平滑，减少谐,波，电抗器是变,频器的重要外选,件。,第,2,章 变频器主电路的维修,2.,滤波,1,）滤波电容,C1,、,C2,；均压电阻：,R1,、,R2,滤波作用：将整流后的直流电滤平。通过滤波电容，可以使直流电的平均值上升。最高可以达到波峰值。,2,）充电限流电阻：,RL,作用：限制接通瞬间的充电电流，保护整流二极管。当电容上充电电压上升到一定值后，继电器,SL,闭合，电路进入正常工作状态,。,第,2,章 变频器主电路的维修,3.,直流母线,直流母线就是整流后得到的正负电压的两条电源线，正电的一端叫正母线，负电的一端叫负母线。该母线有相应的外接端子，连接制动电路，在故障测量时有着重要的作用。,第,2,章 变频器主电路的维修,2.1.3,制动电路,图中,R,B,电阻和,VT,B,是制动选件（外购），当电动机产生回馈电能，使,U,PN,电压达到,700V,以上，,VT,B,受控导通（由单片机控制），电动机产生的回馈电流流过制动电阻，将机械能转换成的电能通过,R,B,电阻消耗，电动机得到制动力矩而停止。,第,2,章 变频器主电路的维修,1.,制动电路的必要性,电动机变为发电机的条件是：当负载拖着电动机转动或因为电动机自身惯性转动：变频器有频率输出，并且输出频率低于电动机的转速。电动机变为发电机，向变频器回馈电能。,1,）减速制动,为了使电动机,尽快,停止，变频器采用降速停机的方法。在降速过程中，电动机的,转速高于了变频器的输出频率，,电动机变为,发电机，,将机械,能变为电能，这个电能由制,动电阻所消耗，使电动机,得到制动力矩而停止转动。,第,2,章 变频器主电路的维修,2,）起重、升降设备制动,当负载重物下降时，拉着电动机转动，电动机将重物的动能转化为电能回馈给变频器。,没有回馈电能的场合，不用安装制动电阻。,3,）风机,风机因为没有制动电阻，,要设置较长的频率下降,时间，以防产生回馈电,能。,第,2,章 变频器主电路的维修,2.1.4,解决回馈电能的其他方法,1.,公用直流母线,在多台变频器并联应用时，公用直流母线是消耗回馈电能的好方法。正常工作的条件是：,电路中消耗电能的变频器任何时刻消耗掉的电能必须比此时释放电能的变频器释放的电能大，否则直流母线会过压跳闸。,第,2,章 变频器主电路的维修,解决方法,：,错开变频器的制动时间，防止回馈能量集中。为了防止特殊情况下过压跳闸，在母线上安装制动电阻，该电阻是应急电阻，容量可选的小一些。,第,2,章 变频器主电路的维修,2.,采用回馈整流电路,1),用于整流原理,第,2,章 变频器主电路的维修,2,）用于回馈,当直流母线上的电压超过了正常整流电压，,6,只开关管按照,PWM,调制原理开关工作，将回馈电能回馈电网。该回馈电路不论是整流还是处理回馈电能，交流电抗器是一个关键部件，它的电感量和储能特性关系到开关管的工作安全。,第,2,章 变频器主电路的维修,2.1.4,逆变电路,VT1VT6,六只,IGBT,开关管相当于,6,只开关，闭合导通，打开截止。,开关规律：上下两只开关管为一相，当该相电流流出时，上桥臂管子导通，流进时，下桥臂管子导通，两管绝对不能同时导通，同时导通会造成管子损坏。,第,2,章 变频器主电路的维修,1.,逆变电路器件作用,1,）,6,个,IGBT,开关管相当于,6,只开关，按照,PWM,波的导通要求，开通或关闭。,2,）,6,只二极管起续流作用，因为变频器的负载是电动机，为感性负载，感性负载的电流和电压不同相位，会使,IGBT,产生反向电压，当产生反向电压时由续流二极管续流。,第,2,章 变频器主电路的维修,2.2,整流电路的维修,2.2.1,维修目的,1.,维修原因,：变频器出现了缺相、欠电压报警跳闸，变频器不能正常工作。,2.,故障原因,：外电压缺相、整流管缺相、电容滤波不良、限流电阻,R,L,损坏、继电器,S,L,接触不良（损坏）等。,第,2,章 变频器主电路的维修,3.,维修方法,：首先进行,R,、,S,、,T,电压、直流母线电压测量，用以鉴别问题是出在外电路还是变频器。,4.,测量顺序,：先测量,RST,三相电压（,测接线桩,），如正常（三相都为,380V,，不缺相、不欠压），再测量直流母线电压（,测接线桩,），分负载测量和空载测量。,第,2,章 变频器主电路的维修,5.,问题初步判断,：,1,）如直流母线电压空载和负载时都在,500V,左右，整流滤波电路都没问题，问题出在检测电路（误报）。,2,）如空载正常，负载时电压明显下降（低于,450V,），整流电路或其他问题。,3,）如空载电压较低，负载电动机不转，电压下降到十几伏，接触器坏。,4,）直流母线无电压，限流电阻断。,第,2,章 变频器主电路的维修,2.2.2,具体损坏器件的外线测量,当我们在测量外电路的电压过程中，如果,认为变频器的内部有的器件损坏,，可利用,测量外线电阻的方法进行确认,，该方法很受现场工作者欢迎。在整流电路中，具体器件就是整流桥、滤波电容、制动组件（有时没有）、限流电阻和接触器。用测量直流电阻的方法可有效的确定上述器件的质量问题。,1.,测量表具：指针万用表的,100,或,10,挡，数字万用表的测晶体管挡。,2.,用指针万用表测量,（,1,） 确定整流管的好坏,第,2,章 变频器主电路的维修,注意,：指针万用表电阻挡的,红,表笔接内部电池的“,”,极；黑表笔接内部电池的“,”,极，在测量有极性器件时要注意。,第,2,章 变频器主电路的维修,黑表笔接,R,、,S,、,T,，红表笔接,P,，,测量上桥臂。表针摆动到刻度的,3/5,，正常，不摆动，断路；摆动到,0,，管子短路（该现象很少见，因短路电流很大，管子必然烧断）。,由此可确定出,VD1VD3,哪个管子损坏。,第,2,章 变频器主电路的维修,红表笔接,R,、,S,、,T,，黑表笔接,N,，,测量下桥臂。表针摆动到刻度的,3/5,，正常，不摆动，断路；摆动到,0,，管子短路（该现象很少见，因短路电流很大，管子必然烧断）,由此可确定出,VD4VD6,哪个管子损坏。,第,2,章 变频器主电路的维修,2,）测量限流电阻的好坏,当继电器,S,L,损坏，较长时间不能闭合，会造成直流母线电压低，变频器报欠压；限流电阻损坏；,制动电阻的制动选件短路损坏，造成启动时制动电阻并联在直流母线上，将限流电阻烧坏。,限流电阻根据变频器型号不同，有的安装在上母线，有的安装在下母线。,第,2,章 变频器主电路的维修,在测量整流管时，如果,有一臂的三只整流管导通电阻明显增大，则限流电阻坏（限流电阻的正常值在,500,以下，变频器的功率越大，阻值越小）。,第,2,章 变频器主电路的维修,3,）滤波电容的测量,滤波电容在电路中的损坏只有开路或容量下降（短路电容就爆炸了，没有测量的机会），一般用测量在线电阻的方法很难确定。但在测量整流管的导通电阻时看到表针摆动，这是电容的充电效应。因为电容是多只并联，同时损坏的概率很小。,第,2,章 变频器主电路的维修,4,）确定接触器的好坏,接触器的工作原理是线圈通电，触点吸合。如果线圈的驱动电源损坏，会造成触点不闭合。,判断方法：,开机时能否听到接触器闭合的声音；如果听不到闭合的声音，可能接触器驱动电源坏。,变频器报欠压，起机时频率上升到,1,3Hz,时就不再上升，电动机没有输出电流，用电压表测量直流母线电压很低（十几伏几十伏）。可判断为接触器不吸合。,第,2,章 变频器主电路的维修,2.3,逆变电路的维修,2.3.1,维修目的,1.,维修原因,：变频器输出出现了缺相、过流、电动机异常报警跳闸，变频器不能正常工作等。,2.,故障原因,：电动机有问题，造成过流；变频器逆变电路有问题，造成缺相、输出电压不平衡等。,第,2,章 变频器主电路的维修,3.,故障初步确认,：首先进行,U,、,V,、,W,电压测量，根据测量数据，进行正确判断。,1,）,变频器输出三相电压平衡，变频器没问题。,2,）,缺相，变频器一个桥臂的开关管损坏。哪一相缺相，对应的那一路上下桥臂开关管损坏。,3,）,如输出电压不平衡，去掉电动机，仍不平衡，变频器不平衡相的桥臂开关管性能不良或有一只开关管已经损坏。,第,2,章 变频器主电路的维修,4.,测量,6,只逆变开关管的好坏,将变频器输出频率调到,3Hz,左右，万用表打到,500V,直流挡,，,：,分别测量,：,P-U,、,P-V,、,P-W,及,U-N,、,V-N,、,W-N,之间的直流电压。,管子正常时，,测出的电压应为,1/2U,PN,，如果哪路,电压偏高,，则那路,IGBT,开路或开关不良。,第,2,章 变频器主电路的维修,2.3.2 IGBT,测量,在逆变电路中，具体器件就是,IGBT,和二极管，首先介绍,IGBT,的工作原理和好坏判断。,二极管具有单向导电性，好的,IGBT,怎么测量都不通。,第,2,章 变频器主电路的维修,独立测量,：将独立的,IGBT,（管子没有接到电路中），用万用表的,10k,挡，黑表笔接,C,极，红表笔接,E,极，用手指短路,C,、,G,极，表针摆动，管子是好的。,第,2,章 变频器主电路的维修,“,BSM10GD120DN2” IGBT,功率模块管脚图,对应模块测量,IGBT,好坏,第,2,章 变频器主电路的维修,2.3.4,测量直流电阻确定某个器件的损坏,在逆变电路中，具体器件就是逆变桥。,1.,测量表具,：指针万用表的,100,或,10,挡，数字万用,表的测二极管专用挡。,2.,测量方法,：测量输出端子,U,、,V,、,W,到直流母线端子,P,、,N,之间的直流电阻。可确定,VD7VD12,续流二极管的好,坏。,第,2,章 变频器主电路的维修,3.,测量上桥臂,在电路中，,IGBT,短路的可能性很小，因为一旦短路，强大的电流会很快将其烧断。所以,IGBT,在电路中损坏是以开路居多。因为,IGBT,开路对测量,6,个续流二极管没有影响，所以可以用测量整流管的方法测量,6,个续流二极管。,测量上桥臂：,黑笔接,UVW,接线桩，,红笔接,P,点接线桩，,表针摆动到刻度,的,3/5,，正常，,不摆动，断路。,第,2,章 变频器主电路的维修,4.,测量下桥臂,红表笔接,UVW,接线桩,，黑表笔接,N,点接线桩,。表针摆动到刻度的,3/5,，正常，不摆动，断路；摆动到,0,，管子短路（该现象很少见，因短路电流很大，管子必然烧断）,5.,结果分析,上、下桥臂只要,续流管开路，开,关管也坏；,续流,管不坏，开关管,有的也坏。,第,2,章 变频器主电路的维修,本章总结：,1.,本章最大的特点是通过测量变频器的外端子确定变频器的内部故障，省事、省时、便于操作，对变频器没有损害，可操作性强。,2.,测量中只用到电压和电阻的基本知识，任何电工都可以操作。,第,2,章 变频器主电路的维修,主电路测量图,第,2,章 变频器主电路的维修,敬请提出建议，,谢谢大家！,