电流检测电路的检修.docx
《电流检测电路的检修.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电流检测电路的检修.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
电流检测电路的检修
第六章电压及温度检测电路的检修
一、电压检测电路对哪里进行检测?
1、主回路电压:
P、N上的电压值(530V)情况进行检查
2、控制电压进行检测(从哪里取的这个信号呢?
)
二、电压检测电路的信号从哪里采集的?
1、从直流回路P、N上取
2、从开关电源变压器的二次绕组的整流电压取
3、检测三相输入电压的状态
4、检测充电接触器的工作状态
三、故障代码
1、过电压-OU
2、欠电压-LU
3、输入电源缺相-
4、直流回路电压过低-
5、充电接触器未闭合-
6、控制回路电压故障-
四、典型故障特征
1、直流回路530V的电压检测电路本身故障时,变频器上电或运行过程中,报“过电压”、“欠电压”故障
2、充电接触器接触不良或后续控制电路故障(接触器至CPU的电路传输?
),变频器上电后报“主回路接触器故障”
3、输入电源检测电路故障时,上电后报“输入电源缺相”
4、输出电压/频率检测电路异常时,运行中报“输出断相”
5、控制电压异常,上电时报“控制电压异常”
五、直流回路电压检测电路---之一(电压检测电路信号采在P、N上)
A7840构成的直流回路电压信号检测电路:
1、综述
电压采样信号直接取自直流回路的P、N端的530V直流电压,经电阻降压、分压网络,将分压所得mV级电压信号,加到小信号处理光电耦合器A7840(U14)的2、3输入脚上,经U14实施强、弱电隔离后,形成差分信号输入到LF353运算放大器的2、3脚,本级电路接成电压跟随器,输出信号由电位器中心头(线路板上厂家标注测试点VPN)输出至CPU主板与电源/驱动板的排线端子CNN1的8脚。
在三相输入电压为380V时,8脚采样直流电压为3V(该点至关重要)。
2、A7840
A7840的输入侧供电,是由开关变压器的一个独立绕组的交流电压,经D41、C46等整流滤波,由集成稳压器78L05稳压成5V提供的;输出侧供电,则采用CPU主板供电电源+5V。
3、两路处理信号
检测信号一路经过R174给CPU模拟电压信号,供面板显示电压值
检测信号另一路经过R155,给LF393电压比较器,输出信号与其它故障信号汇总,送入CPU;
4、CPU送出的两路不同的基准电压
这里要注意LF393的输入端:
CPU根据变频器的启动、运行的不同阶段,通
过51、42端子送出不同的基准电压值进入LF393进行电压比较,不同的工作过程,则保护动作的阀值也有所不同
5、在确保直流回路电压检测电路无故障的前提下,为屏蔽变频器电压检测电路相关的故障报警功能,方便检修其他电路而采取的“权宜之计”办法:
(不用P、N供电,给开关电源供电的同时也给电压检测电路供电,如果两者电压不一样,调整电压检测电路的采样电阻,使电压检测电路满足正常的“检测条件”,不再报欠压、过压故障,以利于检修。
)
(1)、在单独为CPU主板、电源/驱动电路板上电检修时,如果电压检测电路的输入信号时取自开关电源电路的电源端子,则为开关电源送入500V直流维修电源是,电压检测电路的输入信号也一并产生,如电压检测电路正常,则不会报过压、欠压等相关故障。
(2)、开关电源电源输入与电压检测电路输入信号不是取自一处,把开关电源输入端并联到电压检测电路输入端上。
电压如果不一样,调整电压检测电路的输入电子,使之符合“检测条件”,这样给开关电源供电的时候也满足了电压检测电路的要求。
(3)、断开VPN点,人为提供一个3V左右电压点,供后级电压检测电路使用,不报故障,以利检修。
6、如何判断电压检测电路的自身故障?
如何检测?
测量CNN1点的电压值:
3V。
电压值高了、低了,说明该检测电路有故障。
(1)、先查A7840、LF353的输入电压是否正常;
(2)、短接A7840的2、3脚输入,测LF3531脚的电压下降。
(3)、LF3531的输入脚2、3脚电压应为3伏,这点可以判断是这点的前段有问题还是后端有问题。
六、直流回路电压检测电路---之二(电压检测电路信号采集在开关电源变压器二次输出端上)
1、电路原理简述:
东元变频器,直流电压采样信号,大多都是从开关变压器次级绕组取出的,该绕组交流电压D12正向整流提供主板的+5V工作电源,又由D11负向整流,R、C滤波和分压后,作为直流回路电压检测信号,送入后级电路处理后,送入CPU。
有的东元机型电流电压检测信号为-16V,本机电路为-42V。
-42V电压经电阻分压后,加至U8运算放大器的13脚,经反相后从14脚输出2.7V(当输入三相交流电压为380V)的电压检测信号,分为三路送入后级电路。
一路送入CPU的91脚,这是一路模拟电压信号,供CPU用作输出电压/频率比控制,和用作直流回路电压值的显示;另两路送入由U13构成的两级滞回比较器,输出“警告过电压”、“过电压”停机保护信号等。
U13输出的其实是两路开关量故障报警信号。
该信号除直接送入CPU的99脚外,又经U5后级数字电路在CPU相关指令信号配合下,对报警信号的优先级别进行控制,再送入CPU。
2、故障检修:
制动电路起控点为660V~680V;OU信号起控点700V~720V左右
(1)、上电即跳过电压或欠电压故障
在交流供电电压正常状态下,测直流回路电压不超过600伏(调出面板直流电压显示值,该值是电压检测信号三路中的一路给CPU的91脚显示用的,如果该值与实际直流母线上的测量值对应),则可以判断为变频器直流回路电压检测电路故障,引起误报警,输入电路及元件;
(2)、在运行过程中,报过、欠压故障
a、输入电压值:
上限460V下限300V,如果之上之下均为电源造成的。
b、直流回路电压值低于450V:
应检测直流回路储能电容的容量是否下降、充电接触器是否接触良好和负载电机有无超速造成反发电现象(?
)。
c、输入电压正常,运行电流正常,随机性跳欠压故障:
重点查输入电路不良。
d、输入电压正常,运行电流正常,随机性调过压故障,监测直流回路电压有异常上升现象:
重点查负载的有无再生发电现象
e、直流回路电压正常,随机性报过电压故障,调看直流回路电压显示值,接近实际测量值,
(3)、调整电压基准点的电压值
调整采样电阻,让调整后的采样电阻值准确反映实际采集的电压值,使其电压变动量在过电压和欠电压故障检测的阀值内。
(P147中有详细的论述)
6.4三相输入电压检测电路
(英威腾的SPI输入缺相故障案例分析,还有个SPO输出缺相故障)
SPI是输入缺相检测故障,一般在上电时如果缺相的话会跳此故障,运行中缺相的话会跳UU故障,UU前面已经说过。
造成的原因可能是:
(1)在输入缺相保护打开的状况下,输入电源缺相;
(2)在输入缺相保护打开的状况下,输入缺相检测电路故障。
排查故障时:
(1)检查电源输入是否正常(缺相或三相不平衡);
(2)检查输入缺相测试点PL与GND之间电压,正常直流5V,缺相时为方波。
PL测试点如下图:
在输入电源正常情况下,如果PL输出缺相,则很可能是前端整流管击穿或限流电阻开路等器件原因造成。
也有排线接触不良造成。
英威腾的SPI输入缺相故障案例
5.6电流与电压检测的共用电路---基准电压形成电路
图17200MA7.5kW东元变频器基准电压形成电路
在故障检测电路,尤其是电压和电流故障检测电路——尤其是电路在采用运算放大器来处理信号——的情况下,提供一个基准电压是必须的。
输入电压信号总要与一个基准电压值相比较,从而判断出过流、过压和欠压故障来。
同时,CPU采用+5V单电源供电,也须预先提供一个信号基准点——2.5V的基准电压,供电路和程序进行计算和判断用。
根据各个检测电路输入信号幅度的不同,所需的基准电压值也有所不同,该电路共有三路基准电压输出。
+15V供电先由Z1(同TL431)基准电压源电路提供出第一路5V基准电压,送CPU的97脚;此5V又经R55、R54分压成2.5V,送入CPU的100脚,两者都提供CPU内部相关电路所需的电压基准。
此5V又由R10?
、C63、C67滤波网络经R98输入到U10反相放大器的13脚,输出一路-2.5V(Vref)基准电压,由a点引出到电流、电压检测电路、温度检测电路,做为故障检测电路——处理模拟信号所需的基准电压。
有的电路没有专用基准电压形成电路,所需基准电压,往往是由+5V、+15V、-15V分压取得,分压所得,实际也为基准电压,与输入信号比较,输出相关故障检测信号。
图2G9/P9英威腾中功率机型变频器基准电压形成电路
G9/P9英威腾中功率机型变频器的基准电压形成电路,则输出三路基准电压信号供电流、电压、温度等故障检测电路。
+15V供电经R148、R190限流、E7、C40滤波后,由基准电压源电路U16输出稳定度良好的第一路5V基准电压;5V电压经U14B2倍反相衰减器后处理第二路-2.5V的基准电压;5V电路又经U142倍同相放大器处理成第三路10V基准电压。
第一路5V基准电压源,供模块温度检测电路和CPU电路;第二路和第三路基准电压源供电压、电流故障检测电路。
如何屏蔽
IGBT保护电路的故障报警信号?
变频器的电路检修中,尤其是将驱动电路与主电路脱开检修的过程中,经常碰到OC故障报警现象,而此时变频器处于故障保护状态,脉冲传输通道被关闭,那么脉冲传输通道、驱动IC电路是否能正常工作呢?
这就需要采取措施,暂时先屏蔽OC报警,便于检测脉冲传输通道的故障。
本文以采用PC929驱动IC的电路为例(见图1),探讨一下OC故障信号的特性及其屏蔽方法。
曾有不少网友发帖子询问这个问题,在这里算是比较全面的做一个回复。
采用PC929驱动IC的驱动电路,由于具有IGBT导通管压降检测和OC故障报警功能,在连接电源驱动板和MCU主板,使驱动电路与IGBT相脱离的状态下进行检修时,PC923的输入端一旦输入脉冲信号,因VT1未接入电路中,电路c点一直保持高电平状态,不能满足PC929内部IGBT保护电路的“IGBT正常开通”检测信号输入的要求,PC2即向MCU主板送出OC报警信号,使MCU主板中止脉冲信号的输出,使检修者无法检测和判断脉冲传输通道(含驱动IC电路)是否正常。
图1屏蔽OC故障报警示意图
我们先看一下OC故障的生成机制,再进而找到屏蔽OC故障的方法。
1、OC信号的特性、来源及原因
OC信号的特性:
由PC929内部的IGBT保护电路的电路特性可知,IGBT保护电路可等效为2输入端与门电路,逻辑关系式为AB=Y。
在A、B端两路输入信号均为高电平时,输出端Y端为高电平时,输出OC信号。
OC信号的生成条件:
1)驱动IC处于脉冲传输状态,有正常脉冲信号输入,输入端11脚也有正常脉冲信号输出;2)OC故障检测信号输入端9脚同时为高电平。
满足内部IGBT保护电路的OC信号输出动作条件,从8脚输出OC信号。
OC信号的“瞬态”特性:
PC929的输出OC信号,经光耦合器进行光电转换和隔离后,传输至MCU主板电路,MCU接受OC信号后,判断IGBT出现严重过载故障,故停止脉冲信号的传输,同时在操作显示面板给出OC故障报警(显示OC或SC故障代码);随后,PC929内部IGBT保护电路因A端信号为低电平,AB=Y的逻辑关系不再成立,OC信号随之消失。
这说明PC929输出的OC信号是一个“瞬态信号”,不是在故障发生后一直“保持住”的。
当变频器实施OC报警、停机保护动作后,我们在驱动电路(参见图5-14)PC929的8脚或PC2的输出端4脚,并不能测到OC信号——OC信号输出时表现为-9V*低电平和0V低电平,此时驱动IC的报警过程已经结束。
变频器说明书以对OC故障的注释:
过电流,变频器输出电流超额定值的200%;变频器输出侧(负载)短路;功率模块短路。
但一般对驱动电路异常所致的OC故障、电流互感器检测电路异常误报OC故障,未予提示。
OC信号的两个来源:
通常,OC报警的信号来源有两个:
1)驱动IC报警,一般起动过程中,检测到IGBT的严重过流(过电流为额定工作电流1.5~2倍以上)状态时,输出OC信号;2)电流检测电路(指系由输出电流互感器采样的电流信号)报出的OC信号。
在停机状态,因电流检测电路本身故障(如电流互感器损坏)产生误报警信号,在运行状态,严重过流或三相电流严重不平衡时,报出OC信号。
那么OC故障报警时,首先应区分是驱动IC电路报警还是电流检测电路报警。
一般来说,驱动IC电路比较好找,电路面积大较显眼,且易于采取报警屏蔽措施;电流检测电路往往集中于MCU主板,查找比较费力,屏蔽其信号也比较困难。
因而经常采取先排除动IC报OC故障的可能,再检修电流检测电路的方法,找到OC报警信号来源。
若解除驱动IC的OC报警后,变频器显示与操作均正常,说明OC故障由动IC报出,须检查逆变电路及驱动电路本身的故障。
若变频器仍报OC故障,则应检查电流检测电路。
那么怎么知道是驱动IC报出了OC信号呢?
当将某路驱动IC电路的OC报警信号屏蔽,使其不再满足OC报警条件,变频器随之不再报出OC故障,说明OC故障即是由该路驱动IC电路所报出。
OC报警的原因:
1)驱动供电的带载能力差,使IGBT的导通管压降增大;2)驱动IC或外接功率大器不良,驱动能力变差,使IGBT欠激励导通电阻变大;3)IGBT损坏或性能变差,导通通电阻变大;4)驱动IC电路误报警。
错误的OC报警:
PC929内部IGBT管压降检测电路本身异常,则会使PC929在变频器上电后即误报OC故障,而且这个错误的报警状态是可以检测到的。
如8脚内部晶体管V3出现短路故障,则上电后,则变频器上电后,光耦合器PC2即产生输入电流,输出端4脚变为0V低电平,向MCU报出OC故障;
OC报警失效:
PC929外部IGBT管压降检测电路本身异常,如二极管D1断路,对IGBT导通管压降检测失效,则在故障时不能完成正常检测与报警任务,可能会造成IGBT的过电流而损坏。
2、OC信号的屏蔽方法
要想暂时解除驱动电路的OC信号报警,基本方法有3个:
1)切断OC输出信号的传输
暂时短接光耦合器PC2的输入端1、2脚,使PC2停止信号输出;将R11与电路暂时脱开(焊脱),使PC2失去输入电流停止报警工作;将PC929的OC报警信号输出端8脚暂时与电路板脱开;将PC2的信号输出端4脚脱开。
2)切断IGBT管压降检测信号输入电路
将R7、或D3暂时焊开,使IGBT检测输入信号回路中断,强制内部IGBT保护电路不动作。
3)“人为生成IGBT正常开通信号”
a、将图5-14中的a、b点用短接,即将二极管D1的负极与驱动供电的0V*点短接,相当于将所驱动IGBT的C、E极短接,使c点电位变为0V*低电平,满足PC929内部IGBT保护电路对“IGBT正常开通”检测信号输入的要求;
b、将图5-14中的c点与供电-9V*点短接,使PC929的9脚输入信号保持为低电平,满足正常检测信号的输入要求。
c、小功率变频器,如果一体化功率模块已脱离电路板,也可以将主端子U、N端暂时短接,达到屏蔽OC报警信号的目的。
信号屏蔽方法有多种,都能达到解除OC报警的要求,可据操作方便等具体情况而实施。
作者本人习惯于采用“人为生成IGBT正常开通信号”的方法,不需要将元件焊离电路,方法简便。
使MCU主板和驱动电路均处于脉冲信号的正常传输状态,以便于对驱动电路的检修。
注意:
检修完毕后,一定要将“暂时短接线”解除,恢复原电路状态;使用“短接方法”,应在电路无短路故障的危险——只在信号回路进行,确保无短路电流产生——的情况下进行。
(中华工控网原创文章转载请注明出处)
咸庆信
2012年3月17日
东元7200MA小功率变频器
直流回路电压检测电路
电路图与原理简述
一、直流回路电压检测电路图:
前几天,有朋友问及东元7200MA电压检测电路,现在才给出解答,不好意思了。
二、电路原理简述:
东元变频器,直流电压采样信号,大多都是从开关变压器次级绕组取出的,该绕组交流电压D12正向整流提供主板的+5V工作电源,又由D11负向整流,R、C滤波和分压后,作为直流回路电压检测信号,送入后级电路处理后,送入CPU。
有的东元机型电流电压检测信号为-16V,本机电路为-42V。
-42V电压经电阻分压后,加至U8运算放大器的13脚,经反相后从14脚输出2.7V(当输入三相交流电压为380V)的电压检测信号,分为三路送入后级电路。
一路送入CPU的91脚,这是一路模拟电压信号,供CPU用作输出电压/频率比控制,和用作直流回路电压值的显示;另两路送入由U13构成的两级滞回比较器,输出“警告过电压”、“过电压”停机保护信号等。
U13输出的其实是两路开关量故障报警信号。
该信号除直接送入CPU的99脚外,又经U5后级数字电路在CPU相关指令信号配合下,对报警信号的优先级别进行控制,再送入CPU。
三、故障检修:
1、在交流供电电压正常状态下,上电即跳过电压或欠电压故障,可以判断为变频器直流回路电压检测电路故障,引起误报警;
2、在运行过程中,报过、欠压故障,应检测直流回路储能电容的容量是否下降,和负载电机有无超速造成反发电现象。
检测U8的14脚电压和U13的1、7脚电压,如严重偏离正常值,
1、检查运算放大器是否损坏;
2、检查10V基准电压值是否正常。
3、以上都正常,可以为电路参数出现变异,试微调R19、R40的电阻值,使电路回复到正状态以内,消除误报警故障。
旷野之雪
2009年9月6日
能否用直流电压挡测量变频器的输出交流电压?
有一名徒弟听说有的师傅用万用表的直流电压挡,来测量变频器的交流输出电压,并由此判断逆变模块的好坏,甚至能判断出是哪一只(臂)逆变模块的好坏,更甚至能判断出逆变模块的性能变劣现象,比用交流挡测量,更为直观和有效。
用直流挡测量交流电压,能行吗?
会不会烧坏万用表?
这位徒弟感到心里没底,于是问自己的师傅:
能否用直流电压挡测量变频器的输出电压?
师傅说:
你觉得呢?
师傅思忖了一会儿,又反问徒弟:
假如用直流挡能测交流电压,那为何万用表还要分出直流挡和交流挡呢?
师傅这是以问代答。
徒弟想想也是,师傅说的有道理,自己反驳不了。
但不解其中奥妙,心里还是郁闷着,找自己的师兄弟们商讨,大家七嘴八舌,有的说中,有的说不中,也没个统一意见。
第二天,车间内正好有一台好的变频器,一位师兄拿出自己的MF47型指针万用表,打到直流500V挡位,这样吧,俺当第一个吃螃蟹的人,要是烧坏了我的表,对大家也是个教训,要想知道梨子的滋味,还是应该尝一尝的好。
师弟将变频器接好电源线,师兄将万用表笔搭接到变频器的U、W输出端子上。
师弟启动了变频器,启动初始阶段,频率较低,看到万用表的表针来回摆动,随着启动频率的上升,表针的摆动速率加快,摆幅变小,15赫兹以上后,只看出表笔在0V位置极微小的急速小幅摆动,频率再上升时,表针稳在零位,几乎就看不出摆动了。
师兄换了测量端子,分别将U、V、W三相输出电压测了一遍,都是这种情况:
变频器若处于正常状态,所测直流电压应当为零,而且不会损坏万用表。
师兄弟们继续深思了一番,如果用直流挡所测电压值不为零,则反过来说明,变频器是有故障的了,那么如何据测量结果判断逆变模块的故障呢?
这是应该继续深思的一个问题。
但眼下的问题是:
用直流挡测交流,为何不会烧万用表呢?
带着这个问号,他们又去询问另一位师傅。
他们请教的这位师傅为李师傅,李师傅瞅了他们几个一眼:
不是我批评你们几个啊。
你们只要找出万用表的说明书和电路图仔细看一下分析一下,就知道用直流档测量交流电压,只要是档位适宜,就不会烧坏万用表的。
看来今天李师傅很有些兴致,便继续说到:
说到万用表的测量原理,目前应用最多的一种为指针式万用表,一种为数字式万用表。
就其基本原理——从表头的基本性质——来说,指针表的表头为一只磁电式直流电流表,一个重要参数为满刻度偏转电流值,一般为1mA以下,从几十uA到几百Ua,表头偏转电流又称为表头灵敏度,其单位为Ω/V或kΩ/V,此值当然是越小越好。
表头偏转电流值为50uA的万用表,该表输入50uA直流电流时,表针偏转到满刻度处。
灵敏度为20k/V。
在测量中,无论输入多少伏的直流电压或多少安培的直流电流,最后输入表头的只能是0-50uA的直流电流值,超过50uA,即有可能烧坏表头,换句话说,表头偏转电流值为50uA的指针式万用表只能用来测量0-50uA范围内的直流电流,是一块直流电流表。
电压测量是将输入电压信号经限流电阻转化为输入电流,来显示的。
那么用来测量几百伏直流高电压时,根据测量值的高低,要在表头回路串接适宜数值的限流电阻,使流过表头的电流仍为50uA以内。
如测量100V直流电压值,则表头输出回路的总电阻应为2000kΩ,若测量500V直流电压,则表头输入回路的总电阻值应为10000kΩ。
可以明白,用直流电压挡的500V挡,测量变频器的交流输出电压,不管它是否能够测量出来,或测量是否准确,但万用表的测量回路电阻为10MΩ,电阻限制了表头电流,万用表不会被烧的,这一点是毫无疑问的。
还是一种表为数字式万用表,表头系采用电子技术(专用IC芯片)制作的,其测量原理与指针式万用表有了本质上的不同。
指针式万用表因需要直流电流驱动,产生电磁力而形成带动指针运动的偏转力,输入回路总会呈现一定的电阻值,并且随挡位变低,输入回路的电阻变小,万用表总要从测量回路吸取一定的电流。
数字式万用表,输入回路的电阻较大,理论上可认为其无穷大,不需要从测量回路吸取电流,只是采集一个电压信号而已。
数字表表头的基本量程一般为200mV,可将数字表看作是一块200mV量程的直流电压表。
用数字表无论测量多少伏的直流电压,都得串接分压电阻,最后使输入数字表头的信号电压范围为0-200mV。
若超出此范围,万用表会显示数值溢出。
如果测量直流电流值的大小,利用电流采样电阻,将电流信号转化为0-200mV的电压信号,来进行电流显示的。
李师傅讲到这里,相当于给这帮师兄弟们上了一堂万用表的基础课,这些知识其实以前也学过的,但就是没有掌握扎实,心中一直也糊里糊涂的,经李师傅一讲,有些明白。
李师傅讲得高兴,也不待徒弟们提问,又自顾自地说了下去(大概李师傅平日里很是寂寞的,难得找到这么几个听众):
原则上讲,直流电流表或直流电压表,都仅能测量直流电流和直流电压,测量交流电压和交流电流时,就需要用一个二极管整流电路将输入交流信号整流成直流信号后,再送入显示表头了。
既然万用表既能测量直流电压,也能测量交流电压,说明交、直流信号有相通的性能,或者二者有共同的东西,一定条件下,交、直流是可以互相转换的,直流可以转变为交流,交流也可以转变为直流的,你们知道交、直流有共同或者说是“共通”的东西吗?
李师傅话锋一转,突然提问起几个徒弟来。
这个嘛,用整流器可以将交流转变为直流,用逆变器可以将直流转变成交流。
徒弟小张回答。
李师傅点了点头,显然对这个回答是基本满意的。
但李师傅显然仍旧意犹未尽,又继续滔滔不绝地开讲下去,几位徒弟也听得比较上瘾,围拢着没有散去。
李师傅接过徒弟递过的一杯水,喝了几口,润了下嗓子,有意提高了音量,说:
从绝对观念上讲,电就是电,是一个能量生成和耗散的过程,本无交、直流之分!
交流电正是由直流的正半波和负半波构成的,将交流电切成若干个时间段,从每一个时间段中再看电流的方向,每个时间段内的电压或电流,恰恰正是直流电!
可将交流电认为是分段直流,或瞬时直流电。
再看直流电,如果将直流电按一定规律瞬时通断,则成为脉冲直流电,其中有了交流成分。
再进一步,从负载端若按一定频率将直流电的方向进行掉换,则负载所得供电电压与电流,则成为交流供电模式。
所谓交、直流供电的差别,只是电流方向