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1、1 变频器的控制端子电路分析与维修变频器的控制端子电路，也在CPU 主板上，为主板电路内容之一。因为与外部控制线路相连接，由外部引入异常电压造成的故障率也较高，是维修工作中经常要接触到的电路。变频器的控制端子，以电路性质来分，可分为数字控制端子和模拟控制端子两大类；以信号的输入、输出来分，可分为输入信号端子和输出信号端子；以信号性质来分，可分为开关量信号、模块量信号和脉冲信号三种。下面以海利普HLP-P 型 5.5kW 变频器控制端子电路为例，给出电路分析和维修参考。1、数字控制端子数字信号输入端子PC524 P3.7/AD7/PBUS.7+5VP181R140103SPHC64R139512
2、EV12VDOM12G数 字 端 子控 制 电源R130222U2/CPUEE87C196MH 9UU20EVPC625 P3.6/AD6/PBUS.6+5VP181R142103RSTC65R141512R131222EVPC526 P3.5/AD5/PBUS.5+5VP181R144103REVC66R143512R132222EVPC827 P3.4/AD4/PBUS.4+5VP181R146103FORC67R145512R133222EVPC354 P0.6/ACH6/T1CLK/PMODE.2+5VP181R136103SPLC62R135512R128222EVPC453 P0.
3、7/ACH7/T1DIR/PMODE.3+5VP181R138103SPMC63R137512R129222EV+L10L9C71C8100u25V100u25V图 1：数字信号输入端子电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 2 数字信号输入端子电路，一般为光耦合器组成的电路，其特点是光耦合器的输入、输出侧需两路不“共地”的隔离电源，本电路输入侧供电为12V，数字信号的公共端为DOM 端子。由开关电源输出的12V，经
4、 C8、L10、C71 滤波，标记为控制电压EV；输出侧采用主板+5V 供电。数字信号输入端子，可对变频器完成起动、停止、复位、多段速运行等控制，各端子作用有固定（出厂时默认）的控制功能，本电路都为多功能或称为编程控制端子，每个端子的控制作用可用参数灵活设置。以 SPH 端子电路为例，看一下输入电流是如何产生的。 当 SPH端子由外部控制电路 （开关元件）与 DCM 连接时，形成了EV（控制电源正极）至光电耦合器PC5 的输入侧 1 脚输入侧 2 脚R141外部控制电路 DCM（控制电源负极）的电流通路，PC5 因输入侧二极管得电发光，输出侧光敏三极管导通，将低电平的（约为0V）信号电压输入C
5、PU 的 24脚；当外部控制电路断开时， PC5输入电流为零， CPU 的 24脚又变为静态高电平（为5V） 。换言之，输入信号生效时， CPU 信号输入脚变为 0V， 无信号输入时， CPU 信号输入脚为 5V，输入信号呈现 0 和 1 的数字逻辑关系。通过参数设置，也可将数字输入信号端子，设置为脉冲信号输入，如用作对输入脉冲计数，以控制转速输出等。当外部控制电路正常， 变频器的相关控制参数的设置也正确时，变频器对输入信号不能作出正常反应，有可能是输入端子电路的问题了。先检查光耦合器输入侧、输出侧的供电电源，确定控制电源正常后，再进行以下检查。数字输入信号端子电路的检测也非常方便（仍以SPH
6、 端子电路为例），当短接 SPH 与DCM 端子时，测量 PC5输入侧的 1、2 脚应有 1.2V 电压值，若此电压等于12V，说明光耦合器输入侧已经开路，若为0V（以 DCM 为基准测试点），说明输入回路有断路或PC5输入侧已经击穿损坏。进一步检测当PC5 为 1.2V 时，输出侧应为0V（以+5V 电源地为基准测试点） ，若仍为 +5V，说明 PC5输出测三极管已经有开路性损坏。2、数字控制端子数字信号输出端子数字信号输出端子有两种类型，一为开关量信号输出端子，输出继电器触点信号（也称为无源触点信号），触点输出电路形式有很好的电气隔离度，对外部控制线路的电压级别和高低，均无要求，可用于外接
7、指示灯、继电器等，用于运行指示或故障示警。该类输出触点有两组，由 CPU 的 17、18 引脚输出开关量信号（ 5V 或 0V）控制三极管 T3、T4 的导通和截止，进而驱动继电器 EDQ1 和 EDQ2 的吸合和释放， 控制其触点作出相应动作， 本电路的输出信号内容也为可编程设置。继电器电源也由+5V 提供，其它变频器一般都是24V 供电的。下图中的 T3、T4 三极管工作于开关状态，相当于继电器的一个电源开关。继电器两端名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共
8、6 页 - - - - - - - - - 3 并联有二极管 D26、D27，用于吸收继电器开断瞬间感生的反向电压，以保护三极管的安全。+5VEDQ1FBFCFAR134512EDQ1JZC-32FD27数 字信 号输 出 端子:+5VP4.1/AD9/PBUS.9 20PC1 P127R148331EVD29UPFDCMR127T3102P4.4/AD12/PBUS.12 17U2/CPUEE87C196MH 9UU20+5VR126512EDQ2JZC-32FD26R149T4102P4.3/AD11/PBUS.11 18EDQ2KAFB+5VP4.0/AD8/PBUS.8 21PC2P1
9、27R147331EVD28DRVDCM图 2：数字信号输出端子电路继电器驱动电路的三极管，因流通较大驱动电源，实际检修中可能会碰到三极管短路或断路的故障。正常状态下，若EDQ1 输出的为运行信号，当启动变频器时，测T3 的基极应为 4.3V 左右，停止变频器后，测量T3 基极电压应上升为5V，测量 R127 的左端，运行和停机时的电压，应分别为0V 和 5V。测量 R127 的左端电压变化，可以确定CPU 来的控制信号是否正常，测量T3 的基极电压或发射结电压，可以确定T3 是否正常。当发射结电压远远大于 0.7V 时，说明三极管的发射结已经开路。该电路损坏后，表现为误输出故障或运行信号（上
10、电后触点一直闭合） ，或不能正常输出运行或故障信号（应该有触点动作信号输出时，触点一直不能闭合） 。数字信号输出端子的另一电路类型，开路集电极输出电路，用户可以外接继电器转化为触点信号输出，因元件参数限制（光耦合器），对外部控制电路的供电电压和负载能力是有限制的，一般外接控制电压为24V 以内，负载回路电流在100mA 以下。采用开路集电极输出，输出常规开关量信号是没有优势的，但其好处是通过参数设置， 可以实现脉冲信号输出，如输出对应运转频率的脉冲信号，可挂接数字计数器，显示运转频率。其检修方法同上。3、模拟控制端子模拟信号输入端子模拟控制信号输入端子， 即是用模拟信号， 给出频率指令， 用于
11、控制变频器的输出频率。模拟信号，一般有 010V，和 0/420mA 两种类型，前者需要一个10V 调节电源，一般由变名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 4 频器内部电路供给，由 +10V 端子输出，供外接调速电位器；后者往往接收来自外部控制仪表的电流信号，用于调速，或运行于PID 闭环控制。图 3 为+10V 调节电源的电路。ACML6/L2-+109U14 1/4LM3248R121103+5VC61R24103
12、R122103C59R123101R125100C60+10L4模 拟信 号地10V调 速电 源+15V-15V图 3 调速电源电路这是一个电压跟随器的“变形”电路，放大器的9 脚引入由 R122和 R24的分压值，放大器 10 脚可看作是一个 5V 基准电压端，电路两输入脚电压比较输出的结果，是使9 脚分压值等于 10 脚基准电压，即R123 的左端电压为 10V 时，电路的输出达到平衡。电路具有稳压或者说是电压伺服效果，无论外部负载电路的负载如何变化，R123 左端的电压输出总是（2 倍压）跟踪于较为稳定的基准电压，应该说，电路的动态稳压性能，还算比较优良。+10V 调节电源的电路形式，在
13、其它变频器中还有多种电路形式，如将+15V 电压串联一个低压差 7810稳压器，或将电阻降压、稳压二极管的电路形式，得到10V 输出，更多的电路形式是采用 LM317 可调稳压 IC 或 TL431 基准电压源，通过器件电压基准端的分压电阻的取值，得到 10V 调节电源。该电路由于外部引线的原因，常常会误引入异常电压（如交流220V 甚至于雷击电压）或使电源端子长时间对模拟信号公共地短路，致使内部电路损坏。 故障表现外调速电位器调速失效，用万用表测量 +10 端子，电路为 0V 或为一不稳定值，可以确定是内部10V 调节电源电路损坏。常规修理方法是检查损坏元件，换新修复。如修复时间紧迫，可从主
14、板上15V 电源，加7810 稳压块或采用简单电阻降压、稳压二极管稳压的电路，应急修复，一般不会影响正常使用。下图 4 为模拟信号输入的实际电路，上部电路为010V 电压（调速）信号输入电路，下部电路为0/420mA 电流（调速）信号输入电路。电路的基本形式也为电压跟随器，因为CPU 芯片的电源和输入 /出电压范围为05V，输入 010V 电压，先由 R115、R114 分压为05V 电压值，再输入放大器的同相输入端，从输出端D23 的负端整流电压，作05V 的跟随输出。二极管 D22 用于输出电压最大值嵌位（电路异常输出时将输出值嵌位于5.5V） ，以保护 CPU 的安全，输出电路再经 C、
15、R、C 滤波电路滤除干扰， 进入 CPU 引脚，经内部 A/D转换，控制频率输出。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 5 电路输入信号的电路形式同电压输入电路是基本上是一样的，只是在输入端与地之间并接了 R105、R106 两只串联阻值为250的两只电阻。经常有网友问，如何将020mA 电流信号转化为05V 电压信号啊？哎，这个转化电路其实简单得很！这两只电阻就是将输入020mA 电流信号转化为 05V 电压信号的转
16、化电路， 020mA 电流信号流经两只串联电路，在 R105 的上端，就变为了05V 的输入电压信号，输入电流为20mA 时，两只串联电阻上的电压降为 0.02250=5V ，这是电流流经电阻产生电压降的原理，从基本的欧姆定律推导而来，毫不出奇的。-+141213LM324VI222U14 1/4R112222C52R137+5V0-+10 VR111102L1103R115R114103C53R103103D23D22C54P.4/ACH4/PMODE.0 58-+132LM324AI222U14 1/4R109222C48R108+5V0-20mAR110102L3103R106R1071
17、05C50R102103D25D24C51P.3/ACH3 59R105121R104131图 4 模拟电压 /模拟电流信号输入端子电路4、模拟控制端子模拟电压信号输出端子P6.6/PWM0 77-+756U14 1/4LM324R117103C54R120101可 编程 模拟 信 号输 出R1181002R119103C56AMC58R116103C55C57L5图 5 模拟电压信号输出电路上图为模拟信号电压输出电路， 一般规定输出值为010V， 可外接受 10V 指针电压表头，用于显示输出转速、输出电压、输出电流等监控内容，至于显示何种内容，根据用户需要，可由参数设置，因此也称为可编程模拟
18、电压输出端子。虽然输出端子输出的电压经以上R、C 滤波电路处理为较为平稳的直流电压，但 CPU 的77 脚输出的却是 PWM 调宽脉冲信号， CPU 是通过调节输出脉冲宽度的占空比，来调节输出电压值的。因为是运算放大器直接输出，又有R120限流的因素存在，电路最大输出电流能力是有限的，约为几毫安以内。当外接负载过大或输出端对模拟地公共端短路时，有可能造成运算放大器的损坏，变频器工作时，测量 AM 端子直流电压值为0V 或较低，检查损坏元件进行修复。5、RS485通讯端子电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心
19、整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 6 这是一个较为特殊的信号端子，其它信号端子的信号都是单向传输的，或输入或输出，该信号端子的信号是双向传输的总线方式。P1.2/TXD1 48+5VRS+RS-RS485端子P1.3/RXD1 47U31327864575476BR85512R84100R864701R874701P2.7/SCLK1#/BCLK1 70+5VC17C45100R83C44图 6 RS485 通讯端子电路变频器与变频器之间，变频器与PLC 之间，只有 RS485 通讯方式，接线方式简洁，只有两线，抗干扰性能好，可以远距
20、离传输，如果以PLC 作为上位机（主机），一般最多与可32 台变频器同时通讯， 控制 32 台变频器的起、 停和调速，并上传变频器的运行或故障数据。一般采用半双工通讯方式， 可以由通讯端口向变频器下传控制指令，也可以将变频器运行状态上传至上位机。RS485通讯，牵扯到专用通讯参数的设置， 和通讯程序的编写等内容， 在此不予赘述了。变频器的控制端子，上文所述，已经近于包含了所有的内容。其它变频器的电路，与上述电路相比，是比较相似的，或者可说是大同小异的。由此文，可以管见变频器控制端子电路的概貌，希望本文对大家能有点用处。旷野之雪2010 年 11 月 5 日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -