变频器内部元件检测与维修Word下载.docx

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电容结构：

电容工作原理：

电容器在工作时，由于电容两端的电场变化使电容器有充电电流。

k闭合，E给C充电。

开始时充电电流最大，以后慢慢下降，直到电容器电压等于E两端电压为止，此时ic=0。

图2

检查电容器是开路、短路？

容量是否消失、有无漏电。

①测量时表针打到头不返回，电容短路（损坏）；

②测量电解电容时几只对比测量，表针摆动幅值小的容量不足（下降）；

表针摆动后不能返回原点的，漏电，使用中发热，不可用。

③测量小容量电容时，只有短路可作为参考，开路容量大小测不出来。

数字万用表都用电容档，要用电容表进行容量测量。

测容量可用电容测量仪。

4．测晶体二极管

如正反测量都通，短路不通，开路。

图3

5、测晶体三极管

NPN：

黑笔基极，红笔E或C，都通；

表笔反向，都止。

红笔基极，黑笔E或C，都通；

如果测出的晶体管符合以上规律，在基本上可以判断管子是好的。

6、测晶闸管

用万用表R×

10k档分别测UAk或UkA，表针应摆动很小（理论上不摆动，但因有穿透电流，表针摆动，但不可太大）。

如打到头，管子击穿。

测出的管子可大致确定好坏。

图4

7．测IGBT

（1）测好坏

1k档分别测量各电极，都不通；

1k档分别测量各电极，C、E间

有5～10k电阻（漏电电流电阻），其他各极都不通。

（2）测放大能力

图5

第一节主电路在路测量

主电路的在路测量是主电路测量的第一步，因为在路测量不用将变频器作大的分解，只需去掉面板就可以进行，因此具有省时、安全等优点，维修人员乐于采用。

图

一、在线电压测量

用指针式万用表的交流电压档分别测量变频器的三相输入电压，三相输出电压；

用直流电压档测量直流母线电压UPN（制动电阻两端），可判断变频器一系列故障。

1.变频器欠压测量

如果变频器欠压报警，要测量输入三相交流电压。

如三相交流电压都低于正常值（360V以下），故障可能是输入电压低；

如缺相，则欠压是缺相所致，用直流1000V档测直流母线；

如果三相交流电压正常，直流母线电压低于500V，①则可能是滤波电容容量下降；

②整流桥一个桥臂整流二极管开路；

③制动选件开路。

制动电阻并在直流母线上，使电压下降。

2.变频器输出缺相

电动机工作时声音异常、无力，可能逆变桥有一桥臂开路，用万用表交流500V电压档分别测量三个输出相线，可判断出短路的模块（缺相模块均开路、失去放大能力、驱动电路故障等）。

二、在线电阻测量

测量变频器的在线电阻，测量时用小阻值电阻档，如R×

10Ω或R×

1Ω.因为主电路中都是大功率电子器件，都有一定的漏电流，用高阻值档容易得出错误结论。

（演示，由学生自己测量）

1、测量整流电路

10Ω档，黑笔接R、S、T，红笔接P点。

哪一路不通，哪一路二极管开路；

哪一路表针打到头，哪一路短路。

用万用表红笔接R、S、T，黑笔接N点。

哪一路不通、哪一路开路、哪一路表针打到头、哪一路短路，表笔反之，则结果与上述相反。

2、测量逆变电桥

10Ω档，

黑接U、V、W，红接P,全通，哪路不通、开路、打到头、短路；

红接U、V、W，黑接N,全通，哪路不通、开路、打到头、短路；

第三节主电路分解后的检测

通过在线测量，确实发现变频器的主电路在线有硬件故障，那么变频器必须解体，解体后进行进一步的检查，然后查出变频器具体部位故障，损坏器件进行更换。

当变频器解体后可进行在路测量变频器器件的功能脚。

如果能够确定故障，则可以不用焊开器件；

如果确定故障有困难，则必须将管脚焊开再进行测量。

因为模块多为一体化，当确实其中一个器件有问题，则整个模块就报废了，再查下去的意义已不大，下一步就进行模块的拆除了。

模块在拆除过程中，要注意不要损坏线路板上的焊盘。

一、IGBT的在路测量

1、测量是否失去放大功能

IGBT失去放大功能，是输出缺相的主要原因。

测量方法是给控制极G加上一定的正向电压（3～5V），测量其导通情况。

测量时G极电源要串联1k电阻作防错保护，图

以免接错位置将故障扩大。

2、测量是否短路

IGBT开路我们一般难以测量，但通过测量C－E穿透电流可以初步判断C－E极是否开路，但G－C、G－E开路不好测量。

短路测量很方便，用万用表R×

10Ω档、R×

1Ω档测量通，管子基本上就已经损坏了。

二、滤波电容的测量

滤波电容在路测量具有参考意义的有：

开路、容易消失，其他意义不大。

电容在电路中又都是多只串流和并联，最好是拆下来测量，或根据使用年限全部换新。

三、RL和SL的测量

RL是电容充电保护电阻，变频器想冷启动时为了防止电容充电过电流损坏整流管，作限流使用。

SL是集电器动合触点，当电容器充电到80%时，SL闭合。

※RL的损坏一般为阻值变大或开路，其原因多为制动选件短路使RL过流而损坏。

※SL测量主要是测量其触点的接触电阻。

接触电阻高发热严重，接触器的外壳要变形，用万用表R×

10Ω档测量出的电阻值只作参考，一般测不出。

四、制动选件和制动电阻的测量

1.制动选件和制动电阻是外装件，测量时不用变频器解体。

2.制动选件常出现的故障为短路，制动电阻常出现的故障为阻值变大或开路。

3.当制动选件短路时，变频器启动板欠压，反复试机烧RL电阻，造成变频器的解体维修。

第三节主电路损坏的原因

主电路的损坏原因是多方面的，一方面是驱动电路损坏，造成IGBT损坏；

另一方面就是电路过流、过载、过热而损坏。

虽说变频器在以上几个方面都采取了完善的保护措施，但变频器经常出现过流、过载、过热保护状态，损坏的概率就比较高。

1.过流损坏

变频器电路虽然设置了完善的保护电路，但流过管子的电流陡度太大，也可能损坏功率模块。

当di/dt较大时，管芯的热量散不出去，使管芯的局部烧伤，失去功能，再通电时，烧伤面积扩大，最后使管子击穿。

这种情况多出现在输出短路。

因此，当发现变频器过流保护，在没有查清故障根源的情况下，一定不要反复试机，以免造成功率模块损坏。

2.过压损坏

过压损坏多出现在电源故障（自发电电压不稳）、雷击、回馈电能等情况。

防止方法：

在熔断器后并联压敏电阻是一种较好的方法。

三、过热过载

过热和过载有相似之处，都是热量的积累造成的。

因为管子的芯片温度达到一定值时，其性能下降，难以承受加在其上的额定量值，造成击穿损坏。

1.工作中长期处在过流状态；

2.散热风扇坏，转速慢；

3.散热风道堵塞；

模块螺钉松动；

新换模块没有涂硅脂。

第三章变频器驱动电路分析及故障处理

下面以由87C196电动机专用电脑芯片为核心组成的变频器为例进行分析。

组成框图

第一节驱动电路工作原理

一、196驱动输出接口

二、驱动电路

驱动电路是将CPU产生的PNM信号进行放大，驱动IGBT工作。

图中是一个常用驱动放大电路，其工作原理为：

1、IC驱动隔离电路，通过光电耦合将CPU与驱动电路隔绝电的联系。

当驱动电路发生故障时不至于将故障扩大到CPU。

2、V1放大环节

由V1、R2、R3组成共发射极放大器，该放大器工作在开关状态，输出幅度为20V的矩形脉冲。

3、V2、V3射极输出器

V2、V3组成共射极放大器，其射极放大器没有电压放大能力，但有电流放大能力，输入阻抗高，输出电阻低，带负载能力强。

该电路属于同向隔离驱动放大电路，因为该驱动电路的输出信号和输入信号同向。

如果需要采取反相，驱动放大器可以采取下面电路。

二、驱动电路电源

驱动电源通过5V稳压管取出一路正5V电压，加到IGBT的发射。

当驱动信号为“0”时，IGBT、UGE为负压，保证了管子的可靠截止；

当驱动信号为“20V”时，UGE为20V-5V=15V，在信号的低压段（5V以下）不起作用，切除了干扰。

三、驱动电路的故障及排除

1、基本故障

易损器

光电耦合器——无驱动信号；

晶体二极管——V1开路，u0高电压（20V）；

V1短路，u0低电平90V）。

稳压管——开路，UW=20V；

短路，UW=0V。

滤波电容——容量下降，输出电压降低；

短路，没输出。

整流二极管——开路，没输出电压。

2、故障排除

最直接的方法是给驱动电路加上电源信号，用示波器进行测量。

如果用万用表的电阻档分别测量各有关器件的直流电阻，也可以很方便的找出故障。

第二节带有过流保护的“M57962L”IGBT集成驱动电路

一、电路框图

二、工作原理

图a为IGBT的IC—UCE特性曲线，由曲线可见，电压随着IC电流的增加线性增加，这有利于进行过电流检测。

图b为检测电路。

该电路为一个与门电路，当两个输入端都为高电平时，与门有输出信号。

同时出现高电平的条件是栅极有输入信号，集电极的电位较高（过流）。

该电流由于是直接检测，速度快。

第四章保护电路

一、电流检测保护电路

图中：

7800A——光电耦合隔离器，作用：

将检测到的电流信号通过隔离传到运算放大器的输入端。

Ru——取样电阻，流过Ru的电流与变频器的输出电流成正比，反映输出电流的大小（共有三个相同的电路，分别检测U、V、W三相输出电流）。

TL084——1／4运算放大器，取样信号加到该放大器的两个输入端，由该放大器放大后输入到数／模转换电路，转换为数字信号输入到CPU，由CPU通过与设定值的比较，（以确定）是否发出保护信号。

Ru——检测电阻，是个关键器件，阻值变大，变频器发生误报。

二、电压保护电路

如果我们将Ru电阻换成下图的R2，则上图可组成为电压保护电路。

图中R1和R2按分压的关系成一定比例，当P点电压较高时，发出报警信号。

三、检测电路的常见故障及处理

1、假过流

取样电阻阻值变大，更换；

运算放大器比例运算电阻阻值发生变化，更换标准电阻；

谐波干扰；

第五章开关电源

变频器开关电源是非常关键的一个部件。

一、开关电源工作框图

二、开关过程

V导通，iD电流线性上升；

V关断，iD=0，Uce受反向高压；

V导通，电路储能；

V截止，电路放能。

改变输入信号的脉冲宽度，可以改变输出电压大小。

电路的开关过程就是开关变压器储能与放能的过程。

三、开关电源电路

1、电路元件作用

R37～R40——电源工作启动电阻。

电路接通时给Q3基极提供基极电流，使Q3导通；

Q3——开关管；

L1——电源主绕组；

L2——电源二次反馈绕组，提供正向反馈电压，使电路开关工作；

L3——二次取样、基准电压（提供）绕组；

L4——输出电压绕组，该绕组