变频器结构以及故障讲解（服务）课件.ppt
2023/3/26,变频器结构以及故障讲解,2023/3/26,一、通用变频器的结构,一、变频器的主回路 电压型变频器主电路包括：整流电路、中间直流电路、逆变电路三部分组，交-直-交型变频器结构如图11、整流电路：VD1VD6组成三相不可控整流桥，220V系列采用单相全波整流桥电路；380V系列采用桥式全波整流电路。若电源线电压为UL，三相全桥整流后平均直流电压UD=1.35UL，直流母线电压为535V2、中间滤波电路：整流后的电压为脉动电压，必须加以滤波；滤波电容CF除滤波作用外，还在整流与逆变之间起去耦作用、消除干扰给电机感性负载提供必要的无功功率，由于该大电容储存能量，在断电的短时间内电容两端存在高压电，因而要在电容充分放电后才可进行操作。3、限流电路：由于储能电容较大，接入电源时电容两端电压为零，因而在上电瞬间滤波电容CF的充电电流很大，过大的电流会损坏整流桥二极管，为保护整流桥上电瞬间将充电电阻RL串入直流母线中以限制充电电流，当CF充电到一定程度时由开关SL将RL短路。,2023/3/26,图1、通用变频器主回路图,U,V,W,N,2023/3/26,4、逆变电路：逆变管V1V6组成逆变桥将直流电逆变成频率、幅值都可调的交流电，是变频器的核心部分。常用逆变模块有：GTR、BJT、GTO、IGBT、IGCT等，一般都采用模块化结构有2单元、4单元、6单元5、续流二极管D1D6：其主要作用为：（1）电机绕组为感性具有无功分量，VD1VD7为无功电流返回到直流电源提供通道（2）当电机处于制动状态时，再生电流通过VD1VD7返回直流电路。（3）V1V6进行逆变过程是同一桥臂两个逆变管不停地交替导通和截止，在换相过程中也需要D1D6提供通路。6、缓冲电路 由于逆变管V1V6每次由导通切换到截止状态的瞬间，C极和E极间的电压将由近乎0V上升到直流电压值UD，这过高的电压增长率可能会损坏逆变管，吸收电容的作用便是降低V1V6关断时的电压增长率。,2023/3/26,6、制动电阻RB和制动单元VB（1）工作原理：电机在减速时转子的转速将可能超过此时的同步转速（n=60f/P）而处于再生制动（发电）状态，拖动系统的动能将反馈到直流电路中使直流母线（滤波电容两端）电压UD不断上升（即所说的泵升电压），这样变频器将会产生过压保护，甚至可能损坏变频器，因而需将反馈能量消耗掉，制动电阻就是用来消耗这部分能量的。制动单元由开关管与驱动电路构成，其功能是用来控制流经RB的放电电流IB，如图1（2）制动单元、制动电阻的选择 各种变频器手册上都提供该公司变频器配套的外接制动单元和制动电阻，也可用下列方法选配：RB2US/IN；PB（0.30.5）US2/RB；其中US：整流后的直流电压；IN 为变频器的额定电流，选择系数当电机容量小时选小值否则选取大值。,2023/3/26,二、变频器的控制回路 控制电路：根据用户指令、检测信号，向逆变器发出控制脉冲，控制变频器的输出。同时检测外部接口信号、变频器内部工作状态等，以及进行各种故障保护。变频器控制部分一般有：CPU单元、显示单元、电流检测电压检测单元、输入输出控制端子、驱动放大电路、开关电源等见图2。1、CPU单元：采用16位单片机或DSP，矢量控制型采用双CPU。2、开关电源单元：变频器控制电源为开关电源：有+24V，15V，+8V等输出，其输入在主电路直流母线侧取得。3、电流检测单元：采用HALL元件检测变频器输出侧电流。对于加速、减速、运行中过流、变频过载及电机过载的检测是：由CPU通过检测输入的脉冲频谱来区分的。4、显示单元：其功能为人机界面、参数设定、状态/故障显示、远距离操作等、控制端子：模拟输入、输出端子；开关量输入输出端子；故障输出端子；,2023/3/26,2023/3/26,6、驱动单元电路：产生的PWM波经专用驱动芯片、驱动放大电路后IGBT。IGBT驱动电路特点及要求：动态驱动能力强，能为IGBT栅极提供陡峭前后沿驱动脉冲。能向IGBT提供适当的正向栅压。IGBT导通后VCE与栅极电压有关，VGE越高则VCE越低，一般为20V左右。在关断过程中，为尽快抽取PNP管中的存贮电荷，能向IGBT提供足够的反向栅压，幅值一般为5V15V。有足够的输入输出隔离能力。具有有栅压限幅电路，保护栅极不被击穿。具有故障封锁输出功能。,2023/3/26,二 现场维修指南,2023/3/26,变频检测分两步：（一）、冷态测试：是在不通电的状态下测量其主回路是否正常，主要就是检查主回路的整流模块、缓冲电阻、直流电抗器，滤波电容，逆变模块的是否损坏。,变频器检测方法概述,2023/3/26,整流电路的检测：找到变频器直流母线的+、-端子（CHE2.2KW以下没有-端子），将数字万用表打到二极管测试档，黑表笔接到端，红表笔依次打到R、S、T，此时万用表显示应该为一般二极管导通压降，一般在0.30.5V之间，大机稍低一点，三相显示值正常应该相差无几，即三相应该平衡，若其中一相或几相偏小则说明该相整流桥短路损坏，偏大则说明该相已经击穿开路；然后将红表笔接端，黑表笔依次打到R、S、T三相，以相同的依据判断其好坏。如果上桥三相开路，下桥三相管压降对称，可判断缓冲电阻或直流电抗器可能烧坏。逆变模块电路的检测：同样是将数字万用表打到二极管测试档，将红表笔接端，黑表笔依次接U、V、W，正常的话万用表显示值一般应在0.30.6V之间，大机稍低，且三相应该平衡，如果显示值偏小则说明该相模块内部已经短路损坏，偏大说明已经击穿开路；然后将黑表笔接端，红表笔依次接U、V、W，依照前面介绍的相同的方法判断其好坏。,2023/3/26,（二）、热态测试：所谓热态测试即在检查变频器主回路电路正常的情况下，对变频器进行上电测试，在上电前必须注意以下几点：1.上电之前，必须确认电源输入电压与变频器电压等级相符合，若将380V电压接入220V电压等级的变频器中将会出现炸机事故（炸电解电容、压敏电阻、整流模块等）。2.检查变频器各接插口是否正确连接，连接异常或者松动时可能导致变频器故障，如驱动线未插紧或插错位会导致模块损坏，在检查时应重点检查该部分线路。3.上电后查看直流母线电压（530V左右）显示是否正常，有无故障显示，有故障显示则初步判断故障原因并作相应维修处理，如未显示故障，查看故障记录和运行时间，再进行空载运行，查看其输出电压是否正常，三相输出是否平衡，空载运行测试其参数都正常后则可进行带负载测试了，测试的主要指标有三相输出电压，输出电流大小是否正常，三相是否平衡，过载能力是否正常等等。,2023/3/26,CH系列常见故障分类及其维修方法 在变频器日常维护过程中，经常遇到各种各样的问题，针对我们公司CH系列比较常见的故障有上电无显示，过流OC，过压OV,跳OUT等。这些故障大致可分为两大类，一类是变频器本身电路故障，一类就是参数设置不当或选型不当等外部原因导致报故障。在这里，我们不妨将其归为两大类分别加以讲解：第一类即变频器内部电路故障；第二类称为外部故障。第一类：CH系列变频器常见内部电路故障 1.整流桥损坏 2.逆变模块损坏 3.上电无显示 4.电流检测故障ITE 5.输入缺相SPI 6.输出缺相SPO 7.过热故障OH1，OH2 8上电时或50Hz恒速运行时跳POFF,2023/3/26,1 整流桥损坏,1、18.5KW以下的机器整流桥跟逆变模块是集成在一块功率模块上的，整流桥损坏的同时逆变部分也极有可能损坏,同时还可能殃及开关电源电路，驱动电路。因此在维修的时候应该将模块取下来后，检查驱动电源板是否正常，如果在现场修机的话应该将驱动板跟模块一块更换。2、18.5KW以上的机器因为可控硅或整流桥跟逆变模块、驱动电源板都是分离的，因此整流桥损坏的时候一般只需更换可控硅或整流桥即可。一定要检查接触器是否有击穿或者卡死现象。3、对于18.5KW以下的机器，整流桥损坏的时候，一般开关电源部分常坏的元件有开关管K2225（K2717），缓冲电阻及开关电源部分的一些小贴片电阻。,2023/3/26,2.逆变器损坏,1 逆变模块损坏通常会报OUT1，OUT2，OUT3等故障，其分别对应逆变模块U、V、W相故障，有时也会报SPO。2 测量逆变部分，更换损坏的逆变模块。3 测量驱动板上驱动波形是否正常，如不正常则将驱动板一起更换，更换之后测量主回路电路正常后还不能立即上电测试，应该脱开马达连接电缆。在确定无任何故障的情况下，运行变频器。4 确定控制板保护电路是否异常，如有异常应更换。,2023/3/26,3 变频器上电无显示,1 检查各板间连线是否有松动，键盘口是否有粉尘或腐蚀，重新连线。2 更换键盘，确认是否键盘损坏，如有，更换键盘。3 检查缓冲电阻是否有烧坏，如是，更换缓冲电阻。4 检查开关电源输出低压是否正常，如不正常更换开关电源板。,2023/3/26,4、P.OFF故障,1 先测量输入主回路电压及直流母线电压是否太低，380V的输入电压一般直流母线电压在350V以下；220V的输入的直流母线电压一般在180V以下才会跳此故障。2 确定控制板母线电压检测部分有无问题，如有问题更换控制板。3 如果电压都正常，说明此故障来自缺相检测电路，用万用表测量输入缺相检测电路D1、D2、D3二极管及51K贴片电阻是否烧坏；510K直流母线检测电阻烧坏也会跳P.oFF。4 如果出现跳P.OFF故障可先把Pb.00设为0，看是否跳此故障，如果没有就可确定非电压过低造成。有可能输入电压缺相不平衡或缺相检测线路出现故障，如果检测电路故障把Pb00设为0机器可正常工作，CHE变频器没有此项功能。,2023/3/26,5电流检测ITE故障,1 首先检查控制板排线是否松动，如松动，请重新拔插排线。2 测量开关电源+5V，15V电源是否正常，如不正常更换开关电源板。3 检查霍尔或电流整定电路是否正常，如不正常更换霍尔板或驱动板。4 检查控制板上电流检测部分是否正常，如不正常请更换控制板。,2023/3/26,6 输入缺相SPI,1 检查输入电源是否有缺相，如有，请调整电源使三相电源平衡。2 短接驱动板上PL点，如故障解除，更换驱动板。3 设置PB.00=0，看故障是否解除，如不解除请检查排线。4 如故障解除，请更换控制板。,2023/3/26,7 输出缺相SPO,1 检查变频器内部接线是否有松动，重新拔插各连接线。2 测量逆变模块是否有损坏，如有请更换相应的模块，可以的话驱动板一起更换。3 检查输出线路、负载是否有短路，如有请排除。4 确认输出线路是否过长，一般不超过10m，过长的输出线路请加装电抗器或者滤波器。5 检查驱动板，控制板信号部分是否正常，如不正常更换相应的电路板。,2023/3/26,8 变频器过热OH1、OH2,1 检查变频器风扇是否有卡住或损坏，如有请排除或更换风扇。2 查看变频器散热风道是否有堵塞，如有请清理风道。3 检查热敏电阻阻止是否正常，如不正常请更换新热敏电阻。4 注意观察变频器是否长时间过载运行，长时间过载运行会增加功率模块热耗，解决方法见变频器OL2过载处理流程。5 检查风扇电源板是否烧坏，如有损坏更换新的风扇电源板。6 检查控制板上温度检测信号是否异常，如异常更换控制板。,2023/3/26,第二类：CH变频器常见外部故障维修流程 以下是一些常见的外部故障，这些故障一般是由于变频器参数设置不当或者选型不当造成变频器报故障，对于这些故障，应当根据现场应用设备及生产工艺状况来判断故障产生的原因及作出相应的处理。电机过载OL1变频器过载OL2电机自学习故障TE加速过流OC1、减速过流OC2、恒速过流OC3加速过压OV1、减速过压OV2、恒速过压OV3通讯故障CE加减速时跳Uv,2023/3/26,1 电机过载,1 检查电机额定参数设置是否正确，不正确请重新设置。2 检查频率在50HZ时变频器输出电压是否在380V，如不是，请调整电机空载电流至输出在380V为正常。3 查看电机保护参数设置是否正确。（CHF：Pb.02,Pb.03；CHE：Pb.00,Pb.01；CHV：Pb.02Pb.03），正确设置保护参数。4 查看电机是否有堵转，如有堵转设法排除。5 查看键盘显示电流是否和实际测量电流一致，如一致，说明电机选型偏小，建议客户更换更大功率电机。6 如键盘显示电流和实际电流不一致，则表明变频器电流检测部分有故障，可参照OC故障处理流程处理该故障。,2023/3/26,2 变频器过载,1 确定是否对旋转中的电机实施再启动，如有，可以考虑让客户等电机停稳后再启动或者设置转速追踪有效。2 查看变频器加速时间是否太短，在用户允许的情况下延长加速时间，如客户工艺部允许则建议客户更换更大功率变频器。3 检查输出电压在50HZ时是否偏低，可调整电机空载电流使输出电压达到380V。4 查看键盘显示电流和实际是否一致，如是一致建议客户更换更大功率变频器。5 查看变频器机型设置是否正确，是否对应所带负载类型，如不正确需重新设置机型。6 如果电流，机型都正确，需检查驱动板或者控制有无异常，按照OC故障流程处理。,2023/3/26,3 电机自学习故障,1 检查自学习前有无接通电机，确保电机已和变频器正确连接。2 查看电机容量和变频器容量是否匹配，如变频器容量过小，要求客户更换和电机容量匹配的变频器。3 查看电机额定参数设置是否正确，确保学习前已正确设置电机额定参数。4 检查自学习时变频器UVW端有无电流输出，如没有电流需检查驱动板和控制板有无异常，如有，更换相应的故障板。5 检查变频器自学习后自学习所得的参数是否和实际偏差太大，可进行多次学习，取比较接近的参数。,2023/3/26,4 加速运行过电流OC1,1 确定是否对旋转中的电机实施再启动，如有，可以考虑让客户等电机停稳后再启动或者设置转速追踪有效。2 查看变频器加速时间是否太短，在用户允许的情况下延长加速时间，如客户工艺部允许则建议客户更换更大功率变频器。3 确认变频器在加速中负载是否发生突变，如是，可提高保护值或延长加速时间。4 检查输出电压在50HZ时是否偏低，可调整电机空载电流使输出电压达到380V。5 检查输出线路是否过长，一般超过10m需加装输出电抗器或滤波器。,2023/3/26,5 减速运行过电流OC2,1 查看电机自学习参数中电机空载电流使否在电机额定电流60%以下，如偏差较大，可重新自学习。2 查看变频器减速时间，负载转动惯量是否过大，负载在减速过程中是否有突变的情况，任意一相都可以延长减速时间，或者调整PB保护参数组。（CHF：Pb.10=0,Pb.09设小点；CHE：将Pb.06，Pb.07设小点CHV：Pb.11=1，Pb.12设小点，Pb.13设在10Hz以下。）3 如调整参数仍不能解决可判定变频器选型功率偏小，建议可以更换更大功率的,2023/3/26,6.恒速过电流OC3,1 检查变频器参数设置是否正确，或电机自学习参数是否正确，不正确请按实际情况更改正确的参数。2 检查变频器输出回路有无漏电，如有漏电请排除，确定变频器输出线路小于50m，如果输出线路过长，建议客户加装输出电抗器或者输出滤波器。3 确定变频器在恒速运行中，负载是否有发生突变，调整参数使限流保护有效（CHF：Pb.10=0；CHV：Pb.11=1；CHE调整Pb.06）,2023/3/26,7.加速过电压OU1,1 检查输入电压是否偏高，调整电压至正常范围（380V15%），使直流母线电压不高于800V。2 检查变频器参数设置是否正确，或电机自学习参数是否正确，不正确请按实际情况更改正确的参数。3 检查加速时间是否太短，在条件允许下适当的延长加速时间。4 确定变频器在加速过程中是否有外力拖动电机，如有，可以设法取消此外力或者加装制动装置。,2023/3/26,8.减速过电压OU2,1检查输入电压是否偏高，调整电压至正常范围（380V15%），使直流母线电压不高于800V。2检查减速时间是否太短，在条件允许下适当的延长减速时间。3 查看负载是否转动惯量过大，或者负载在加速过程中有外力拖动电机。如有，取消该外力，或者改为自由停车。4 对无法满足3.2.8.3的场合，可以建议客户加装制动装置。,2023/3/26,9.恒速过电压OU3,1检查输入电压是否偏高，调整电压至正常范围（380V15%），使直流母线电压不高于800V。2 检查变频器参数设置是否正确，或电机自学习参数是否正确，不正确请按实际情况更改正确的参数，并重新进行电机参数自学习。3 检查变频器在运行中，是否有突加负载造成过流失速，对此可以调整参数，CHF：Pb.10=1,CHE:Pb.04=1,CHV:Pb.09=1。4 其它情况可以建议加装能耗制动装置。,2023/3/26,10.通讯故障CE,1 检查PC组参数设置是否正确，对不正确的参数进行修正。2 检查控制板上J7跳线是否在短接在通讯功能上，不是的话请短接在通讯功能上。3 对于CHF和CHE机型，检查控制板上U10是否有焊ADM483通讯芯片，如没有请将ADM483芯片焊上。4 检查通讯接口配线及控制板通讯部分电路有无异常，更换损坏或者不量器件。,2023/3/26,11.母线电压低Uv,1 检查进线电压是否过低或者电源电压波动过大，如是，调整电网电压至正常范围内。2 查看键盘显示直流母线电压是否正常（进线电压的1.35倍），检查PE.08电压等级设置是否正确，如不是标准电压，调整至适当电压。3 驱动板上母线电压测试点CVD电压是否正常（Ucvd/Udc=3.3/1000），检查控制板上母线电压检测电路是否正常，如不正常更换相应的损坏元件。4 对15KW以下的机器检测开关变压器是否正常，对损坏的器件更换。,2023/3/26,谢谢大家,
