逆變模塊與驅動電路在故障上有極強的關聯性。當逆變模塊炸裂損壞后,驅動電路勢必受到沖擊而損壞,逆變模塊的損壞也可能正是因驅動電路的故障而造成的。無論表現為驅動電路或是逆變輸出電路的故障,必須對逆變輸出電路與驅動電路一同徹底檢查。對主電路上電試機,必須在確定驅動電路正常,即能正常輸出6路激勵脈沖的前提下進行。
檢查驅動電路正常后,將損壞逆變模塊換新,才可以上電試機。
上電試機方法為:將三相逆變電路的正供電端斷開,實際電路中為連接銅排,拆去一段連接銅排。注意,斷開點必須在儲能電容之后。
在斷開處串入兩只25W交流220V燈泡(見圖8-13),因變頻器直流電壓約為537V,一只燈泡的耐壓不足(故障情況下),需兩只串聯以滿足耐壓要求。即使逆變電路有短路故障存在,因燈泡的降壓限流作用,將逆變電路的供給電流限于100mA以內,逆變模塊將不會再有損壞的危險。
變頻器空載,U、V、W端子不接任何負載。先切斷驅動電路的模塊OC信號輸出回路,避免CPU作出停機保護動作,中斷試機過程。上電后可能出現如下幾種情況:
(1)變頻器在停機狀態,燈泡亮。三只模塊有一只上、下臂IGBT漏電,如V1和V2。此種漏電在低電壓情況下不易暴露,如萬用表不能測出,但引入直流高壓后,出現了較大的漏電,說明模塊內部有嚴重的絕緣缺陷。購買的拆機品中的模塊有時候出現這種情況,可用排除法檢修,如拆除U相模塊(V1、V2)后燈泡不亮了,說明該模塊已損壞。
(2)上電后,燈泡不亮,但接收到運行信號后,燈光隨頻率的上升同步閃爍發亮。說明三相逆變模塊中,出現一相上臂或下臂IGBT損壞故障。如當V1受激勵信號而導通時,已損壞的V2與導通的V1一起,形成了對供電電源的短路。兩只串聯燈泡承受530V直流電壓而發出亮光。
(3)上電后,燈泡不亮,接收運行信號后,燈泡仍不亮。用指針式萬用表的交流500V擋測量U、V、W端子輸出電壓,隨頻率上升而均勻上升,三相輸出電壓平衡。說明逆變輸出模塊基本上是好的,可以進行帶負載試驗了。
(4)上電后,燈泡不亮,啟動變頻器后,燈泡仍不亮。但測量三相輸出電壓不平衡,嚴重偏相。故障原因:某一臂IGBT內部已呈開路性損壞,某一臂IGBT導通內阻變大,接近開路狀態。對此故障的檢測方法如下:
1)用萬用表直流電壓擋測量變頻器U、V、W端子的方法。當變頻器輸出端子輸出三相平衡的交流電壓時,說明輸出電壓中不含有直流成分。換句話說,此時指針式萬用表的直流500V擋所測得的直流電壓值為零。當輸出偏相時,實質是逆變輸出電路的某一臂IGBT導通不良或呈開路狀態,致使該相輸出為正或負的半波輸出,或者該相輸出的正、負半波不對稱,輸出電壓中出現了直流分量。一臂IGBT為開路(斷路)狀態時,輸出則為純直流分量了。此時用萬用表直流500V擋測量,假定測量U,V之間無直流電壓,但測量W、V和W、U之間有直流電壓值出現,說明W相模塊不良。若為紅表筆搭接W相,指針正偏轉,測說明W相下臂IGBT(V6)導通不良或沒有導通。若黑表筆搭接W相指針為正偏轉,則說明W相上臂IGBT(Q5)導通不良或沒有導通。
也可以換一種測量方法,直接測量U、V、W三個輸出端子對P、N之間的電壓值。仍用萬用表直流500V擋。由分析可以得出結論:當U相的上、下臂IGBT(V1、V2)正常對稱導通時,在U端子形成了“等效的”對直流供電530V的分壓,U端子對P、N兩點都能測出1/2的530V直流電壓,即260V左右的直流電壓。而異常狀態下,可得出這樣的測量結果,如P、U之間所測電壓遠遠高于260V甚至等于530V,說明VI內部斷路或導通不良;若在U、N之間所測電壓遠遠高于260V甚至等于530V,則說明V2內部C、E之間斷路或導通不良,不能形成對530V的“正常分壓”而使U相直流電壓升高。
2)下述的測量方法,也為一有效方法。修復一臺37kW東元變頻器,檢查發現為逆變模塊損壞,型號為CM100DU-24H。購得一塊相同型號的模塊,進行一遍脫機測量,確認模塊無問題后,裝機上電試驗。三相輸出電壓很不平衡,徹底檢查驅動電路確認無故障后,按圖8-14所示接線方式測量出新換模塊導通內阻變大,換新模塊后故障排除。
我國的動力供電一般采用三相四線制。N為中性線,也稱為零線。注意,變頻器直流回路負端常常標注為N,與三相供電的中性線不是一碼事,在圖中以N*(中性線)相區分。有的維修人員以為變頻器中的N點是與三相供電的N線相連的,連接后,一上電,整流模塊就炸了。
將三相U、V、W輸出端對三相供電的零線(N*)測量(用指針式萬用表直流500V擋),U相、W相直流成分為零,而V相約有300V的直流負壓。由此判斷:V相F臂導通良好,而上臂導通不良,兩臂輸出的正、負半波不對稱,致使V相對零線有負電壓輸出。而V相上臂,恰巧就是新換上的模塊。另購一只CM100DU-24H更換后,三相輸出正常。模塊的故障為內部輸出管C、E極間導通內阻變大。這說明,即使是細致測量后認為是好的逆變模塊,也不能百分之百斷定就是沒有問題的。萬用表的測量判斷能力有限,無法反映接入電路上電后的問題,認為模塊不可能是壞的,從而造成對故障的誤判,使檢修走彎路。
串接燈泡上電檢查逆變電路,對絕大部分變頻器是適用的,因為燈泡的限流和指示作用帶來了檢修上的很大方便。
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