变频器逆变脉冲回路的故障检查.doc

1、变频器逆变脉冲回路的故障检查2009-10-27 13:22 来源： 打印此页 关闭此页 从 CPU 的六个 PWM 输出端子，到中间缓冲电路，称为逆变脉冲前级电路，驱动电路称为逆变脉冲后级电路，总称逆变脉冲回路。 故障状态： 1、起动操作正常，操作显示面板有正常的输出频率指示，但无三相输出电压； 2、起动操作正常，操作显示面板有正常的输出频率指示，输出三相电压不平衡； 3、一按起动按键，即跳 OC 故障； 4、运行中跳 OC 故障； 5、轻载运行正常，带载电机跳动或跳 OC 故障。 故障实质与检修思路（与故障状态的五种状态相对应）： 1、有以下几种因素：a、驱动电路光耦合器输入侧的+5V 供

2、电丢失；b、前级脉冲电路的缓冲器损坏；c、CPU 的相关控制信号不确定或相关控制引脚损坏；d、故障保护电路误动，使脉冲前级电路被故障信号锁定。 在此处须尤为注意一点，逆变脉冲信号的前级电路，如三态触发器、缓冲器电路等，有可能受电压、电流检测与保护电路的直接控制，当保护电路误动时，钳制和封锁了六路脉冲信号的传输。要有故障保护电路独自参与脉冲传输控制的观念。虽然 a、b 方面造成的故障率较好，但 c、d 方面造成的原因，往往构成了疑难故障，检修思路到不了这里，维修起来可就要走弯路了。 2、有以下三种因素：a、驱动电路的光电耦合器损坏，不能正常传输逆变脉冲信号；b、逆变模块导通内阻变大，三只上臂 I

3、GBT 模块有导通不良现象，因此三路驱动电路可能未设有 IGBT 管压降检测电路，故并不能报出 OC 故障；c、脉冲前级电路或 CPU逆变脉冲输出引脚不良，致使逆变脉冲缺失一路或两路。 不要将着眼点光是放在后级驱动电路上，也可能为前级的逆变脉冲未加输入驱动电路上。尤其是脑子里要有是否为模块不良，逆变模块导通内阻变大这个观念。考虑不到 c的因素，便又构成了疑难故障。 3、有以下因素：a、后级驱动电路本身不良；b、驱动电路的供电电源，带负载能力不足，如滤波电容失容，整流二极管低效（正向电阻变大、反向电阻变小）等；c、逆变模块不良。 对驱动电路的动、静态检测（电压检测）也许都是正常的，要测试驱动电路

4、的电流输出能力。要关注 b、c 的因素。 4、有以下几种因素：a、驱动电路的带负载能力、逆变模块的导通内阻检测；b、三相输出电流检测电路；c、故障检测电路中的基准电压电路。d、用户负载方面的原因。 要注意 b、c、d 方面的因素影响。三相检测电路本身不良，工作点转移，可能会误报OC 故障；故障检测电路中的基准电压偏移，造成电流检测不准，误报 OC 故障；检查都无问题，得到生产现场找找原因了，并不排除负载方面的问题。b、c 因素，可能又进入疑难故障的范围。 5、有三种因素：a、驱动电路的电流（功率）输出能力不足；b、逆变模块不良，导通内阻偏大；c、负载电路有问题，电机坏掉了，不是变频器的问题。

5、变频器表现为运转不正常，不一定统统都是变频器的问题，建议用户换一台电机试试。应考虑到 b、c 的因素，有时候要考虑到变频器以外的因素。变频器疑难故障检修四例 注:此文可作为变频器 OC 故障的来源和实质一文的补充，可相互参阅。 阿尔法 18.5kW 以下 变频器 OC 故障跳闸停机的一个隐蔽原因 在对阿尔法小功率变频器维修的过程中，发现该变频器有一个通病容易跳 OC 故障。其表现为：多在启、停操作过程中跳故障，但有时也在运行中跳故障；有时候莫名其妙地又好了，能运行长短不一的一段时间。在以为已经没有问题的时候，又开始频繁跳 OC 故障；空载时用表笔测量 U、V、W 输出电压时，易跳故障，但接入电

6、机后起动运行，又不跳了，再过一阵子，接入电机还是跳 OC 故障。 该类故障的处理相当棘手，可能在测试过程中故障已经消除，致使查无所据。即使在故障频繁发生的当口，测试硬件电路（保护电路） ，却怎么也检查不出什么问题，搞不清此故障的来龙去脉，此故障困惑了我有两个多月的时间。 硬件保护电路，主要由 U22 和 U24 两片 LM393 双运放电路来完成，其信号又经一级反相器倒相后，送入 CPU 的 16 脚，U22 和 U24 共输入了两路输出电流信号、1 路由逆变驱动IC 返回的过载 OC 信号，一路直流电压检测信号，分别加至 4 路运放的输入端，经开环放大处理（运放电路在这里实际上作为开关电路来

7、应用）后，将四路故障信号并联在一起，再经一级倒相处理后，送入了 CPU 的 16 脚。我先是切断了由逆变驱动 IC 返回的过载 OC信号，后又切断了倒相输出的“总” 故障信号，但均无效，故障现象依旧。难道别处还有串入 OC 信号的途径吗？不可能！ 可能电路存在说不清道不明的某种干扰，但干扰的来源与起因又很难查找。绞尽脑汁用尽了一切手段，在故障信号电路中，加装电容、电阻滤波元件，以提高电路的抗干扰性能，但无效果。莫非是启/停瞬间 逆变驱动模块的“加载和卸载”期间，导致了 CPU 供电的波动而跳故障吗？测量 CPU 供电为 4.98V，很稳定，满足要求呀。 无来由地灵机一动，将 4.98V 调整为

8、 5.02V，再作起/ 停试验，故障竟然排除了！ 试分析和猜测故障原因如下：CPU 外部或内部静态电压工作点的设置不当或偏低，恰在信号干扰电平的临界点上，故易出现让人摸不着头脑的随机性的跳 OC 故障的现象。将其 5V供电略调高后，其工作点的电压值也相应抬高，避开了干扰电平的临界点，变频器便由“神经”变为“ 正常”了。 机器在出厂时，CPU 供电调整值略高一点的，机器便能长时间正常运行。调整值偏低一点的，或在使用过程中因某种原因（如元件变值、温飘等）使 5V 略有下降，便出现频繁跳OC 的故障。在确保硬件保护电路无问题时，调整 5V 供电，便能轻易解决问题了。不是出于一个偶然的因素，则此故障的

9、隐蔽性之深，让人很难将此一故障“调理” 好。 阿尔法变频器跳 OC 故障的又一个原因 一般来讲，OC 故障的来源有以下两个方面： 1、当逆变模块运行电流超大，达额定电流的 3 倍以上时，IGBT 管子的管压降上升到 7V以上时，由驱动 IC 返回过载 OC 信号，通知 CPU，实施快速停机保护； 2、从变频器输出端的三只电流互感器（小功率机型有的采用两只） ，采集到急剧上升的异常电流后，由电压比较器（或由 CPU 内部电路）输出一个 OC 信号，通知 CPU，实施快速停机保护。 当然，当驱动 IC 或电流采样电路异常时，变频器会误报 OC 故障。 小功率机种往往采用在输出端直接串接分流电阻，来

10、采集电流信号，经前级放大处理后，由光耦运算放大器隔离后输送至 CPU。其前级放大器的供电取自驱动 IC 的悬浮电源，这样当模块损坏后（或拆除后） ，经由逆变模块连接的供电支路断路，使得电流采样电路输出最高的负压，CPU 误认为有大电流信号，而报 OC 故障。此种情况，变频器一上电即跳OC 故障，致使无法检修驱动 IC 电路是否能输出六路正常触发脉冲。 另外，驱动 IC 的外围电路异常或其本身损坏，也会误报 OC 故障，因而在检修时须区分是电流采样电路还是驱动 IC 报的故障，是电路损坏误报还是模块损坏，真的存在过流故障？并采取措施解除报警状态，以方便检修。 但下面原因引起的跳 OC 故障往往不

11、被人注意。检修一台阿尔法变频器，因主直流回路电压检测电路损坏，使端子 8 脚电压为 0（正常时应为 3V 左右） ，变频器跳欠压故障，不能投入运行。将该端子人为送入+5V 电压时，变频器上电即跳 OC 故障。经实验证明，该电压低于 2.5V 时跳欠压故障代码，电压高于 3.8V 时跳 OC 故障，由此发现直流回路电压过高时或直流检测电路异常，是变频器跳 OC 故障的又一个原因。 在检修或作应急处理时，将接线排 CN1 的 8 脚取 5V 电压用分压电阻固定一个 3V 电压，则变频器能方便检修或能应急运行。 一台英威腾 GS 小功率机 跳 SC 故障一例 SC：意为变频器输出负载短路。停电状态下

12、测 U、V 、W 之间和 U、V、W 与直流 P、N之间无短路现象，为区别是 CPU 主板上电流检测电路故障还是驱动 IC 返回的信号，将信号返回光耦器件的二极管一侧用导线短接，上电后操作 RUN 键，面板显示输出频率正常。说明 SC 信号是由驱动 IC 返回的，故障原因有二：一是逆变模块损坏，二是驱动 IC 本身不良。 切断逆变模块供电后，再上电查驱动 IC 的六路脉冲信号，发现 U 上上臂驱动 IC 有输入脉冲而无输出脉冲（静态负压正常） ，更换驱动 IC 后，输出正常。查 U 下臂驱动 IC 静态负压仅零点几伏，更换后，故障依旧。将其与逆变模块触发端连接的 100 欧电阻焊开后，静态负压

13、上升为正常值。测模块 U 下臂端子正向电阻与其它触发端子电阻一致，但其反向电阻偏小于其它触发端子，证明模块 U 相触发端子内电路损坏！ 这是检查模块故障的一个要点所在：不能粗略地测其主端子电阻正常，即判断模块是好的，触发端子内电路损坏也屡见不鲜，但表现得较为隐蔽！变频器报 SC 或 OC 故障时，检测模块主端子无异常时，不应遗漏对触发端子正、反向电阻的检查！ 模块的损坏与驱动 IC 的损坏通常还具有关联关系：当 U 相主电路损坏时，则 U 相的上下臂驱动 IC 往往也受强电压冲击而同时损坏；而当检查出该相的驱动 IC 损坏时，则往往隐藏着该相触发端子的内电路损坏。所以二者坏其一，一定要作全面检

14、查。当然，模块和驱动 IC 单独损坏的情况，也是有的，但极为少见。 在检修中还发现了英威腾 GS 小功率机型，驱动 IC 故障的另一现象：当变频器上电即有SC 故障信号输出时，CPU 进行自检、复位、清零结束后，面板只显示 H：00，操作所有面板按键均失效，当短接相应光耦电路使 SC 信号消除后，则面板操作一切正常。说明该机型在上电时若检测有 SC 故障信号输出时，可能会进行“程序锁定” 而拒绝操作！当出现此一现象时，应对故障信号输出电路进行检查，并采取相应措施暂时消除故障信号，以利操作和判断，并进而解决故障。 英威腾 INVT-G9-004T4 小功率机又一例“死机”故障 用户反映：此台变频

15、器当时并未开机，但三相电源侧的其它机器有所异常，出现短路跳闸，波及到此台机器也出现电源开关跳闸，但重合闸后，发现操作面板已无显示，故此送修。 检测：R、S、T 与主直流回路 P、N 之间呈开路现象，拆机观察，模块引入铜箔条已被电弧烧断，测模块三相电源引入端子，短路。 故障原因：因电源测其它负载支路的瞬时短路与跳闸的扰动，导致三相电源产生了异常的电压尖峰冲击，此危险电压导致了变频器模块内的整流电路的击穿短路，短路产生的强电弧烧断了三相电源引入的铜箔条，同时引起了电源开关的保护跳闸。 测模块逆变部分尚正常，观察模块也无鼓出、变形现象，故采取切断模块整流部分、另外加装三相整流桥，仍利用原模块内三相逆

16、变电路的低成本修复方案，进行修复试验。 检查：为防异常现象的发生，先切断模块逆变部分的供电；从外修理电源加一 500V 直流电压，上电，操作面板显示 H.00，所有操作全无效，据经验，本型号变频器当模块损坏时，其上电模块短路检测功能生效，CPU 拒绝所有操作，于是解除掉逆变部分的返回的 OC 信号，再上电现象依旧。测量故障信号汇集处理电路 U7-HC4044 的 4、6 的过流信号，皆为负电压，而正常时静态应为 6V 正电压。顺电流检测电路往前查找，测电流信号输入放大U12D 的的 8、14 脚电压为 0V，正常；U13D 的 14 脚为负 8V，有误过流信号输出。将R151 焊开，断开此路过

17、流故障信号，操作面板的所有参数设置均正常，但启/ 停操作无反应。 莫非还有哪路故障信号未排除，变频器仍处于保护状态中，因而拒绝启/停操作？测得模块热报警端子电压为 3V，从电路分析，此压正常时当为 5V 左右。是否模块内三相整流电路损坏后，此电路便输出热报警信号呢？或是整流电路的损坏，导致了该电路的同时损坏，而误输出热报警信号呢？试将热报警输出的铜箔条切断后，操作面板的启/停操作生效了！ 英威腾 G9/P9 变频器的保护次序大概是这样的：上电检测功率逆变输出部分有故障时，即使未接收启/停信号，仍跳 SC输出端短路故障代码，所有操作均被拒绝；上电检测到由电流检测电路来的过流信号时，显示 H.00

18、，此时所有操作仍被拒绝；上电检测有热报警信号时，其它大部分操作可进行，但启动操作被拒绝，或许 CPU 认为输出模块仍在高温升状态下，等待其恢复常温后，才允许启动运行。而对模块短路故障和过流性故障，为保障运行安全，索性拒绝所有操作！但此一保护性措施，常被人误认为是程序进入了死循环，或是 CPU 外围电路故障，如复位电路、晶振电路异常等。 修复：切断三相电源铜箔条引线，并做好清洁和绝缘处理。外接三相整流电路，将其直流输出引入到 P、N 端子上；加装了热保护电路：手头有一只 60常闭点的热继电器，串入NPN 型三极管基极到 5V 地回路中，用一只 10k 电阻接入 +5V 和基极，将三极管射极接5V

19、 地，集电极接热报警电路信号输出端。模块温升正常时，三极管无驱动电压而截止，不传送热报警信号。当模块温升异常时，热继电器常闭点断开，三极管得到驱动电流，饱合输出，使热报警信号输出端子变频器逆变脉冲回路的故障检查2009-10-27 13:22 来源： 打印此页 关闭此页 从 CPU 的六个 PWM 输出端子，到中间缓冲电路，称为逆变脉冲前级电路，驱动电路称为逆变脉冲后级电路，总称逆变脉冲回路。 故障状态： 1、起动操作正常，操作显示面板有正常的输出频率指示，但无三相输出电压； 2、起动操作正常，操作显示面板有正常的输出频率指示，输出三相电压不平衡； 3、一按起动按键，即跳 OC 故障； 4、运

20、行中跳 OC 故障； 5、轻载运行正常，带载电机跳动或跳 OC 故障。 故障实质与检修思路（与故障状态的五种状态相对应）： 1、有以下几种因素：a、驱动电路光耦合器输入侧的+5V 供电丢失；b、前级脉冲电路的缓冲器损坏；c、CPU 的相关控制信号不确定或相关控制引脚损坏；d、故障保护电路误动，使脉冲前级电路被故障信号锁定。 在此处须尤为注意一点，逆变脉冲信号的前级电路，如三态触发器、缓冲器电路等，有可能受电压、电流检测与保护电路的直接控制，当保护电路误动时，钳制和封锁了六路脉冲信号的传输。要有故障保护电路独自参与脉冲传输控制的观念。虽然 a、b 方面造成的故障率较好，但 c、d 方面造成的原因

21、，往往构成了疑难故障，检修思路到不了这里，维修起来可就要走弯路了。 2、有以下三种因素：a、驱动电路的光电耦合器损坏，不能正常传输逆变脉冲信号；b、逆变模块导通内阻变大，三只上臂 IGBT 模块有导通不良现象，因此三路驱动电路可能未设有 IGBT 管压降检测电路，故并不能报出 OC 故障；c、脉冲前级电路或 CPU逆变脉冲输出引脚不良，致使逆变脉冲缺失一路或两路。 不要将着眼点光是放在后级驱动电路上，也可能为前级的逆变脉冲未加输入驱动电路上。尤其是脑子里要有是否为模块不良，逆变模块导通内阻变大这个观念。考虑不到 c的因素，便又构成了疑难故障。 3、有以下因素：a、后级驱动电路本身不良；b、驱动

22、电路的供电电源，带负载能力不足，如滤波电容失容，整流二极管低效（正向电阻变大、反向电阻变小）等；c、逆变模块不良。 对驱动电路的动、静态检测（电压检测）也许都是正常的，要测试驱动电路的电流输出能力。要关注 b、c 的因素。 4、有以下几种因素：a、驱动电路的带负载能力、逆变模块的导通内阻检测；b、三相输出电流检测电路；c、故障检测电路中的基准电压电路。d、用户负载方面的原因。 要注意 b、c、d 方面的因素影响。三相检测电路本身不良，工作点转移，可能会误报OC 故障；故障检测电路中的基准电压偏移，造成电流检测不准，误报 OC 故障；检查都无问题，得到生产现场找找原因了，并不排除负载方面的问题。b、c 因素，可能又进入疑难故障的范围。 5、有三种因素：a、驱动电路的电流（功率）输出能力不足；b、逆变模块不良，导通内阻偏大；c、负载电路有问题，电机坏掉了，不是变频器的问题。 变频器表现为运转不正常，不一定统统都是变频器的问题，建议用户换一台电机试试。应考虑到 b、c 的因素，有时候要考虑到变频器以外的因素。电压降到 3V 以下，发送热报警停机保护信号，防止了模块的过热烧毁。