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淺談日立變頻器維修技術問題

時間:2018-10-23
近十多年來,隨著電力電子技術、微電子技術及現代控製理論向交流電氣傳動領域的滲透,變頻交流調速已逐漸取代了過去的滑差調速、變極調速、直流調速等調速係統。幾乎可以說,有交流電動機的地方就有變頻器的使用。其主要的特點是具有高效率的驅動性能及良好的控製特性。
 
現在通用型的變頻器一般包括以下幾個部分
:
整流橋、逆變橋、中間直流電路、預充電電路、控製電路、驅動電路等。
  
  
一台變頻器的好壞,驅動電路起著至關重要的作用,現就來談談驅動電路常見的問題以及解決的辦法。
 
驅動電路隻是一個統稱,隨著技術的不斷發展,驅動電路本身也經曆了從插腳式元的驅動電路到光耦驅動電路,再到厚膜驅動電路,以及比較新的集成驅動電路,現在前麵提到的後三種驅動電路在維修中還是經常能遇到的。
  
  
 
幾種驅動電路的維修方法
  
  
(1) 
驅動電路損壞的原因及檢查
 
造成驅動損壞的原因有各種各樣的,一般來說出現的問題也無非是
U
V
W
三相無輸出,或者輸出不平衡,再或者輸出平衡但是在低頻的時候抖動,還有啟動報警等等。
  
  
當一台變頻器大電容後的快熔開路,或者是
IGBT
逆變模塊損壞的情況下,驅動電路基本都不可能完好無損,切不可換上好的快熔或者
IGBT
逆變模塊,這樣很容易造成剛換上的好的器件再次損壞。這個時候應該著重檢查下驅動電路上是否有打火的印記,這裏可以先將
IGBT
逆變模塊的驅動腳連線拔掉,用萬用表電阻擋測量六路驅動電路是否阻值都相同
(
但是極個別的變頻器驅動電路不是六路阻值都相同的
:
如日業、日業等變頻器
)
,如果六路阻值都基本相同還不能完全證明驅動電路是完好的,接著需要使用電子示波器測量六路驅動電路上電壓是否相同,當給定一個啟動信號時六路驅動電路的波形是否一致
;
如果手裏沒有電子示波器的話,也可以嚐試使用數字式電子萬用表來測量驅動電路六路的直流電壓
.  
 
 一般來說,未啟動時的每路驅動電路上的直流電壓約為
10V
左右,啟動後的直流電壓約為
2-3V
,如果測量結果一切正常的話,基本可以判斷此變頻器的驅動電路是好的。接著就將
IGBT
逆變模塊連接到驅動電路上,但是記住在沒有
把握的情況穩妥的方法還是將
IGBT
逆變模塊的
P
從直流母線上斷開,中間接一組串聯的燈泡或者一個功率大一點的電阻,這樣能在電路出現大電流的情況下,保護
IGBT
逆變模塊不被大電容的放電電流燒壞,下麵就講幾個在維修變頻器時和驅動電路有關的實例
.  
  
 
 
(2) 
日業
616G5
3.7kW
的變頻器故障現象為三相輸出正常,但在低速時電動機抖動,無法進行正常運行。首先估計多數為變頻器驅動電路損壞,正確的解決辦法應該是確定故障現象後將變頻器打開,將
IGBT
逆變模塊從印刷電路板上卸下,使用電子示波器觀察六路驅動電路打開時的波形是否一致,找出不一致的那一路驅動電路,更換該驅動電路上的光耦,一般為
PC923
或者
PC929
,若變頻器使用年數超過
3
年,推薦將驅動電路的電解電容全部更換,然後再用示波器觀察,待六路波形一致後,裝上
IGBT
逆變模塊,進行負載實驗,抖動現象消除。
  
  
 
 
(3) 
日業
G9
變頻器故障現在為上電無顯示。接到手估計可能是變頻器開關電源損壞,打開變頻器檢查開關電源線路,但是經檢查開關電源器件線路都無損壞,在
DC
正負處上直流電壓也無顯示,這個時候要估計到可能是驅動問題,將驅動電路初所有電容拆下,發現有個別電容漏液,更換新的電解電容,再次上電後正常工作。
  
  
 
 
(4) 
日業變頻器故障現象是變頻器輸出端打火,拆開檢查後發現
IGBT
逆變模塊擊穿,驅動電路印刷電路板嚴重損壞,正確的解決辦法是先將損壞
IGBT
逆變模塊拆下,拆的時候主要應盡量保護好印刷電路板不受人為二次損壞,將驅動電路上損壞的電子原器件逐一更換以及印刷電路板上開路的線路用導線連起來
(
這裏要注意要將燒焦的部分刮幹淨,以防再次打火
)
,再六路驅動電路阻值相同,電壓相同的情況下使用視波器測量波形,但變頻器一開,就報
OCC
故障
(
日業變頻器無
IGBT
逆變模塊開機會報警
)
使用燈泡將模塊的
P1
和印板連起來,其他的用導線連,再次啟動還跳
OCC
,確定為驅動電路還有問題,逐一更換光耦,後發現該驅動電路的光耦帶檢測功能,其中一路光耦檢測功能損壞,更換新的後,啟動正常。
  
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  維護不當或不及時造成的故障
  
  部分變頻器故障是由設備操作管理人員維護不當或維護不及時引起的,有些變頻器長期缺乏正常日常維護,造成變頻器內灰塵多、元器件老化加速,故障頻發。
 
預防措施及解決辦法有:
  
  
(1) 
加強變頻器的規範化使用管理,建立變頻器的日常保養維護製度
  
  設立專人負責保養,具體內容有做好運行數據記錄和故障記錄,定期測量變頻器及電機的運行數據,包括變頻器輸出頻率,輸出電流,輸出電壓,變頻器內部直流電壓,散熱器溫度,工作環境溫度、濕度等參數,與合理數據對照比較,以利於提早發現故障隱患
;
變頻器如發生故障跳閘,務必記錄故障代碼和跳閘時變頻器的運行工況,以便於具體分析故障原因。
  
  
 
 
(2) 
加強日常檢查
  
  每半月檢查一次,檢查、記錄運行中的變頻器輸出三相電壓,並注意比較他們之間的平衡度
;
檢查記錄變頻器的三相輸出電流,並注意比較他們之間的平衡度
;
檢查記錄散熱器溫度,工作環境溫度
;
察看變頻器有無異常振動、聲響,風扇是否運轉正常。
  
  
 
 
(3) 
加強變頻器的日常保養
  
  做到變頻器每季度保養一次,要及時清除變頻器內部的積灰、髒物,將變頻器保持清潔,操作麵板清潔光亮
;
在保養的同時要仔細檢查變頻器內有無發熱變色部分,阻尼電阻有無開裂,電解電容有無膨脹、漏液、防爆孔突出等現象,
pcb
板有無異常,有沒有發熱燒黃部位等。
  
  
 
 
(4) 
加強對變頻器操作、管理人員的變頻器維護知識培訓
  
  提高他們的現場維護能力,避免因維護不當或不及時而造成故障的發生。
   高高變頻器
  
  高高變頻器無需升降壓變壓器,功率器件在電網與電動機之間直接構建變換器。由於功率器件耐壓問題難於解決,目前直接的做法是采用器件串聯的辦法來提高電壓等級,其缺點是需要解決器件均壓和緩衝難題,技術複雜,難度大。但這種變頻器由於沒有升降壓變壓器,故其效率較高低高方式的高,而且結構比較緊湊。
  
  
高高電流型變頻器
 
它采用
GTO
SCR
IG
日業元件串聯的辦法實現直接的高壓變頻,目前電壓可達
10KV
。由於直流環節使用了電感元件,其對電流不夠敏感,因此不容易發生過流故障,逆變器工作也很可靠,保護性能良好。其輸入側采用可控矽相控整流,輸入電流諧波較大。變頻裝置容量大時要考慮對電網的汙染和對通信電子設備的幹擾問題。均壓和緩衝電路,技術複雜,成本高。由於器件較多,裝置體積大,調整和維修都比較困難。逆變橋采用強迫換流,發熱量也比較大,需要解決器件的散熱問題。其優點在於具有四象限運行能力,可以製動。需要特別說明的是,該類變頻器由於較低的輸入功率因數和較高的輸入輸出諧波,故需要在其輸入輸出側安裝高壓自愈電容。
  
  
 
電流型變頻器
  
  
由於在變頻器的直流環節采用了電感元件而得名,其優點是具有四象限運行能力,能很方便地實現電機的製動功能。缺點是需要對逆變橋進行強迫換流,裝置結構複雜,調整較為困難。另外,由於電網側采用可控矽移相整流,故輸入電流諧波較大,容量大時對電網會有的影響。
  
  
 
電壓型高壓變頻器
  
  
由於在變頻器的直流環節采用了電容元件而得名,隨著技術的進步,高壓變頻器可以實現四象限運行,也能實現矢量控製,已經成為當前傳動係統調速的主流產品。
  
  
 
高低高變頻器
  
  
采用升降壓的辦法,將低壓或通用變頻器應用在中、高壓環境中而得名。原理是通過降壓變壓器,將電網電壓降到低壓變頻器額定或允許的電壓輸入範圍內,經變頻器的變換形成頻率和幅度都可變的交流電,再經過升壓變壓器變換成電機所需要的電壓等級。
 


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