1、1,主讲 王兆义主办单位： 新疆博识通咨询有限公司中国工业自动化培训网,变频调速维护、保养实用技术培训,第3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 三、应用时间 半天,第3章：控制电路的测量维修,3.1 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
2、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3章：控制电路的测量维修,3.1.1 变频器结构框图 任何品牌的变频器，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章：控制电路的测量维修,3.2.2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。
3、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3章：控制电路的测量维修,2）取样电路 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3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3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
4、馈电能。 直流母线电压正常：误报，检测电路问题，需要修理。,第3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、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3章：控制电路的测量维修,1）取样电路 分流电阻取样 霍尔器件取样,第3章：控制电路的测量维修,检测电路,第3章：控制电路的测量维修,由金属片组成的取样电路（西门子430）,第3章：控制电路的测量维修,2）故障维修 当变频器工
5、作在正常状态变频器发出保护动作，或过载过流时变频器不保护，则为保护电路出现了故障。,第3章：控制电路的测量维修,3.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3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3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
6、，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3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3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3章：控制电路的测
7、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3章：控制电路的测量维修,故障现象：模拟输入电压、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
8、线是否断。,第3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3章：控制电路的测量维修,（休息、答疑） 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3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3章：控制电路的测量维修,1）电路结构 高压部分将高压电变为脉冲波，通过
9、变压器铁心感应到次级绕组，次级绕组有多组，根据要求不同，输出不同的直流电压。,第3章：控制电路的测量维修,3）故障分析与测量 故障 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。还有一种现象为某路电容的容量下降，使该路输出电压不稳定，造成变频器报警不统一、变频器时好时坏一些古怪故障。 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
10、量。,第3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，结果发现是因为开关电源出来到继电器线圈的一路电源的滤波电容漏电造成电压偏低且不稳定，造成继电器吸合不正常而无故停机。,第3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“-”，经过仔细观察，发现风扇的转速有些不正常，把风扇拔掉又会显示“F0030”（风机故障），在维修的过程中有时报警较乱，还出现过F0021（接地）/F0001（过流）/
11、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上的滤波电容漏电造成的，换上一个同样的电容问题就解决了。并不是说出现上述故障都是电源的问题，但因电源不稳使硬件工作不正常，那么报出的故障也就没规律了。,第3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3章：控制电路的测量维修,1）驱动电路 隔离放大、
12、驱动放大电路、驱动电路电源 光耦隔离电路 图中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3章：控制电路的测量维修,2）驱动电路和电源的连接 电路作用：为驱动电路提供直流电源。该电路由一只5V稳压管取得5V电源，加在IGBT开关管的发射极上，使驱动信号在零时，保证IGBT控制极为5V的负电压，使管子可靠的截止。 该电源需要4组，三个带浮地，一个直接接地。该电源由变频器的DC/DC直流电源提供。,第3章：控制电路的测
13、量维修,3）驱动电路故障判断 驱动电路损坏率比较高的是光电耦合器，光电耦合器损坏，开关管没有驱动信号，没有输出，变频器输出电压不平衡；放大电路坏，可能造成开关管长通，使上下桥臂同时击穿，造成缺相。总之，开关电路坏一是造成开关电路不工作（缺相），二是造成开关管损坏。 判断方法：用直流电压表测量三相输出端到直流母线的电压，哪一相电压较高（正常为1/2UPN），哪一相驱动电路可能有问题。,第3章：控制电路的测量维修,4）实际电路,第3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。,第3章：控制电路
14、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3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3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，输出各种控制信号和处理输入、检测等信号。 CPU是集成电路，又
15、经过层层保护，故障率很低。正常工作时的损坏率很低，雷击、变频器电源引起的过压、工作环境潮湿、静电感应等可能引起损坏。在故障维修时，没有充分的理由，不要轻易怀疑单片机有问题。因为单片机有问题，就得换主板。,第3章：控制电路的测量维修,13.外壳屏蔽的重要性 1）屏蔽原理 变频器的外壳必须接地，接地后变频器的内部电场变化不影响壳外；壳外电场变化不影响壳内。这就是为什么强调外壳必须良好接地。,第3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。
16、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3章：控制电路的测量维修,3）非保护故障停机。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3章：控制电路的测量维修,西门子变频器端子接线图,第3章：控制电路的测量维修,（休息、答疑） 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3章：控制电路的测量维修,变频器应用、维护与维修,
