变频器模块烧毁故障维修的思路及步骤

普通低压变频器通常都是交流-直流-交流,其工作原理:整流模块将交流变为直流,平滑回路将直流平滑,控制电路根据生产工艺的要求控制逆变器,将直流逆变成频率可调的交流,实现电机调速。

变频器常见的故障有:模块被烧毁;变频器没有显示;变频器运行中报各种故障代码而停止工作。

我们就模块烧毁来介绍处理这类故障的思路:

我们须画出主回电路图来(我们将交流-直流-交流称作变频器的主回路,如图一),IGBT模块烧毁往往是因为模块被错误触发,而导致直流母线经模块短路,烧毁IGBT逆变模块,进而烧毁保险以及整流模块,如象西门子MM430系列变频器没有配置保险,IGBT模块烧毁,在我们所维修的机器中,整流模块无一幸免都被烧毁。

我们不能发现模块烧毁就简单更换模块通电试机,这往往又会烧毁模块,我们必须找出烧毁的根源所在。接下来,我们可能就需要绘制此变频器的开关电源、IGBT驱动电路的电子线路图。开关电源为整机提供若干组彼此隔离的直流电源,因其品牌、型号的不同,大致如下:

  1. 控制电脑用:+5V、+15V、-15V电源;
  2. 面板用直流电源;
  3. 端子用:+24V、10V或5V电源;
  4. 风扇用24V或12V电源
  5. 4路或6路彼此隔离的驱动直流电源。

我们弄清楚整机电路各自的工作电源后,接下来就绘制IGBT驱动电路的电子线路图,有了图纸,我们就很容易找出故障的根源。

下面我们提供一份某变频器的驱动电路U相电路图(见下图), V、W相电路相同。

从图中可以看出,驱动电路的上下臂工作电源由两组彼此隔离的电源组成,其中开关变压器的一个绕组、D12、C41、C42、C43、C44、稳压二极管D13一起构成上臂驱动电路的工作电源,光耦PC1-A3120的8脚和5脚之间电压为+20VDC,以上臂的IGBT的E极(即U相)为参考点,8脚和E之间的电压为+15V,5脚和E之间电压为-5V。

下臂的变压器绕组有3个抽头,中间抽头与N相联,和D18、D19、C53、C55一起构成下臂驱动电路的工作电源,以N为参考点,PC6的8、5脚电压为+15V和-5V。

当发现某相的IGBT模块被烧毁,绝大部分原因为其驱动电路故障所致,以图二的电路为例来分析,正常静态(即变频器处于停止状态)情况下,IGBT的GE间的电压大约为-6V左右,IGBT被牢牢封锁,处于截止状态。

1.若上臂光耦A3120内部驱动对管的上管击穿,上臂IGBT的GE间的电压就为15V左右,IGBT处于导通状态,若下臂的IGBT被正常触发,加在上下IGBT模块的直流母线P1对N通过上下模块短路,而致使模块烧毁。

2.若上下臂光耦都损坏,就会造成通电瞬间模块炸裂。

根据上面的分析,我们不难找出模块烧毁的根源。我们手里有一份正确的图纸,再借助先进的仪器,很快就能修复模块烧毁这类故障。

若想做到芯片级维修,必须具备深厚的模拟、数字电路理论基础,熟悉计算机电路,能根据电路板画出正确的线路图,这是必备的基础。还要具备将复杂问题简单化的能力,换言之,我们的视角、方向,就是思路要正确,否则,我们只会将问题复杂化,甚至造成所修设备的二次、三次故障。

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