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浅谈日立变频器维修技术问题

近十多年来,随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透,变频交流调速已逐渐取代了过去的滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统。几乎可以说,有交流电动机的地方就有变频器的使用。其主要的特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。
 
现在通用型的变频器一般包括以下几个部分
:
整流桥、逆变桥、中间直流电路、预充电电路、控制电路、驱动电路等。
  
  
一台变频器的好坏,驱动电路起着至关重要的作用,现就来谈谈驱动电路常见的问题以及解决的办法。
 
驱动电路只是一个统称,随着技术的不断发展,驱动电路本身也经历了从插脚式元的驱动电路到光耦驱动电路,再到厚膜驱动电路,以及比较新的集成驱动电路,现在前面提到的后三种驱动电路在维修中还是经常能遇到的。
  
  
 
几种驱动电路的维修方法
  
  
(1) 
驱动电路损坏的原因及检查
 
造成驱动损坏的原因有各种各样的,一般来说出现的问题也无非是
U
V
W
三相无输出,或者输出不平衡,再或者输出平衡但是在低频的时候抖动,还有启动报警等等。
  
  
当一台变频器大电容后的快熔开路,或者是
IGBT
逆变模块损坏的情况下,驱动电路基本都不可能完好无损,切不可换上好的快熔或者
IGBT
逆变模块,这样很容易造成刚换上的好的器件再次损坏。这个时候应该着重检查下驱动电路上是否有打火的印记,这里可以先将
IGBT
逆变模块的驱动脚连线拔掉,用万用表电阻挡测量六路驱动电路是否阻值都相同
(
但是极个别的变频器驱动电路不是六路阻值都相同的
:
如日业、日业等变频器
)
,如果六路阻值都基本相同还不能完全证明驱动电路是完好的,接着需要使用电子示波器测量六路驱动电路上电压是否相同,当给定一个启动信号时六路驱动电路的波形是否一致
;
如果手里没有电子示波器的话,也可以尝试使用数字式电子万用表来测量驱动电路六路的直流电压
.  
 
 一般来说,未启动时的每路驱动电路上的直流电压约为
10V
左右,启动后的直流电压约为
2-3V
,如果测量结果一切正常的话,基本可以判断此变频器的驱动电路是好的。接着就将
IGBT
逆变模块连接到驱动电路上,但是记住在没有
 
把握的情况稳妥的方法还是将
IGBT
逆变模块的
P
从直流母线上断开,中间接一组串联的灯泡或者一个功率大一点的电阻,这样能在电路出现大电流的情况下,保护
IGBT
逆变模块不被大电容的放电电流烧坏,下面就讲几个在维修变频器时和驱动电路有关的实例
.  
  
 
 
(2) 
日业
616G5
3.7kW
的变频器故障现象为三相输出正常,但在低速时电动机抖动,无法进行正常运行。首先估计多数为变频器驱动电路损坏,正确的解决办法应该是确定故障现象后将变频器打开,将
IGBT
逆变模块从印刷电路板上卸下,使用电子示波器观察六路驱动电路打开时的波形是否一致,找出不一致的那一路驱动电路,更换该驱动电路上的光耦,一般为
PC923
或者
PC929
,若变频器使用年数超过
3
年,推荐将驱动电路的电解电容全部更换,然后再用示波器观察,待六路波形一致后,装上
IGBT
逆变模块,进行负载实验,抖动现象消除。
  
  
 
 
(3) 
日业
G9
变频器故障现在为上电无显示。接到手估计可能是变频器开关电源损坏,打开变频器检查开关电源线路,但是经检查开关电源器件线路都无损坏,在
DC
正负处上直流电压也无显示,这个时候要估计到可能是驱动问题,将驱动电路初所有电容拆下,发现有个别电容漏液,更换新的电解电容,再次上电后正常工作。
  
  
 
 
(4) 
日业变频器故障现象是变频器输出端打火,拆开检查后发现
IGBT
逆变模块击穿,驱动电路印刷电路板严重损坏,正确的解决办法是先将损坏
IGBT
逆变模块拆下,拆的时候主要应尽量保护好印刷电路板不受人为二次损坏,将驱动电路上损坏的电子原器件逐一更换以及印刷电路板上开路的线路用导线连起来
(
这里要注意要将烧焦的部分刮干净,以防再次打火
)
,再六路驱动电路阻值相同,电压相同的情况下使用视波器测量波形,但变频器一开,就报
OCC
故障
(
日业变频器无
IGBT
逆变模块开机会报警
)
使用灯泡将模块的
P1
和印板连起来,其他的用导线连,再次启动还跳
OCC
,确定为驱动电路还有问题,逐一更换光耦,后发现该驱动电路的光耦带检测功能,其中一路光耦检测功能损坏,更换新的后,启动正常。
  
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  维护不当或不及时造成的故障
  
  部分变频器故障是由设备操作管理人员维护不当或维护不及时引起的,有些变频器长期缺乏正常日常维护,造成变频器内灰尘多、元器件老化加速,故障频发。
 
预防措施及解决办法有:
  
  
(1) 
加强变频器的规范化使用管理,建立变频器的日常保养维护制度
  
  设立专人负责保养,具体内容有做好运行数据记录和故障记录,定期测量变频器及电机的运行数据,包括变频器输出频率,输出电流,输出电压,变频器内部直流电压,散热器温度,工作环境温度、湿度等参数,与合理数据对照比较,以利于提早发现故障隐患
;
变频器如发生故障跳闸,务必记录故障代码和跳闸时变频器的运行工况,以便于具体分析故障原因。
  
  
 
 
(2) 
加强日常检查
  
  每半月检查一次,检查、记录运行中的变频器输出三相电压,并注意比较他们之间的平衡度
;
检查记录变频器的三相输出电流,并注意比较他们之间的平衡度
;
检查记录散热器温度,工作环境温度
;
察看变频器有无异常振动、声响,风扇是否运转正常。
  
  
 
 
(3) 
加强变频器的日常保养
  
  做到变频器每季度保养一次,要及时清除变频器内部的积灰、脏物,将变频器保持清洁,操作面板清洁光亮
;
在保养的同时要仔细检查变频器内有无发热变色部分,阻尼电阻有无开裂,电解电容有无膨胀、漏液、防爆孔突出等现象,
pcb
板有无异常,有没有发热烧黄部位等。
  
  
 
 
(4) 
加强对变频器操作、管理人员的变频器维护知识培训
  
  提高他们的现场维护能力,避免因维护不当或不及时而造成故障的发生。
   高高变频器
  
  高高变频器无需升降压变压器,功率器件在电网与电动机之间直接构建变换器。由于功率器件耐压问题难于解决,目前直接的做法是采用器件串联的办法来提高电压等级,其缺点是需要解决器件均压和缓冲难题,技术复杂,难度大。但这种变频器由于没有升降压变压器,故其效率较高低高方式的高,而且结构比较紧凑。
  
  
高高电流型变频器
 
它采用
GTO
SCR
IG
日业元件串联的办法实现直接的高压变频,目前电压可达
10KV
。由于直流环节使用了电感元件,其对电流不够敏感,因此不容易发生过流故障,逆变器工作也很可靠,保护性能良好。其输入侧采用可控硅相控整流,输入电流谐波较大。变频装置容量大时要考虑对电网的污染和对通信电子设备的干扰问题。均压和缓冲电路,技术复杂,成本高。由于器件较多,装置体积大,调整和维修都比较困难。逆变桥采用强迫换流,发热量也比较大,需要解决器件的散热问题。其优点在于具有四象限运行能力,可以制动。需要特别说明的是,该类变频器由于较低的输入功率因数和较高的输入输出谐波,故需要在其输入输出侧安装高压自愈电容。
  
  
 
电流型变频器
  
  
由于在变频器的直流环节采用了电感元件而得名,其优点是具有四象限运行能力,能很方便地实现电机的制动功能。缺点是需要对逆变桥进行强迫换流,装置结构复杂,调整较为困难。另外,由于电网侧采用可控硅移相整流,故输入电流谐波较大,容量大时对电网会有的影响。
  
  
 
电压型高压变频器
  
  
由于在变频器的直流环节采用了电容元件而得名,随着技术的进步,高压变频器可以实现四象限运行,也能实现矢量控制,已经成为当前传动系统调速的主流产品。
  
  
 
高低高变频器
  
  
采用升降压的办法,将低压或通用变频器应用在中、高压环境中而得名。原理是通过降压变压器,将电网电压降到低压变频器额定或允许的电压输入范围内,经变频器的变换形成频率和幅度都可变的交流电,再经过升压变压器变换成电机所需要的电压等级。
 
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