變頻器的組成
通用變頻器的組成如圖 1所示，主要由主電路、控制電路和驅(qū)動(dòng)電路組成，主電路又由整流、濾波電路、 制動(dòng)電路和逆變電路組成，控制電路由MCU微處理器 電路(MCU板)、檢測(cè)電路等組成?。 主電路中的整流、濾波電路把三相 380 V的工頻 交流電整流濾波后得到 530 V平穩(wěn)的直流電壓；逆變 電路由六路逆變管(IGBT)組成，通過控制六個(gè)逆變管 輪流導(dǎo)通和關(guān)閉的時(shí)間，把 DC530V的直流電逆變成 電壓、頻率可調(diào)的三相交流電從而實(shí)現(xiàn)了主軸電動(dòng)機(jī) 的調(diào)速l2 ；制動(dòng)電路在主軸電機(jī)減速或停止時(shí)消耗電 機(jī)由電動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生的能量，避免了主 電路的直流電壓升高而損壞主電路的元器件。圖 1中 的電阻 RF起限流作用，避免接通電源時(shí)電容的充電 電流過大燒毀整流功率管，當(dāng)電容充電到80％時(shí)，繼 電器的常開觸點(diǎn)閉合短接電阻，避免變頻器正常運(yùn)行 時(shí)，電阻消耗功率引起直流電壓的下降。驅(qū)動(dòng)電路是把MCU板產(chǎn)生的六路 PWM信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)逆變 管 j，并負(fù)責(zé)逆變管的過流檢測(cè)和過流時(shí)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信 號(hào)保護(hù)逆變管。檢測(cè)電路主要有電壓檢測(cè)、電流檢測(cè) 和過熱檢測(cè)電路，電壓檢測(cè)電路是檢測(cè)整流濾波后的 直流電壓，把此電壓值送到 MCU主板程序中處理，一 方面用來顯示主電路的直流電壓，另一方面和程序中 的給定電壓值比較，判斷直流電壓是否在正常范圍內(nèi)， 當(dāng)主電路中的直流電壓過高或過低時(shí)，MCU主板會(huì)封 鎖逆變管的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并會(huì)顯示過電壓或低電壓 報(bào)警。電流檢測(cè)電路用來檢測(cè)負(fù)載的電流，其作用和電 壓檢測(cè)電路一樣，一方面用于顯示負(fù)載電流，另一方面 判斷電路是否有過流和短路，并在過流、短路時(shí)封鎖 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)并顯示過流報(bào)警。過熱檢測(cè)電路主要用 來檢測(cè)逆變管散熱片的溫度，當(dāng)散熱風(fēng)扇不正常等原因 導(dǎo)致溫度升高時(shí)，過熱檢測(cè)電路動(dòng)作使 MCU主板封鎖 逆變管的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)保護(hù)了逆變管因過熱而損壞。
主電路的故障維修 變頻器主電路常見故障是逆變管(IGBT)損壞。 IGBT管損壞的主要原因有三：一是 IGBT管失效、性能 變差，主要表現(xiàn)在導(dǎo)通時(shí)內(nèi)阻變大、耐壓值降低等，由 于元器件參數(shù)變化而不能正常工作屬于器件的正常損 壞；二是濾波電容失效或漏電，電容失效后直流電壓的 脈動(dòng)變大，很容易使電動(dòng)機(jī)繞著的電感和濾波電容共 振，將產(chǎn)生很高的電壓把 IGBT管和整流管擊穿，IGBT 管擊穿后產(chǎn)生很大的沖擊電流會(huì)把IGBT管的驅(qū)動(dòng)電 路也損壞；三是 IGBT管的驅(qū)動(dòng)電路中柵極(G極)電 阻支路斷路，電路斷路后IGBT截止時(shí)負(fù)壓加不到IG． BT的G、E極，在高電壓下會(huì)使截止的IGBT管導(dǎo)通并 和同一臂導(dǎo)通的IGBT管一起形成對(duì)電源回路的短路 而把 IGBT管損壞 j。IGBT管損壞的機(jī)理分析如下： 圖2是 IGBT管結(jié)電容等效圖。假設(shè) G2管的 R 柵電阻支路斷路，G1受正向激勵(lì)導(dǎo)通，G2管的c2端子的電壓立馬跳為 DC530V電壓，此電壓對(duì) CG、GE間 的極間電容 C 和C ge兩只電容充電，在 G1導(dǎo)通期間， G2管受充電電流所驅(qū)動(dòng)也會(huì)導(dǎo)通，幾乎和 Gl管同時(shí) 導(dǎo)通，兩管共通形成了對(duì) DC530V電源短路，使 Gl、G2 管受強(qiáng)電流的沖擊而損壞。
對(duì)變頻器的主電路的檢查除了檢查 IGBT管是否 擊穿外，還要著重檢查濾波電容容量是否變小和電容 漏電的情況。濾波電容的容量在數(shù)百微法以上，用萬 用表能檢測(cè)出其好壞。萬用表只能判斷出 IGBT管是 否擊穿短路，但不能檢測(cè) IGBT管的性能變差。特設(shè) 計(jì)圖3所示的 IGBT性能檢測(cè)電路。在電路中串兩只 25 W、~b220 V的燈泡的作用有二：一是通過觀察燈泡 發(fā)光來判斷是否有 IGBT擊穿短路，二是由于燈泡電 阻的降壓限流作用，即使逆變電路有短路故障，也可以 將主電路的電流限制在 100 mA內(nèi)，避免 IGBT的損 壞。斷開電動(dòng)機(jī)負(fù)載，變頻器上電啟動(dòng)接收運(yùn)行信號(hào)， 如果燈泡隨著頻率的上升同步閃爍發(fā)光，那么存在同 一臂上的兩只 IGBT管有一只擊穿，擊穿的 IGBT和導(dǎo) 通的 IGBT一起形成了電源的供電回路，兩只燈泡對(duì) DC530 V直流電壓分壓而發(fā)光。用指針式萬用表的直 流 500 V檔測(cè)量同一橋臂上的兩只 IGBT管對(duì)直流電 壓(530 V)分壓的情況可以判斷出哪只 IGBT管擊穿， 測(cè)得 IGBT管 CE兩端的電壓為零的那只IGBT管就擊 穿了。雖然 IGBT管耐電值下降，但萬用表的表內(nèi)電 池電壓低(9 V)不能擊穿 IGBT管，這就是用萬用筆檢 測(cè) IGBT管是好的，加壓檢、?貝4 IGBT管就擊穿的原因。 如果接收運(yùn)行信號(hào)，燈泡不亮，說明IGBT管沒有擊 穿，但 IGBT管導(dǎo)通內(nèi)阻是否正常還需要用指針式萬 用表的直流 500 V檔測(cè)量每個(gè)臂上的兩只 IGBT管分 壓情況，以圖3中的 U相為例，若兩個(gè) IGBT管導(dǎo)通阻正常，U端子對(duì) P、N兩點(diǎn)的電壓相等約為260 V，如 果測(cè)得 u端子對(duì)
