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1、ET521A示波表在丹佛斯VLT 2800系列变频器维修中的典型应用ET521A 变频器 VLT28001引言 变频器的故障原因是多种多样的，很多故障原本就扑朔迷离，而有时我们自己处理的不彻底可能留下了隐患。所以在变频器检修过程中，除需要具备良好的基础知识与维修经验，亦要仔细与耐心，在维修过程当中使用那些较高档次的仪表也无疑显得极其重要。恰到好处地使用较高档仪表不仅给我们的维修工作带来方便，带来的更是速度与效率，同时也会使我们的维修质量更胜一筹。2故障案例检查 接修丹佛斯VLT 2800 1.5kW的变频器2台。因2台完全相同，在外壳上分别标记为“A”与“B”。之后拆卸CPU板，电源驱动板，I
2、GBT模块等时亦以此类推。 用数字万用表的二极管档分别测量A、B主回路各二极管完好。然后上电后，变频器A故障为Err16（短路），变频器B故障为Err14（接地故障）。同时测量发现A、B号变频器各自的V-N电压明显异常。 拆除变频器A模块后，经“常规四项”测量模块正常；拆除变频器B模块后，用数字万用表的二极管档测量模块内所有二极管的正反向电压显示正常，但在用模拟表验证触发功能时发现P-V阻值为100k多，用晶体管直流参数测试仪测试时发现V相上管反向耐压仅为0.5V左右。复而再用数字表二极管档测量续流二极管导通压降正常，反向无穷大，当用200K档测量时显示正向电阻约50k左右，反向电阻为150k
3、左右。2.1 变频器A的检查 因模块需要购买，先修变频器A。 检查发现V相驱动IC A3150的、点到V相上管IGBT的G极阻值高达20k多，而测量150电阻正常。细看图1所示的a、b段铜箔上的绿色绝缘漆部分起泡脱落。图1V相驱动IC A3150电路图 用刀片小心地刮掉绝缘漆后显现铜箔严重氧化。再刮掉锈蚀了的铜层，在上面加锡过后用放大镜仔细查看，a段仍有约5mm无法上锡。而此段铜箔的阻值正好是前面所测的阻值，说明此段铜箔已经严重氧化，使之阻值变大。用一细铜丝紧贴上面加锡焊好，再用放大镜观察及万用表测量没有发现问题。上电测量各个IGBT的G-E安装孔电压为0.6V左右。装上模块上电检测静态电压无
4、异常后启动变频器，输出电压很平衡，完整装好带额定容量电机试机，输出电流平稳平衡，机器自身检测电流也与外测电流相对应。试机2小时后无异常现象，变频器A修复完毕。2.2 变频器B的检查 发现此机和A大体相似，不过严重氧化段在b段。照例A如法炮制后，上电测量各个IGBT的G-E安装孔电压为0.6V左右。 当新购回的模块经“常规四项”测量模块正常后装入电路，上电测量静态电压无异常，在启动试机时，空载运行不久还没来得及测量完各相输出电压是否平衡复又跳Err14！当变频器跳故障停机后测量三相输出端与电源正负端电压正常，难道是检测电路有误？其后多次的试机现象更让人摸不着头脑：有时上电就跳此故障，有时上电后不
5、久也跳，有时要启动后才跳，当跳故障锁定后，有时还能手动复位此故障！ 丹佛斯VLT 2800系列机器中没有输出端电流传感装置，所以像此机这样的故障报警如过流，短路，接地等均是驱动电路异常或是IGBT导通压降检测部分异常所至。上述二部分电路中具有不稳定性隐蔽故障根源存在。从已检测到的数据分析，用万用表检测已显得无计可施，而且全面的检查上述二部分电路必须得再次拆下模块。 根据以往的经验首先怀疑的还是驱动部分有问题。此时具有示波功能的ET521A就派上用场了，使用ET521A示波功能中的单次扫描功能反复检测，最后在V相上管IGBT的G-E极间检测出存在如下图2所示的尖峰脉冲。第一个画面为上电即报故障时
6、所捕捉到的波形之一，第二个画面为上电一段时间后报故障前捕捉到的波形之一。图2G-E极间检测的尖峰脉冲 经多次测试后发现问题竟然出在如前面变频器A处理过的那部分！看来问题还是b段氧化铜箔处理的不够彻底。幸好此部分不完全在模块下面，从模块的镙丝安装部位缺口处把原来的细铜丝拆除，用另一段比原来长约2倍的细铜丝，改为并排原氧化铜箔走向焊接，这样用放大镜更能清楚地检查焊接质量。如此处理后反复上电试机正常，完整组装后带负载试机正常。 受例B的警示，为了保证变频器A的维修质量，赶紧拆开变频器A，反过来如例B炮制看来在处理铜箔线路氧化情况时不仅要避开氧化的重灾区，其氧化边缘的高危区也是不可轻视的。3故障剖析
7、在正常情况下，铜箔a、b段是完成IGBT开通与关断工作时的电流必经之路。为什么在同一电流回路中因铜箔氧化后电阻变大的位置不同而导致截然不同的故障信号与损害结果：在变频器A中表现出的故障信息是Err16，模块完好；而在变频器B中表现出的故障信息是Err14，而模块已经永久性损坏。 任何电路原理的分析，参考点的选择是很重要的，参考点的选择不仅关系到分析过程的繁简，更关系到分析结果的正确与否。此电路的服务对象是IGBT，当分析开通过程时，因为开通IGBT的能量来自电解电容，就要以电解电容的负极为参考点；而在分析关断过程时，是“泄放IGBT内Cge电能的过程”，就要以IGBT的E极做为参考点。在此2台
8、变频器故障中，IGBT“关断性能”不良是主要矛盾，所以这里只分析关断时的故障机理。3.1 首先分析变频器正常关断工作时的情况 变频器上电后没有启动，或启动后在驱动脉冲的正常关断状态下，驱动IC A3150内部的Q1截止，Q2导通，Q2的管导通压降低于0.2V，经过二极管D和三个22欧并联的电阻，通过铜箔a、b形成IGBT的G-E极放电电流回路，把IGBT的G-E电压钳位在0.6V左右而使IGBT可靠截止。 然后分析变频器A的情况。当a段严重氧化而导致电阻变大时，虽然有A3150及前面电路的正常工作能把-电压拉低到0.2V左右，但因a段氧化电阻的存在，此时仅能做到a段左端电压的钳位，在右端到IG
9、BT的G极因氧化电阻的存在必然抬高IGBT的G极电位并远远高于正常关断时的0.6V。因a段氧化电阻的存在破坏了IGBT正常关断的条件，在关断时仍保持在弱导通状态，是以变频器A在启动运行后报Err16短路故障。3.2 再来看一下变频器B的情况 当b段氧化时，在启动工作后与例A一样存在IGBT的G-E电压不能箝位在0.6V的截止电压而使之可靠关断。在没有启动时，经电容C耦合的电荷也通过150欧电阻加到IGBT 的G极而与E极形成一定的电位差。电容器C在功能设计上是用来吸收尖峰脉冲干扰的，也就是说它是用来抗干扰的，虽然电容器C并无自身质量的改变，但因b段氧化电阻的存在，反而使得电容器C成了干扰的根源
10、。从理论上来说，b段左端到IGBT的G极之间电路中的各种分布电容也将抬高IGBT的G极电位。这两者的任一影响都有可能使IGBT进入弱导通状态。所以变频器B不仅在启动运行后会报Err14故障，有时上电后IGBT就已经进入弱导通状态而报此故障。在变频器B经过初次处理后没有彻底解决问题，是处理铜箔氧化段时存在虚假焊等而使电路工作在偶发性的非常规情况，所以普通万用表检测不到G-E极如此细微的窄脉冲尖峰电压。而当窄脉冲过后IGBT又能可靠截止，所以用万用表同样无法检测到V-N电压的异常变化。3.3 最后对比一下A、B变频器的相同点与相异点 其实变频器A也存在类似于变频器B一样少不了电路中分布电容影响的情
11、况，但是a段阻值的增大不仅阻隔了电容C对IGBT E极的影响，同时也减小了a段左侧分布电容C对它的影响。所以它在上电时没有报故障，但在启动后因不能可靠关断的异常状态存在而报故障停机。从上面的分析看出：例B的G-E截止电压应该是高于例A的G-E截止电压的，在排除模块损坏以及相关检测电路异常的情况下，或许这就是Err16与Err14故障代码所代表不同的G-E电压而使IGBT进入不同程度的“导通状态”了吧。同一电流回路中的氧化点位置不同而使其各自的G-E电压不同，进而使各自的IGBT进入不同程度的导通状态，正是造成此种不同故障信息的根源，当然也就带来了对IGBT截然不同的影响。4结束语 维修工作的实质内容是在专业知识与检修经验的指引下，以维修员的分析思路为指导，使用各种仪器工具排查损坏部位直到具体的元器件或具体线路。不同档次的仪器工具有着不同的功能及性能指标，每个维修员能够拥有自己使用起来得心应手的工具也是检修工作中不可或缺的。每一次成功维修的背后，都少不了自身的专业知识与检修经验，同样也少不了各种维修工具的协助。在此次维修案例中，功不可没的维修工具当数ET521A多功能示波表。廖瑶琳 更多请访问：中国自动化网()
