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避免CPU停机保护,解决驱动电路问题的有效方法

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:先切断驱动电路的模块OC信号输出回路,避免CPU作出停机保护动作,中断试机过程。如当V1受激励信号而导通时,已损坏的V2与导通的V1一起,形成了对供电电源的短路。②下述的测量方法,也为一有效方法。这两只元件与外接10Ω80W电阻提供了约一百毫安的电流通路,使25W灯泡变亮。

避免CPU停机保护,解决驱动电路问题的有效方法

将图2-1中标注DKD∗(笔者自行标注的,意为断开点)处断开,其实电路中为连接铜排,拆去一段连接铜排,即将三相逆变电路的正供电端断开。注意,断开点必须在储能电容之后。假定在KM1或L1之处断开,储能电容上存储的电量,会在逆变电路故障发生时,释放足够的能量将逆变模块炸毁。连接简图如图2-5所示。

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图2-5 变频器逆变电路的上电检修电路接线图一

在断开处串入两只25W交流220V灯泡,因变频器直流电压约为530V,一只灯泡的耐压不足(故障情况下),需两只串联以满足耐压要求。即使逆变电路有短路故障存在,因灯泡的降压限流作用,将逆变电路的供给电流限于100mA以内,逆变模块将不会再有损坏的危险。

变频器空载,U、V、W端子不接任何负载。先切断驱动电路的模块OC信号输出回路,避免CPU作出停机保护动作,中断试机过程(具体操作方法见第4章)。上电后可能出现如下几种情况:

1)变频器在停机状态,灯泡亮。3只模块有一只上、下臂IGBT漏电,如V1和V2。此种漏电在低电压情况下不易暴露,如万用表不能测出,但引入直流高压后,出现了较大的漏电,说明模块内部有严重的绝缘缺陷。购买的拆机品中的模块有时候出现这种情况,可用排除法检修,如拆除U相模块(V1、V2)后灯泡不亮了,说明该模块已损坏。

2)上电后,灯泡不亮,但接收运行信号后,灯光随频率的上升同步闪烁发亮。说明三相逆变模块中,出现一相上臂或下臂IGBT损坏故障。如当V1受激励信号而导通时,已损坏的V2与导通的V1一起,形成了对供电电源的短路。两只串联灯泡承受530V直流电压而发出亮光。

3)上电后,灯泡不亮,接收运行信号后,灯泡仍不亮。用指针式万用表的交流500V档,测量U、V、W端子输出电压,随频率上升而均匀上升,三相输出电压平衡。说明逆变输出模块基本上是好的,可以带些负载试验了。

4)上电后,灯泡不亮,起动变频器后,灯泡仍不亮。但测量三相输出电压,不平衡,严重偏相。故障原因:某一臂IGBT内部已呈开路性损坏;某一臂IGBT导通内阻变大,接近开路状态。对此故障的检测方法如下:

①用直流电压档测量变频器U、V、W端子的方法。当变频器输出端子输出三相平衡的交流电压时,说明输出电压中不含有直流成分。换句话说,此时指针式万用表的直流500V档所测得的直流电压值为零。当输出偏相时,实质是逆变输出电路的某一臂IGBT导通不良或呈开路状态,致使该相输出为正或负的半波输出,或者该相输出的正、负半波不对称,输出电压中出现了直流分量。一臂IGBT为开路(断路)状态时,则为纯直流分量了。此时用万用表直流500V档测量,可得出如下结果:假定测量U、V之间无直流电压,但测量W、V和W、U之间有直流电压值出现,说明W相模块不良。若为红表笔搭接W相,指针正偏转,测说明W相下臂IGBT(V6)导通不良或没有导通;若黑表笔搭接W相指针为正偏转,则说明W相上臂IGBT(Q5)导通不良或没有导通。

也可以换一种测量方法,直接测量U、V、W 3个输出端子对P、N之间的电压值。仍用直流500V档。由分析可以得出结论:当U相的上、下臂IGBT(V1、V2)完全正常地对称导通时,在U端子形成了“等效的”对直流供电530V的分压,U端子对P、N两点都能测出1/2的530V直流电压,即260V左右的直流电压。而异常状态下,可得出这样的测量结果,如P、U之间所测电压远远高于260V甚至等于530V,说明V1内部断路或导通不良;若在U、N之间所测电压远远高于260V甚至等于530V,则说明V2内部C、E之间断路或导通不良,不能形成对530V的“正常分压”而使U相直流电压升高。(www.xing528.com)

②下述的测量方法,也为一有效方法。修复一台37kW东元变频器,检查发现为逆变模块损坏,型号为CM100DU-24H。购得一块相同型号的模块,进行一遍脱机测量的所有“程序”,确认模块无问题后,装机上电试验。三相输出电压很不平衡,彻底检查驱动电路确认无故障后,按图2-6(简化图)接线方式测量出新换模块导通内阻变大,换新模块后故障排除。

我国的动力和居民供电,一般采用三相四线制。N为中性线,也称为零线。注意,变频器直流回路负端常常标注为N,与三相供电的中性线不是一码事,在图中以N∗(中性线)相区分。有的维修人员弄混了,以为变频器中的N点是与三相供电的N线相连的,连接后,一上电,整流模块就炸了。

将三相U、V、W输出端对三相供电的零线(N∗)测量(用指针式万用表直流500V档),U相、W相直流成分为零,而V相约有-300V的直流负压。由此判断:V相下臂导通良好,而上臂导通不良,两臂输出的正、负半波不对称,致使V相对零线有负电压输出。而V相上臂,恰巧就是新换上的模块。另购一只CM100DU-24H更换后,三相输出正常。模块的故障,为内部输出管C、E极间导通内阻变大。说明了一件事,即使是细致测量后,认为是好的逆变模块,也不能百分之百断定就是没有问题的。万用表的测量判断能力毕竟是有限的。对接入电路上电后反映出的问题,不要存有先入之见,认为模块不可能是坏的,从而造成对故障的误判,使检修走入弯路。

串接灯泡上电检查逆变电路,对绝大部分变频器是适用的,因为灯泡的限流和指示作用带来了检修上的很大方便。但也有例外,在检修一例安川55kW变频器时,上电试机时出现意外,见故障实例。安川616G3型55kW变频器的主电路如图2-7所示。

故障实例1

在图2-7中DKD∗点串入两只灯泡,上电,灯泡不亮,这是对的,按操作面板起动变频器,灯泡变亮。这说明输出模块有短路现象,这是笔者的第一判断。停电检查模块和驱动电路,均无异常。回头查看电路结构,在拆除掉MS1250D225P和MS1250D225N后,起动变频器后灯泡不亮了。测空载输出三相电压正常。这两只元件与外接10Ω80W电阻提供了约一百毫安的电流通路,使25W灯泡变亮。安川与东元大功率变频器的IGBT上往往并联有MS1250D225P和MS1250D225N,内含电容、二极管等,与外接电阻元件一件构成了IGBT的保护电路,是为了抑制尖峰电压,提供IGBT的反向电流通路来保护IGBT安全的,以牺牲几十瓦功耗换来IGBT更高的安全性,这是安川变频器模块保护电路的特色。

变频器空载起动后,由于MS1250D225P和MS1250D225N等元件的关系,逆变电路自身形成了一定的电流通路,并非为逆变模块不良造成。该机是一个特例。有了电流通路,也并一定是模块已经损坏了,观察一下,是不是有哪些元件提供了此电流通路?当新鲜的经验固化成思维定式,对故障的误判就在所难免了。

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图2-6 变频器逆变电路的上电检修电路接线图二

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