第3章 变频器主电路的维修ppt课件.ppt

变频调速维护 保养实用技术培训 第3章变频器主电路的维修 一 本章基本内容 1 低压变频器主电路结构 工作原理包括 主电路内部结构 整流原理 逆变原理 2 整流电流不连续造成传导干扰包括 传导干扰的危害 解决方法 3 整流电路的维修包括 三相电源的测量 直流母线的测量 通过测量 判断整流电路故障 4 逆变电路测量维修包括 电压测量 直流电阻测量 判断逆变模块的好坏 二 解决的问题上述测量是在不分解变频器的前提下进行的 能够判断主电路大部分故障 操作简单 应用价值高 第3章变频器主电路的维修 3 1主电路工作原理3 1 1主电路结构1 标准变频器主电路 3 1 2整流滤波电路1 整流VD1 VD6整流二极管 完成将交流电整成直流电的工作 整流原理 第3章变频器主电路的维修 2 三相整流波形三个正弦波形整流为一个直流电 必然有2 3的区间重合 在重合区没有相电流 只有1 3非重合区有电流 并且电流总是从电压最高的相流出 从电压最低的相流进 第3章变频器主电路的维修 第3章变频器主电路的维修 线电压380V电压等级的变频器 整流后直流电压平均值为515V 最大值为每个周期有6个小波峰 还需要整流加以滤除 第3章变频器主电路的维修 3 滤波1 滤波电容C1 C2 均压电阻 R1 R2滤波作用 将整流后的直流电滤平 通过滤波电容 可以使直流电的平均值上升 最高可以达到波峰值 变频器空载时电压可达540V 第3章变频器主电路的维修 4 充电限流电阻 RL作用 限制接通瞬间的充电电流 保护整流二极管 当电容上充电电压上升到一定值后 继电器SL闭合 电路进入正常工作状态 第3章变频器主电路的维修 5 直流母线直流母线就是整流后得到的正负电压的两条电源线 正电的一端叫正母线 负电的一端叫负母线 该母线有相应的外接端子 连接制动电路 在故障测量时有着重要的作用 第3章变频器主电路的维修 6 其他个别主电路 第3章变频器主电路的维修 7 高压变频器功率单元 第3章变频器主电路的维修 3 1 3制动电路图中RB电阻和VTB是制动选件 外购 当电动机产生回馈电能 使UPN电压达到700V以上 VTB受控导通 由单片机控制 电动机产生的回馈电流流过制动电阻 将机械能转换成的电能通过RB电阻消耗 电动机得到制动力矩而停止 第3章变频器主电路的维修 3 1 4解决回馈电能的其他方法1 公用直流母线在多台变频器并联应用时 公用直流母线是消耗回馈电能的好方法 正常工作的条件是 电路中消耗电能的变频器任何时刻消耗掉的电能必须比此时释放电能的变频器释放的电能大 否则直流母线会过压跳闸 第3章变频器主电路的维修 解决方法 错开变频器的制动时间 防止回馈能量集中 为了防止特殊情况下过压跳闸 在母线上安装制动电阻 该电阻是应急电阻 容量可选的小一些 第3章变频器主电路的维修 3 1 4逆变电路VT1 VT6六只IGBT开关管相当于6只开关 闭合导通 打开截止 开关规律 上下两只开关管为一相 当该相电流流出时 上桥臂管子导通 流进时 下桥臂管子导通 两管绝对不能同时导通 同时导通会造成管子损坏 第3章变频器主电路的维修 1 逆变电路器件作用1 6个IGBT开关管相当于6只开关 按照PWM波的导通要求 开通或关闭 2 6只二极管起续流作用 因为变频器的负载是电动机 为感性负载 感性负载的电流和电压不同相位 会使IGBT产生反向电压 当产生反向电压时由续流二极管续流 第3章变频器主电路的维修 2 高次谐波产生辐射干扰和零序干扰变频器输出的是PWM脉冲波 该脉冲波辐射严重 产生辐射干扰 因为电流不连续 也会产生零序干扰 第3章变频器主电路的维修 脉宽调制原理 2 逆变电路的输出波形加在惯性环节上的窄脉冲 只要面积相等 其效果相同 第3章变频器主电路的维修 注意 因为变频器输出的是PWM脉宽调制波 会产生大量的高次谐波 以辐射的形式干扰其他电器和自身 双极性调制 三相脉宽调制波 第3章变频器主电路的维修 解决辐射干扰的方法 1 电源线 信号线采用屏蔽电缆 2 输出端连接交流电抗器 3 易感电器原理输出电缆线 第3章变频器主电路的维修 3 2整流电路的维修3 2 1维修目的1 维修原因 变频器出现了缺相 欠电压报警跳闸 变频器不能正常工作 2 故障原因 外电压缺相 整流管缺相 电容滤波不良 限流电阻RL损坏 继电器SL接触不良 损坏 等 第3章变频器主电路的维修 3 维修方法 首先进行R S T电压 直流母线电压测量 用以鉴别问题是出在外电路还是变频器 4 测量顺序 先测量RST三相电压 测接线桩 如正常 三相都为380V 不缺相 不欠压 再测量直流母线电压 测接线桩 分负载测量和空载测量 第3章变频器主电路的维修 5 问题初步判断 1 如直流母线电压空载在500 540V 负载时在500V左右 整流滤波电路都没问题 问题出在检测电路 误报 2 如空载正常 负载时电压明显下降 低于450V 当频率上升到一定值 变频器又跳闸 整流二极管坏 3 如空载电压正常 负载电动机不转 电压下降到十几伏 接触器不吸合 4 直流母线无电压 限流电阻断 第3章变频器主电路的维修 3 2 2具体损坏器件的外线测量当我们在测量外电路的电压过程中 如果认为变频器的内部有的器件损坏 可利用测量外线电阻的方法进行确认 在整流电路中 具体器件就是整流桥 滤波电容 制动组件 有时没有 限流电阻和接触器 用测量直流电阻的方法可有效的确定上述器件的质量问题 1 测量表具 指针万用表的 100或 10 挡 数字万用表的测晶体管挡 2 用指针万用表测量 1 确定整流管的好坏 第3章变频器主电路的维修 注意 指针万用表电阻挡的红表笔接内部电池的 极 黑表笔接内部电池的 极 在测量有极性器件时要注意 第3章变频器主电路的维修 黑表笔接R S T 红表笔接P 测量上桥臂 表针摆动到刻度的3 5 正常 不摆动 断路 摆动到0 管子短路 该现象很少见 因短路电流很大 管子必然烧断 由此可确定出VD1 VD3哪个管子损坏 第3章变频器主电路的维修 红表笔接R S T 黑表笔接N 测量下桥臂 表针摆动到刻度的3 5 正常 不摆动 断路 摆动到0 管子短路 该现象很少见 因短路电流很大 管子必然烧断 由此可确定出VD4 VD6哪个管子损坏 第3章变频器主电路的维修 2 测量限流电阻的好坏当继电器SL损坏 较长时间不能闭合 会造成直流母线电压低 变频器报欠压 限流电阻损坏 制动电阻的制动选件短路损坏 造成启动时制动电阻并联在直流母线上 将限流电阻烧坏 限流电阻根据变频器型号不同 有的安装在上母线 有的安装在下母线 第3章变频器主电路的维修 在测量整流管时 如果有一臂的三只整流管导通电阻明显增大 则限流电阻坏 限流电阻的正常值在500 以下 变频器的功率越大 阻值越小 第3章变频器主电路的维修 3 确定接触器的好坏接触器的工作原理是线圈通电 触点吸合 如果线圈的驱动电源损坏 会造成触点不闭合 判断方法 开机时能否听到接触器闭合的声音 如果听不到闭合的声音 可能接触器驱动电源坏 变频器报欠压 起机时频率上升到1 3Hz时就不再上升 电动机没有输出电流 用电压表测量直流母线电压很低 十几伏 几十伏 可判断为接触器不吸合 第3章变频器主电路的维修 3 3 3变频器欠压 缺相案例分析案例1 一台三肯160kW变频器 在工作中 偶尔报欠压停机 案例现象 该变频器为恒压供水系统 在一年前就有时报欠压跳闸 复位后能正常工作 最近一段时间 跳闸比较频繁 每个星期就跳几次 影响到正常工作 案例检查 首先测量三相交流电压 均为385V 正常 再测量直流母线上电压 为510V 正常 该厂共有两台同型号的三肯160kW变频器 将两台变频器启动 输出频率调整为40Hz 再测量两台变频器的直流母线电压 均为505V 第3章变频器主电路的维修 故障判断 由于两台变频器型号相同 功率相同 外加电压和母线电压相同 均都在正常范围 一台变频器工作始终正常 而另一台变频器近期频繁的报欠压故障 判断为变频器的内部检测电路出了问题 发出误报信号 变频器必须做解体维修 第3章变频器主电路的维修 案例2变频器起动后跳 LU 案例现象 一台富士FRN11G11S变频器在频率上升到15Hz以上时 LU 欠电压保护动作 案例分析 变频器欠压故障是在使用中经常碰到的问题 主要是因为主回路电压太低 220V系列低于200V 380V系列低于350V 或变频器自身原因 变频器自身的主要原因有 整流模块某一路损坏 滤波电容容量不足 其次是主回路接触器损坏 导致直流母线电压损耗在充电电阻上而导致欠压 再有就是电压检测电路发生故障而出现欠压问题 第3章变频器主电路的维修 2 缺相分析当输入缺相时 一个周期内只有2个电压波头 且整流电压最低值为零 此时电压的平均值为342V 比正常情况低了170V 但当空载时 因为有滤波电容 仍可使直流母线上电压达到500V以上 当频器一带载 电压随负载的增加迅速下降 当频率上升到十几Hz 电压下降到400V以下 最好的判断方法是用电压表测量开机时直流母线电压的下降情况 第3章变频器主电路的维修 案例检查 首先应检查输入侧电压是否有问题 然后再检查变频器 从整流部分向变频器电源输入端检查 发现电源输入侧缺相 由于电压表从另外两相取信号 电压表指示正常 没有及时发现变频器输入侧电源缺相 输入端缺相后 由于变频器整流输出电压下降 在低频区 因充电电容的作用还可调频 但在频率调至一定值后 整流电压下降较快 造成变频器 LU 跳闸 接通断相电路 试机正常 第3章变频器主电路的维修 3 3逆变电路的维修3 3 1维修目的1 维修原因 变频器输出出现了缺相 过流 电动机异常报警跳闸 变频器不能正常工作等 2 故障原因 电动机有问题 造成过流 变频器逆变电路有问题 造成缺相 输出电压不平衡等 第3章变频器主电路的维修 3 故障初步确认 首先进行U V W电压测量 根据测量数据 进行正确判断 1 变频器输出三相电压平衡 变频器没问题 2 缺相 变频器一个桥臂的开关管损坏 哪一相缺相 对应的那一路上下桥臂开关管损坏 3 如输出电压不平衡 去掉电动机 仍不平衡 变频器不平衡相的桥臂开关管性能不良或有一只开关管已经损坏 第3章变频器主电路的维修 4 测量6只逆变开关管的好坏将变频器输出频率调到3Hz左右 万用表打到 500V直流挡 分别测量 P U P V P W及U N V N W N之间的直流电压 管子正常时 测出的电压应为1 2UPN 如果哪路电压偏高 则那路IGBT开路或开关不良 第3章变频器主电路的维修 3 3 2IGBT测量在逆变电路中 具体器件就是IGBT和二极管 首先介绍IGBT的工作原理和好坏判断 二极管具有单向导电性 好的IGBT怎么测量都不通 第3章变频器主电路的维修 独立测量 将独立的IGBT 管子没有接到电路中 用万用表的 10k 挡 黑表笔接C极 红表笔接E极 用手指短路C G极 表针摆动 管子是好的 第3章变频器主电路的维修 BSM10GD120DN2 IGBT功率模块管脚图 对应模块测量IGBT好坏 第3章变频器主电路的维修 3 3 4测量直流电阻确定某个器件的损坏在逆变电路中 具体器件就是逆变桥 1 测量表具 指针万用表的 100或 10 挡 数字万用表的测二极管专用挡 2 测量方法 测量输出端子U V W到直流母线端子P N之间的直流电阻 可确定VD7 VD12续流二极管的好坏 3 第3章变频器主电路的维修 3 测量上桥臂在电路中 IGBT短路的可能性很小 因为一旦短路 强大的电流会很快将其烧断 所以IGBT在电路中损坏是以开路居多 因为IGBT开路对测量6个续流二极管没有影响 所以可以用测量整流管的方法测量6个续流二极管 测量上桥臂 黑笔接UVW接线桩 红笔接P点接线桩 表针摆动到刻度的3 5 正常 不摆动 断路 第3章变频器主电路的维修 4 测量下桥臂红表笔接UVW接线桩 黑表笔接N点接线桩 表针摆动到刻度的3 5 正常 不摆动 断路 摆动到0 管子短路 该现象很少见 因短路电流很大 管子必然烧断 5 结果分析上 下桥臂只要续流管开路 开关管也坏 续流管不坏 开关管有的也坏 第3章变频器主电路的维修 本章总结 1 本章最大的特点是通过测量变频器的外端子确定变频器的内部故障 省事