變頻器維修时需要了解的理论知识都有哪些?

 技術文摘     |      2019-07-06 08:01

變頻器維修说到底就是一种电子电路的维修,不需要懂得太高深的理论,除了经验积累,动手能力是第一位的,如果你没有电子维修的动手能力,学再多理论知识也无法修好变频器。如果一定说要知道一些理论知识,那就是了解變頻器是怎樣工作的,变频器需要调整那类型参数以及如何接线,開關電源电路的原理,如何驅動IGBT電路和判斷IGBT模塊的好壞,單片機工作機理等,這些也是一個普通電氣工程師需要掌握的基本知識。

變頻器是怎樣工作的

先把電網工頻交流變成直流,濾波穩壓後,再通過IGBT模塊或6個IGBT管子,通過PWM斬波的方式,逆變出頻率和電壓可以調整的交流電輸出。IGBT管可以看成一種特殊的三極管,它只是工作在開關狀態,並不會工作在放大區域。也就是說它在變頻器裏邊,只會有通和斷兩種狀態,導通時候壓降越低越好,截止時候阻抗越高越好。整個變頻器工作的過程,都會圍繞著6個IGBT管的導通或者截止而進行的,而且基本上是輪流平衡的工作方式。

既然IGBT管只會導通或者截止,所以到了電機這頭,UVW端的電壓波形就不是什麽真正的正弦波,而是一系列脈寬可調的方波,如果使用示波器是可以觀察到這些方波的工作是否存在一些異常或者畸變的。用萬用表測量兩兩之間,電壓也應該是一致的,否則就可以判斷輸出不平衡了,可能某個IGBT管子壞了,或者它的驅動電路有問題。

既然存在整流,整流橋一般就會有二極管或者可控矽之類的器件,如果它們燒了一組,母線的直流母線的電壓就不會是535伏,所以測量母線電壓就可以知道這些原件是否正常。

母線的電容也是容易出問題的,因爲電解電容都有一定的壽命,如果壞了,它會鼓起來甚至爆裂,當然也可以通過電容表測量容量來判斷的。而且如果電容容量下降,可能會出現瞬間加速或者減速時候電壓波動而出現過電壓或者過電流的報警故障。

變頻器是如何調試和接線

維修變頻器過程中,通常需要測試一下是否自己已經修複了,有些是在公司感覺修好了,但是到了現場卻不正常,這些都需要一些調試和接線知識,才能准確快速的幫助客戶解決問題。

變頻器主回路接線比較簡單,就是三相輸入RST進來,三相輸出UVW接電機,相信沒有正常的人會接錯,因爲太簡單了。但是現場的另外一些情況也會讓一些大師陰溝裏邊翻船,比如線耳氧化了接觸不良,可能會造成欠電或者三相不平衡,電機絕緣不好可能會繼續造成已經修複的變頻器二次損壞,因此重新裝上變頻器運行前都要仔細考慮到這些細節,這些也許是電機拖動和電動學的一些基本理論知識了。

至于控制回路,不同産品會有一定差異,但是一般都是端子控制居多,只要接進去一個開關量到啓動端口,正常的變頻器就會啓動,而給一個0-10伏模擬量到轉速端口,變頻器會輸出不同頻率的電壓給電機工作。如果維修時候你更改了人家的啓動和轉速控制方式爲面板模式了,到現場要記得改回來了。

有些加減速時間設定太長了,會影響人家的使用,要調短點;如果調整太短了,可能會造成加速過流。電壓和頻率比也有設定講究的,太大了也會加速過流,太了也可能會起不來。

不要動不動就讓參數恢複到出廠值,如果真要這樣做,必須要了解人家變頻器用在什麽場合的,如果是一些歐系的變頻器,裏邊會有內置的PLC功能,這些邏輯比較複雜,需要逐個把重要參數備份了才可以恢複出廠值,否則到時調整不回來了,你即使修複了硬件,也無法向客戶交差。

開關電源

变频器一般都是UC384X之类的芯片控制的開關電源,有5伏,3.3伏,±15伏,24伏等,这类開關電源的机理,实际上和变频器工作机理反而有点类似,也是把交流变成直流,通过开关管控制变压器,输出想要的电压值,再整流稳压后变成对应的直流电压。

一般常見問題是開關管燒了,場效應管而已,比如短路了或者開路了,直接可以測量到,如果是性能不良,也可以用萬用判斷得出來的。

還有就是UC384X之類的芯片壞了,直接沒有工作,整體電源都沒有輸出,或者是震蕩用的幾個阻容壞了。

如果是輸出電壓不正常,比如偏高或者偏低,往往是反饋回路問題,一些阻容器件,或者光耦以及TL431之類的器件壞了造成的。

變壓器本身燒了,也會碰到,只要鐵芯還在的,重新根據匝數繞制就可以使用了。

IGBT的驅動和測量判斷

IGBT是這樣工作的,門極G和發射極E之間的電壓大于一定的閥值電壓時候,它就導通了。而當這個電壓爲零或者施加了反向電壓時候,它會截止關電的,有點類似MOS之類的驅動,但是因爲有結電容存在,它的導通是需要一定電流的,也就是驅動的功率會比MOS管大。如果驅動電路上的阻容老化,或者光耦出現問題了,會導致驅動IGBT能力不足,而引起過電流之類的報警。IGBT的正常的正向導通電壓是12-15伏,截止電壓一般是-5到-9伏。

而變頻器屬于橋式那種結構,下三個橋臂的IGBT因爲射極E是接到直流母線的負極的,所以控制起來容易點。而上三個橋臂的IGBT,射極E是接到下三橋C極上,這樣電壓比較高,因此驅動起來比較麻煩,往往需要有隔離電源和光耦之類來控制實現。

考虑到寄生电容的影响,还有一些干扰问题,变频器的IGBT截止时候,都会在门极上施加了反向负电压,这也是变频器開關電源为什么要输出±15伏隔离电源的根本原因。如果这个电源工作不正常,IGBT导通也会出现问题的。

因爲IGBT都有保護二極管,而它燒的時候,這個二極管往往都會燒掉,可以簡單用萬用表的二極管檔或者*1電阻檔來測量二極管通斷。

如果要測量它的導通性能,可以在集電極C和發射極上分別加上萬用表表筆的正負端,然後給門極一個觸發電壓(可以用手指去碰一下萬用正表筆和門極),這時候表針會晃一下,停在某個位置,相當于導通了。再給門極一個複位0電壓(手指碰萬用表負表筆同時碰門極),這時候表針會複位。

IGBT使用一段時間後,不排除絕緣上有問題,可以利用絕緣耐壓表來測量它的耐壓,看看和標稱的是否一致了,如果不一致,也需要更換。