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1、第4章：控制电路的测量维修一、本章基本内容：1.变频器控制电路功能框图包括：变频器保护电路框图、驱动电路框图、端子电路框图等2.变频器控制框图应用包括：跳闸停机、内部损坏原因的判断及处理3.变频器故障跳闸和不显示停机故障的判断包括：偷停原因、端子的在线测量二、解决的问题 解决变频器报警跳闸和不报警停机故障的判断；端子好坏的技能测量第1页/共45页第4章：控制电路的测量维修4.1 变频器的组成变频器为了适应工程需要，要有一系列控制端子，要有操作面板，要能够进行程序的读出写入，变频器内部，为了进行工作时的保护，要设置相应的保护电路。第2页/共45页第4章：控制电路的测量维修变频器结构框图任何品牌的
2、变频器，其内部功能框图是一样的，因为变频器要保证正常工作，必须要有相应的功能。变频器主要包括：主电路、电流保护电路、电压保护电路、过热保护电路、驱动电路、稳压电源、控制端子、接口电路、操作面板、CPU等。第3页/共45页第4章：控制电路的测量维修功能电路分析1.过压/欠压保护电路1）电路功能该电路检测的是直流母线电压。启动时母线电压接近正常值，启动接触器闭合，短路限流电阻。当电压达到了过压值，先开启制动电阻，如没有制动电阻，报警；电压再升高，跳闸。电压低于了设定值，报欠压，再低，跳闸。只要和直流母线电压的变化相关的报警，就是该电路检测的结果。第4页/共45页第4章：控制电路的测量维修2）取样电
3、路取样电路有两种形式：将直流母线515V通过分压电阻，取出检测电压，由运算放大器放大。第5页/共45页第4章：控制电路的测量维修3）放大电路在变频器中，模拟信号的放大都是采用的运算放大器。运算放大器通过不同的连接，可组成放大器、比较器、积分器、微分器等。第6页/共45页第4章：控制电路的测量维修4）电压报警的判断因为电压报警是报的直流母线，所以最直接的方法就是测量直流母线的电压。直流母线电压低：相线电压低或变频器整流电路故障；直流母线电压高：相线电压高或电动机产生回馈电能。直流母线电压正常：误报，检测电路问题，需要修理。第7页/共45页第4章：控制电路的测量维修2.过流保护电路是保护逆变桥过流
4、、过载等的保护电路。它由检测、放大、模/数转换等电路组成。电路的功能为：限流；过流报警、跳闸；过载报警、跳闸。接地报警。该电路出了故障，一是误报；二是失去保护功能，造成逆变桥的损坏只要和输出电流的变化相关的报警，就是该电路检测的结果。第8页/共45页第4章：控制电路的测量维修1）取样电路分流电阻取霍尔器件取样霍尔器件工作原理第9页/共45页第4章：控制电路的测量维修2）故障维修变频器出现过流、过载、接地等报警，按报警内容进行排除。当变频器工作状态正常，变频器发出保护报警，或过载过流时变频器不保护，则为保护电路出现了故障。重点检查霍尔器件和放大电路。第10页/共45页第4章：控制电路的测量维修3
5、.过热保护变频器的过热检测器是检测的变频器的开关模块温度，装在散热器上，当温度达到设定值，变频器报过热。报警判断：工作15分钟以上报警为正常报警，通电就报警为检测电路坏，出现误报。第11页/共45页第4章：控制电路的测量维修4.风扇保护三线风扇，其中一个端子为保护端子，当风扇出现故障时，变频器报警。第12页/共45页第4章：控制电路的测量维修 5.数字输入端子和隔离电路 1）电路功能 变频器有一系列的数字输入端子，这些端子和CPU通过隔离电路交换数据。每个端子对应一个独立的光电耦合器，哪一只光电耦合器出了问题，那一路输入端子不能正常工作。说明：因为数字端子不设保护，产生的故障一般不报警。第13
6、页/共45页第4章：控制电路的测量维修2）测量维修测量原因：某端子原来工作正常，现在闭合无效。测量方法：用电压表的50V挡测量该端子到地的直流电压。用直流50mA电流挡测量该端子到地的直流电流。断电测量该端子到地的直流电阻。第14页/共45页第4章：控制电路的测量维修故障判断：如果测出的故障端子电流、电压和电阻和好的端子不一样，则故障端子损坏（比较法）。输入端子一般都是多功能的，如果确定为某一端子损坏，可以由另一个端子替代，不必维修。安全注意事项：停机测量；表的档位不要打错；测电阻时变频器断电。第15页/共45页第4章：控制电路的测量维修故障案例1：某变频器，用420mA电流控制变频器的输出频
7、率。发现只要给出控制电流，变频器的输出频率就达到极限值，可控制电流只有8mA。故障检查：测量控制电流只有8mA，改变该电流的大小，变频器的输出频率仍然在极限值。测量该变频器的端子输入直流电阻，和同类型好的变频器进行比较，明显变小，判断为变频器端子内部有问题。返厂维修，恢复正常。第16页/共45页第4章：控制电路的测量维修第17页/共45页第4章：控制电路的测量维修6.模拟输入端子模拟输入端子通过I-U转换电路和CPU交换数据。该电路是模拟输入电压、电流端子，主要用于变频器调速。该电路出现问题，会造成变频器停机。该端子故障，一般不报警。第18页/共45页第4章：控制电路的测量维修故障现象：模拟输
8、入电压、电流端子是控制变频器运行的端子。该端子出现的故障为失效、变频器偷停、时通时断等。当该端子出现故障，测量故障端子的电压和电流，可鉴别端子的好坏。判断方法：电压控制端子：测量该端子到地之间的电压，电压有并且可调，变频器没功能，端子内部坏；没电压，查外线、查端子的供电电源。电流控制端子：测端子电流，有电流且可变，变频器无功能，端子内部坏；无电流，查外线，外线是否断。第19页/共45页第4章：控制电路的测量维修测量方法：测电压两表笔并联在电路两端，测电流两表笔串联在电路两端。第20页/共45页第4章：控制电路的测量维修结论假如变频器的运行、调速控制是由输入控制端子、操作面板或通讯控制，电动机要
9、想运行，运行控制信号和调速信号二者缺一不可。当变频器出现了停机不报警现象，重点检查这两个信号。故障原因：外电路信号开路，查外线。外电路信号有，变频器不运行，可能是变频器内部有问题或受到了电磁干扰。特别是远程控制或通讯控制受电磁干扰的可能性较大。第21页/共45页第4章：控制电路的测量维修案例1：本厂投料系统变频器在远程控制下，频率突然降为5Hz，检查变频器设置参数和电动机运行情况，均无问题。重新启动变频器，频率无法上升。最后检查“本地/远程”转换开关，发现远程信号不通，更换开关后，“本地/远程”都可自动控制，频率升降正常。结论：变频器的频率控制如果是由模拟端子控制，首先应测量控制电压是否正常。
10、如果该控制电压加不上，变频器的输出频率就没有。检查的思路就是检查频率控制回路，有没有断路的地方。第22页/共45页第4章：控制电路的测量维修思考题：1.学习功能框图有什么意义？2.变频器内部功能电路设置了保护电路和没有设保护电路的分析对变频器故障的判断有什么帮助？3.变频器输入控制端子的测量方法掌握了吗？第23页/共45页第4章：控制电路的测量维修7.DC/DC电源这是变频器除了主电路之外所有电路的供电电源。它出了故障，整个变频器停止工作。因为该电源的输出端是分组输出，哪一组出了问题，影响那一组所对应的电路。第24页/共45页第4章：控制电路的测量维修1）电路结构第25页/共45页第4章：控制
11、电路的测量维修第26页/共45页第4章：控制电路的测量维修3）故障分析稳压电源的故障分为整体损坏和局部损坏。整体损坏为电源的高压部分损坏，整个电源没有输出，变频器的表现为黑屏，所有功能都没有。局部损坏为次级电路某一路没有输出。变频器对应的电路失去功能。次级电路的故障多为整流二极管坏、滤波电容失去容量、短路等。某路电源出现故障，会使该路供电电源的输出电压不稳定，造成变频器报警不统一、变频器时好时坏一些古怪现象。测量与维修变频器在外界可测量的电源端子有：输入端子、输出端子、操作面板等。因其他部分在变频器内部，必须解体才能测量。第27页/共45页第4章：控制电路的测量维修结论当变频器出现了黑屏、局部
12、功能没有，报警混乱，是变频器低压电源出现故障。第28页/共45页第4章：控制电路的测量维修例1：有一台变频器(MM4-30KW)，在使用的过程中经常报欠压停机。再次开机可能又正常。经过较长时间的观察，发现上电后主继电器吸合不正常，有时会掉电，乱跳。查故障原因，发现开关电源到继电器线圈的一路电源偏低且不稳定，结果是滤波电容漏电造成的。更换后继电器吸合正常。第29页/共45页第4章：控制电路的测量维修例2：一台M440-22KW变频器，上电显示正常，一给运行信号就出现“P-”或“-”（硬件电源故障），经过仔细观察，发现风扇的转速有些不正常。在维修的过程中有时报警较乱，还出现过F0021（接地）/F
13、0001（过流）/A0501（电流限幅）等。在先给了运行信号然后再把风扇接上去就不出现“P-”，但是，接上一个风扇时，风扇的转速是正常的，输出三相也正常，第二个风扇再接上时风扇的转速明显不正常。于是分析问题在电源板上。结果是开关电源供风扇的一路电源有问题，滤波电容漏电造成电压不稳，换上一个同样的电容，问题就解决了。第30页/共45页第4章：控制电路的测量维修8.驱动电路该电路是将CPU输出的PWM信号进行放大，驱动IGBT开关工作。该电路和主电路紧密相连，是很重要，又容易出故障的一部分电路第31页/共45页第4章：控制电路的测量维修1）驱动电路隔离放大、驱动放大电路、驱动电路电源光耦隔离电路图
14、中IC为PWM输出和驱动电路的隔离电路。当驱动电路损坏不至于将故障扩大到PWM发生电路。V1为第一级放大；V2、V3为输出跟随器，提高输出能力。图中稳压管DZ使电源电压稳定在20V。注：隔离电路中的光电耦合器容易损坏。第32页/共45页第4章：控制电路的测量维修4）实际电路第33页/共45页第4章：控制电路的测量维修结论驱动电路损坏：可造成变频器输出电压不平衡，电动机工作噪声大，电动机不能起机；损坏后输出高电平，造成桥臂直通，上下两只开关管同时损坏。第34页/共45页第4章：控制电路的测量维修故障案例：一台22kW变频器，报欠压跳闸。故障检查：测量整流二极管，有两只损坏，更换。通电时变频器逆变
15、模块爆裂，又进行检查。发现损坏逆变模块为同一桥臂，怀疑此桥臂直通。用示波器测量驱动信号，上桥臂驱动信号始终为高电平，确定为该路驱动电路损坏。故障维修：将6路驱动信号检查一遍，只此一路有问题，更换驱动集成电路，驱动信号正常。更换逆变模块，开机正常。结论：因为一路驱动信号常通，造成逆变模块短路电流，该电流烧坏了整流管，变频器报欠压跳闸，逆变管躲过了一劫。更换整流管，第二次通电，逆变管再没有那么幸运，击穿爆机。两次损坏根子在驱动电路。第35页/共45页第4章：控制电路的测量维修9.操作面板操作面版是采用接插件连接，接触不良，会引起个别功能消失，供电不良会引起黑屏。个别功能部件失灵，可能是按键接触虚。
16、第36页/共45页第4章：控制电路的测量维修10.开路集电极输出端子该端子由隔离电路（与CPU隔离）。因为使用的原因损坏率较高。一般属于开路晶体管过流所致。判断较容易，因为其他几路如果是好的，只此一路有问题，可断定该只管子有问题；如果各只管子都有问题，则可能问题出在单片机。第37页/共45页第4章：控制电路的测量维修11.输出接点端子该端子是通过继电器的触点闭合或断开发信号，损坏原因多为触点烧联或接触不良。用万用表的电阻挡测量：不该导通导通，烧联；该导通不通，接触不良。第38页/共45页第4章：控制电路的测量维修12.单片机单片机又称CPU，是整个变频器的核心器件，如同人的大脑，输出各种控制信
17、号和处理输入、检测等信号。自检不过自身故障第39页/共45页第4章：控制电路的测量维修总结通过我们对变频器控制电路的分析，可以得出以下结论：1）变频器出现了保护跳闸（切断变频器的输入或输出，停止工作，重新工作需要复位），是被保护的电路出现了故障，变频器做出的反应。变频器保护不到的电路出现故障，变频器一般停机不跳闸，重新工作不需复位。2）一般变频器被保护的电路有：直流母线电压；三相输出电流；模块的温度；风扇的转速等。上述几项是所有的变频器都有的保护设置，个别变频器根据自己的设计理念，还会增加一些其他的保护。总之，保护跳闸，可根据故障提示进行处理。第40页/共45页第4章：控制电路的测量维修3）非
18、保护故障停机。变频器不报警，不跳闸，故障停机，属于变频器控制电路出现了故障。控制电路分为模拟控制端子和数字控制端子，一是这些端子的控制信号出现了问题；二是受到了电磁干扰；三是应用的端子内部电路损坏。一般用测量结合分析的方法进行检查排除。第41页/共45页第4章：控制电路的测量维修西门子变频器端子接线图第42页/共45页第4章：控制电路的测量维修思考题：我们在使用变频器的过程中，如果有一天：1.变频器报故障跳闸停机，怎样检查？2.变频器不报故障停机，怎样检查？3.变频器某部分功能消失，怎样做出正确的判断？4.怎样在不分解变频器的前提下，通过测量变频器的外接端子做出故障判断？第43页/共45页第4章：控制电路的测量维修第44页/共45页感谢您的观看。第45页/共45页