變頻器主電路的維修實用教案

1、第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 一、本章基本內容： 1.低壓變頻器主電路結構、工作(gngzu)原理 包括：主電路內部結構、整流原理、逆變原理。 2.整流電流不連續(xù)造成傳導干擾 包括：傳導干擾的危害、解決方法。 3.整流電路的維修 包括：三相電源的測量、直流母線的測量，通過測量，判斷整流電路故障。 4.逆變電路測量維修 包括：電壓測量、直流電阻測量，判斷逆變模塊的好壞。 二、解決的問題 上述測量是在不分解變頻器的前提下進行的，能夠判斷主電路大部分故障，操作簡單，應用價值高。第1頁/共48頁第一頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 3.1 主電路工作原理(yunl) 3.

2、1.1主電路結構 1.標準變頻器主電路第2頁/共48頁第二頁，共49頁。 3.1.2 整流濾波電路 1.整流 VD1VD6整流二極管，完成(wn chng)將交流電整成直流電的工作。 整流原理：第3章 變頻器主電路(dinl)的維修第3頁/共48頁第三頁，共49頁。 2. 三相整流波形 三個正弦波形整流為一個直流電，必然有2/3的區(qū)間重合。在重合區(qū)沒有(mi yu)相電流，只有1/3非重合區(qū)有電流。并且電流總是從電壓最高的相流出，從電壓最低的相流進。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修第4頁/共48頁第四頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修線電壓380V電壓等級的變頻器，整流

3、后直流電壓平均值為515V，最大值為 每個周期有6個小波峰(bfng)，還需要整流加以濾除。 。540V380V2第5頁/共48頁第五頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 3. 濾波 1）濾波電容 C1、C2；均壓電阻：R1、R2 濾波作用：將整流后的直流電濾平。通過(tnggu)濾波電容，可以使直流電的平均值上升。最高可以達到波峰值。變頻器空載時電壓可達540V。第6頁/共48頁第六頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 4.充電限流電阻：RL 作用：限制接通瞬間的充電電流，保護整流二極管。當電容上充電電壓上升到一定值后，繼電器SL閉合，電路(dinl)進入正常

4、工作狀態(tài)。第7頁/共48頁第七頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 5.直流母線直流母線就是整流后得到的正負電(fdin)壓的兩條電源線，正電的一端叫正母線，負電(fdin)的一端叫負母線。該母線有相應的外接端子，連接制動電路，在故障測量時有著重要的作用。第8頁/共48頁第八頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 6.其他個別(gbi)主電路第9頁/共48頁第九頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 7.高壓(goy)變頻器功率單元第10頁/共48頁第十頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 3.1.3 制動電路 圖中RB電阻和VTB是

5、制動選件（外購），當電動機產生回饋電能，使UPN電壓(diny)達到700V以上， VTB受控導通（由單片機控制），電動機產生的回饋電流流過制動電阻，將機械能轉換成的電能通過RB電阻消耗，電動機得到制動力矩而停止。第11頁/共48頁第十一頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 3.1.4 解決回饋(hu ku)電能的其他方法 1. 公用直流母線 在多臺變頻器并聯(lián)應用時，公用直流母線是消耗回饋(hu ku)電能的好方法。正常工作的條件是： 電路中消耗電能的變頻器任何時刻消耗掉的電能必須比此時釋放電能的變頻器釋放的電能大，否則直流母線會過壓跳閘。第12頁/共48頁第十二頁，共49頁。

6、第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 解決方法： 錯開變頻器的制動時間，防止回饋能量集中。為了防止特殊情況下過壓跳閘，在母線上安裝制動電阻(dinz)，該電阻(dinz)是應急電阻(dinz)，容量可選的小一些。第13頁/共48頁第十三頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 3.1.4 逆變電路 VT1VT6六只IGBT開關管相當于6只開關，閉合導通，打開截止。 開關規(guī)律：上下兩只開關管為一相，當該相電流流出時，上橋臂管子導通，流進時，下橋臂管子導通，兩管絕對不能同時導通，同時導通會造成(zo chn)管子損壞。第14頁/共48頁第十四頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(din

7、l)的維修 1. 逆變電路器件作用 1）6個IGBT開關管相當于6只開關，按照PWM波的導通要求，開通(kitng)或關閉。 2）6只二極管起續(xù)流作用，因為變頻器的負載是電動機，為感性負載，感性負載的電流和電壓不同相位，會使IGBT產生反向電壓，當產生反向電壓時由續(xù)流二極管續(xù)流。第15頁/共48頁第十五頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 2.高次諧波產生輻射干擾和零序干擾 變頻器輸出(shch)的是PWM脈沖波，該脈沖波輻射嚴重，產生輻射干擾。因為電流不連續(xù)，也會產生零序干擾。第16頁/共48頁第十六頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 脈寬調制原理(yunl

8、)2.逆變電路的輸出(shch)波形加在慣性環(huán)節(jié)上的窄脈沖，只要面積相等，其效果相同第17頁/共48頁第十七頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修注意：因為變頻器輸出的是PWM脈寬調制波，會產生大量(dling)的高次諧波，以輻射的形式干擾其他電器和自身。 雙極性調制(tiozh) 三相脈寬調制波第18頁/共48頁第十八頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 解決輻射干擾的方法： 1）電源線、信號線采用(ciyng)屏蔽電纜； 2）輸出端連接交流電抗器； 3）易感電器原理輸出電纜線。第19頁/共48頁第十九頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 3.2

9、 整流電路的維修 3.2.1 維修目的 1. 維修原因：變頻器出現(xiàn)了缺相、欠電壓報警跳閘(tio zh)，變頻器不能正常工作。 2. 故障原因：外電壓缺相、整流管缺相、電容濾波不良、限流電阻RL損壞、繼電器SL接觸不良（損壞）等。第20頁/共48頁第二十頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 3. 維修方法：首先進行R、S、T電壓、直流母線電壓測量，用以鑒別問題是出在外電路還是(hi shi)變頻器。 4. 測量順序：先測量RST三相電壓（測接線樁），如正常（三相都為380V，不缺相、不欠壓），再測量直流母線電壓（測接線樁），分負載測量和空載測量。 第21頁/共48頁第二十一頁，

10、共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 5. 問題(wnt)初步判斷： 1）如直流母線電壓空載在500540V，負載時在500V左右，整流濾波電路都沒問題(wnt)，問題(wnt)出在檢測電路（誤報）。 2）如空載正常，負載時電壓明顯下降（低于450V），當頻率上升到一定值，變頻器又跳閘，整流二極管壞。 3）如空載電壓正常，負載電動機不轉，電壓下降到十幾伏，接觸器不吸合。 4）直流母線無電壓，限流電阻斷。第22頁/共48頁第二十二頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 3.2.2 具體損壞器件的外線測量 當我們在測量外電路的電壓過程中，如果認為變頻器的內部有的器件損壞，

11、可利用測量外線電阻的方法進行確認，在整流電路中，具體器件就是整流橋、濾波電容、制動(zh dn)組件（有時沒有）、限流電阻和接觸器。用測量直流電阻的方法可有效的確定上述器件的質量問題。 1. 測量表具：指針萬用表的100或10擋，數(shù)字萬用表的測晶體管擋。 2. 用指針萬用表測量 （1） 確定整流管的好壞第23頁/共48頁第二十三頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 注意：指針萬用表電阻擋的紅表筆接內部(nib)電池的“”極；黑表筆接內部(nib)電池的“”極，在測量有極性器件時要注意。第24頁/共48頁第二十四頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 黑表筆接R、S

12、、T，紅表筆接P， 測量(cling)上橋臂。表針擺動到刻度的3/5，正常，不擺動，斷路；擺動到0，管子短路（該現(xiàn)象很少見，因短路電流很大，管子必然燒斷）。由此可確定出VD1VD3哪個管子損壞。第25頁/共48頁第二十五頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 紅表筆接R、S、T，黑表筆接N， 測量下橋臂。表針擺動到刻度的3/5，正常，不擺動，斷路(dun l)；擺動到0，管子短路（該現(xiàn)象很少見，因短路電流很大，管子必然燒斷） 由此可確定出VD4VD6哪個管子損壞。第26頁/共48頁第二十六頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 2）測量限流電阻(dinz)的好壞 當

13、繼電器SL損壞，較長時間不能閉合，會造成直流母線電壓低，變頻器報欠壓；限流電阻(dinz)損壞； 制動電阻(dinz)的制動選件短路損壞，造成啟動時制動電阻(dinz)并聯(lián)在直流母線上，將限流電阻(dinz)燒壞。 限流電阻(dinz)根據(jù)變頻器型號不同，有的安裝在上母線，有的安裝在下母線。第27頁/共48頁第二十七頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 在測量整流管時，如果有一臂的三只整流管導通電阻明顯增大，則限流電阻壞（限流電阻的正常值在500以下，變頻器的功率(gngl)越大，阻值越?。?。第28頁/共48頁第二十八頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 3）確

14、定接觸器的好壞 接觸器的工作原理是線圈通電，觸點吸合。如果線圈的驅動電源損壞，會造成觸點不閉合。 判斷方法： 開機時能否聽到接觸器閉合的聲音；如果聽不到閉合的聲音，可能接觸器驅動電源壞。 變頻器報欠壓，起機時頻率(pnl)上升到13Hz時就不再上升，電動機沒有輸出電流，用電壓表測量直流母線電壓很低（十幾伏幾十伏）?？膳袛酁榻佑|器不吸合。第29頁/共48頁第二十九頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修第30頁/共48頁第三十頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修第31頁/共48頁第三十一頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修第32頁/共48頁第三十二頁，

15、共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 2）缺相分析 當輸入缺相時，一個周期內只有2個電壓波頭，且整流電壓最低值為零。此時電壓的平均值為342V，比正常情況低了170V。但當空載時，因為有濾波電容，仍可使直流母線上電壓達到500V以上。當 頻器一帶載，電壓隨 負載的增加迅速下降(xijing)，當 頻率上升到十幾Hz，電壓 下降(xijing)到400V以下。最好的 判斷方法是用電壓表測量 開機時直流母線電壓的下降(xijing)情況。第33頁/共48頁第三十三頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 案例檢查：首先應檢查輸入側電壓是否有問題，然后再檢查變頻器。 從整流部

16、分向變頻器電源輸入端檢查，發(fā)現(xiàn)電源輸入側缺相，由于電壓表從另外兩相取信號，電壓表指示正常，沒有及時發(fā)現(xiàn)變頻器輸入側電源缺相。 輸入端缺相后，由于變頻器整流輸出電壓下降，在低頻區(qū)，因充電(chng din)電容的作用還可調頻，但在頻率調至一定值后，整流電壓下降較快、造成變頻器“LU”跳閘。 接通斷相電路，試機正常。第34頁/共48頁第三十四頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 3.3 逆變電路(dinl)的維修 3.3.1 維修目的 1. 維修原因：變頻器輸出出現(xiàn)了缺相、過流、電動機異常報警跳閘，變頻器不能正常工作等。 2. 故障原因：電動機有問題，造成過流；變頻器逆變電路(di

17、nl)有問題，造成缺相、輸出電壓不平衡等。第35頁/共48頁第三十五頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 3. 故障初步確認：首先進行U、V、W電壓測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，進行正確(zhngqu)判斷。 1）變頻器輸出三相電壓平衡，變頻器沒問題。 2）缺相，變頻器一個橋臂的開關管損壞。哪一相缺相，對應的那一路上下橋臂開關管損壞。 3）如輸出電壓不平衡，去掉電動機，仍不平衡，變頻器不平衡相的橋臂開關管性能不良或有一只開關管已經損壞。第36頁/共48頁第三十六頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 4.測量6只逆變開關管的好壞 將變頻器輸出頻率調到3Hz左右，萬用表打到5

18、00V直流擋，：分別測量：P-U、P-V、P-W及U-N、V-N、W-N之間的直流電壓。 管子正常時，測出的電壓應為1/2UPN，如果(rgu)哪路電壓偏高，則那路IGBT開路或開關不良。第37頁/共48頁第三十七頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 3.3.2 IGBT測量 在逆變電路中，具體器件就是IGBT和二極管，首先介紹IGBT的工作原理和好壞判斷。 二極管具有(jyu)單向導電性，好的IGBT怎么測量都不通。第38頁/共48頁第三十八頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 獨立測量(cling)：將獨立的IGBT（管子沒有接到電路中），用萬用表的10k擋

19、，黑表筆接C極，紅表筆接E極，用手指短路C、G極，表針擺動，管子是好的。第39頁/共48頁第三十九頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 “BSM10GD120DN2” IGBT功率(gngl)模塊管腳圖對應模塊(m kui)測量 IGBT好壞第40頁/共48頁第四十頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 3.3.4 測量直流電阻確定某個器件(qjin)的損壞 在逆變電路中，具體器件(qjin)就是逆變橋。 1. 測量表具：指針萬用表的100或10擋，數(shù)字萬用 表的測二極管專用擋。 2. 測量方法：測量輸出端子U、V、W到直流母線端子P、 N 之間的直流電阻?？纱_定

20、VD7VD12續(xù)流二極管的好 壞。3第41頁/共48頁第四十一頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 3.測量上橋臂 在電路中，IGBT短路的可能性很小，因為(yn wi)一旦短路，強大的電流會很快將其燒斷。所以IGBT在電路中損壞是以開路居多。因為(yn wi)IGBT開路對測量6個續(xù)流二極管沒有影響，所以可以用測量整流管的方法測量6個續(xù)流二極管。 測量上橋臂： 黑筆接UVW接線樁， 紅筆接P點接線樁， 表針擺動到刻度 的3/5，正常， 不擺動，斷路。第42頁/共48頁第四十二頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 4. 測量下橋臂 紅表筆接UVW接線樁，黑表筆接N點接線樁。表針擺動(bidng)到刻度的3/5，正常，不擺動(bidng)，斷路；擺動(bidng)到0，管子短路（該現(xiàn)象很少見，因短路電流很大，管子必然燒斷） 5. 結果分析 上、下橋臂只要 續(xù)流管開路，開 關管也壞；續(xù)流 管不壞，開關管 有的也壞。第43頁/共48頁第四十三頁，共49頁。第3章 變頻器主電路(dinl)的維修 本