变频器主电路维修

变频器与供电电源之间应装设带有短路及过载保护的断路器、交流接触器，以免变频器发生故障时事故扩大，电控系统的急停控制应使变频器电源侧的交流接触器开断，彻底切断变频器的电源供给，保证设备及人身安全。电源电压及波动范围应与变频器低电压保护整定值相适应（出厂时一般设定为0.8~0.9UN），因为在实际使用中，电网电压偏低的可能性较大。主电源频率波动和谐波干扰会增加变频器的热损耗，导致噪声增加，输出降低。在进行系统主电源供电设计时，应将变频器和电动机在工作时自身的功率消耗考虑进去。
在变频器输出端与电动机之间一般不用加装对电动机的保护开关，因为变频器本身对输出电路和电动机有着非常强的保护功能，在电路短路、电动机过载、缺相这些故障出现时，变频器能自动停机，断开负载，并给出故障指示和报警信号。只要正确地设置变频器内电子继电器的保护值，就能很好地保护电动机及变频器。对大惯性负载，如果选择了DC制动方式对电动机进行制动，输出端不得加装接触器，因为在停机时接触器断开DC制动将不起作用。如果用一台变频器驱动多台电动机运行，变频器内的电子继电器保护值是全部电动机的总和，对单台电动机不起保护，就必须在每个分支回路上加装保护断路器，并且将保护断路器的辅助报警触点串联起来引入变频器紧急停止端，一旦外部一台电动机出故障，保护开关动作，以对变频器实施保护。
变频器最适用于负荷平稳的负载，对冲击大的负载不太适合。如果变频器是应用在冲击大的负载上，由于转矩冲击大，产生的电流冲击也很大，在起动时即使采用转矩提升补偿，起动也相当困难，很容易造成变频器自身保护装置动作，目前解决这个问题的方法是选择比负载大一级容量的变频器。有的负载在运转中由于其他因素的影响，如循环风机在风门调整不当的时候，由于气流的作用，叶轮带动电动机转动，再生能量会使负载带动电动机旋转，产生再生能量，反送回变频器，使变频器直流环节电压升高达到限定值，造成过电压保护动作，影响正常运行。若过电压保护不动作，也将造成变频器温度升高，影响变频器寿命，甚至损坏变频器，对此可以选用DC制动方式，接上外部制动电阻，吸收再生能量。
　　变频器维修者必须树立这样的观念：逆变模块与驱动电路在故障上有极强的连带性。当模块炸裂损坏后，驱动电路势必受到冲击而损坏;模块的损坏也可能正是因驱动电路的故障而造成。因而无论表现为驱动电路或是逆变输出电路的故障，必须将逆变输出电路与驱动电路一同彻底检查。对主电路上电试机，须在确定驱动电路正常——能正常输出六路激励脉冲的前提下进行。对驱动电路的检修见本书第四章。
　　检查驱动电路正常后，将损坏逆变模块换新，才可以上电试机。
　　整机装配后的上电试机，是一个必须慎重从事的事件。必须采取相应的措施，保证异常情况出现时，新换IGBT模块不至于损坏。试机时，变频器启动瞬间是最“要命的一个时刻”，无一点防护措施下的匆忙上电，会使新换上的价值昂贵的模块损坏于刹那间。以前所付出的检修的努力不仅白废了，而且造成了更大的损失，有可能使故障范围扩大了。有的维修人员炸过几次模块，便对变频器维修望而却步了。采取相应的上电试机措施，能基本上杜绝上电试机逆变模块损坏的发生，只要细心一点的话基本没有问题。
　　方法一：将逆变模块的供电断开，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KM之前断开，储能电容上的储存电量，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!
　　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左右，一只灯泡的耐压不足(故障情况下)，须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做出停机保护动作，中断试机过程。上电后可能出现如下种情况：
　　1、变频器在停机状态，灯泡亮。三只模块有一只上、下臂IGBT漏电，如Q1和Q2。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限。购买的拆机品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(Q1、Q2)后灯泡不亮了，说明该模块已损坏。
　　2、上电后，灯泡不亮，但接受运行信号后，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Q1激励信号而开通时，已损坏的Q2与导通的Q1一起，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，接受运行信号后，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，启动变频器后，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：a、某一臂IGBT管子内部已呈开路性损坏;b、某一臂IGBT管子导通内阻变大，接近开路状态了。对此故障的检测方法如
　　(1)、让我们掌握用直流电压档测量变频器U、V、W端子输出电压的方法。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。若为红笔搭W相，表针正偏转，测说明W相下臂IGBT(Q6)导通不良或没有导通;若黑表笔搭接W端子表针为正偏转，则说明U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三个输出端子对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管子Q1、Q2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P、N两点都能测出二分之一的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Q1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Q2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。
　　(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，检查为逆变模块损坏，型号为CM100DU-24H。购得一块相同型号的模块，走了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，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。有的电工老师弄混了，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，整流模块就炸飞了。
　　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相下管导通良好，而上管导通不良，两管输出的正、负半波不对称，致使V相对零线有负电压输出。而V相上管，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断，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，因灯泡的限流和指示作用，带来了检修上的很大方便。但例外，也让我碰到了，在检修一例安川55kW变频器时，上电试机时倒把我搞懵了。