入門級(jí)變頻器維修方法與技巧 (簡版) 2/4
第二部分：變頻器的主要結(jié)構(gòu)。
變頻器的主要結(jié)構(gòu)可以用一句話來形容：交流變直流，直流再變交流。先說交流變直流的基礎(chǔ)理論，首先一個(gè)原理要知道的是，交流耦合變壓器不管是降壓還是升壓，變出來的還是交流電壓，需要通過二極管整流之后才能得到直流電壓，但是這個(gè)直流電壓是不純凈的，用示波器就可以看到它還帶有交流成分，需要加上濾波電容，去掉交流成分，電容的作用是隔直通交，這是電工常識(shí)里的理論。常說變頻器里的大電容是儲(chǔ)能電容，也是濾波電容。反正一句話，整流二極管將三相交流電整成直流電，IGBT再將直流電調(diào)制成頻率可控的三相交流電，這就是變頻器的主要結(jié)構(gòu)。
變頻器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)按功能分類有：整流電路、濾波電路、開關(guān)電源、CPU主板、I/O接口電路、驅(qū)動(dòng)電路、IGBT逆變電路、檢測電路。以最普通的國產(chǎn)小功率（幾千瓦到十幾個(gè)千瓦）變頻器為例，變頻器的工作結(jié)構(gòu)按電路流程描述如下，三相交流電接入三相整流橋，整流后得到直流母線電壓，經(jīng)過充電電阻供給儲(chǔ)能電容，當(dāng)電容上的直流電壓達(dá)到開關(guān)電源最低工作電壓后，開關(guān)電源啟動(dòng)并輸出電壓供給CPU主板電壓和驅(qū)動(dòng)板，CPU主板工作后顯示屏工作，同時(shí)檢測電源電壓正常后，發(fā)出指令給繼電器將充電電阻短接，以確保后續(xù)電流供應(yīng)。驅(qū)動(dòng)電路工作后輸出負(fù)壓，將IGBT各組控制極嚴(yán)格鎖定在關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)I/O電路接到運(yùn)行、方向、頻率等工作指令后，CPU命令驅(qū)動(dòng)電路按程序設(shè)定的規(guī)律導(dǎo)通各個(gè)IGBT，產(chǎn)生一個(gè)頻率和曲線特性可控的三相交流電流，驅(qū)動(dòng)電機(jī)按照用戶設(shè)定的方式運(yùn)轉(zhuǎn)。
這里有一個(gè)靈魂拷問，既然IGBT管的控制腳沒有負(fù)壓會(huì)導(dǎo)通，而每一相又是上下橋結(jié)構(gòu)，那么上電初始階段，電容已經(jīng)充了一部分電壓，比如充電到200V，而此時(shí)開關(guān)電源還沒有工作，驅(qū)動(dòng)電路也就沒有負(fù)壓，同時(shí)這200V的直流母線電壓已經(jīng)加到了IGBT橋組的正負(fù)極上，為什么IGBT管沒有導(dǎo)通沒有短路沒有炸呢？這個(gè)問題我可以說在很多的書籍和資料上都沒有單獨(dú)列出來講清楚。這就是變頻器設(shè)計(jì)電路中一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，都會(huì)在每只IGBT的控制極上并聯(lián)一顆5---10K的電阻，這顆電阻能保證IGBT的控制極不導(dǎo)通，新買來的IGBT模塊它的控制極上也有一個(gè)金屬短路環(huán)，就是防止導(dǎo)通的。這個(gè)事情對于小功率變頻器來講不用考慮，因?yàn)檫@個(gè)電阻和IGBT模塊都已經(jīng)焊接在電路板上，而有些大功率變頻器，廠家沒有把門極保護(hù)板也就是那顆電阻設(shè)計(jì)在模塊上焊死，而是用插頭線連接，如果這個(gè)線松動(dòng)或者脫落，對于變頻器維修的時(shí)候就是個(gè)必須要考慮的問題。
更大功率的變頻器基本結(jié)構(gòu)也是如此，大同小異，比如不同的地方可能有，三相整流橋可能是普通整流橋加三相半控橋可控硅一起組成整流電路，那就少了充電電阻和繼電器，比如雷諾爾RNB3000/70KW變頻器、施耐德ATV61/45KW變頻器，都是這種結(jié)構(gòu)。維修這類變頻器時(shí)注意一個(gè)特征，一是找到主整流電路的可控硅及觸發(fā)電路，二是找到CPU板530V直流電壓的供電電路，可控硅導(dǎo)通之前電子板是如何得到工作電壓的，這兩點(diǎn)搞清楚了，維修其他問題就和普通變頻器一樣了，基本都是按照故障代碼去修。再大一點(diǎn)的變頻器可能使用三相半控橋整流，用可控硅作為充電短接元件。
第三部分：變頻器的分類。
一般分類方法都是通俗易懂的，各大變頻器品牌官方網(wǎng)站的分類叫法基本都一致：通用型變頻器、風(fēng)機(jī)水泵型變頻器、重載型變頻器、矢量變頻器、電梯專用變頻器、煤礦防爆變頻器、中壓變頻器、高壓變頻器，這些都是按功能用途來分類的。對于變頻器維修技術(shù)人員來講，我認(rèn)為分成三類：開環(huán)工作的變頻器、閉環(huán)工作的變頻器、中高壓等特殊變頻器。開環(huán)變頻器維修方法，隨便找個(gè)小電機(jī)都可以試機(jī)，維修時(shí)遇到得也是最多的一種，閉環(huán)變頻器（其實(shí)伺服驅(qū)動(dòng)器也應(yīng)該包含在這一類里面）如電梯專用變頻器，維修時(shí)需要接入控制系統(tǒng)和反饋器件，維修比較麻煩（當(dāng)然也有一相當(dāng)部分品牌的電梯變頻器是可以設(shè)置成開環(huán)模式來調(diào)試的，只不過一般修變頻器的人員包括我自己，對這種機(jī)器的設(shè)置不了解不熟悉，更不敢輕易恢復(fù)參數(shù)因?yàn)檠b到電梯上不會(huì)調(diào)試）。中高壓變頻器里面中壓變頻器660V的，變頻器維修倒是還比較接近通用變頻器，但是高壓變頻器我想接觸過的人就不多了，一是因?yàn)楦邏鹤冾l器一般是另一個(gè)細(xì)分行業(yè)的人在做，二是像利德華福等好多品牌，人家的客戶都是備案保護(hù)的，不是主攻那塊業(yè)務(wù)的幾乎不會(huì)有客戶主動(dòng)找來。
很多矢量型變頻器其實(shí)都是可以擴(kuò)展PG卡完成閉環(huán)工作的，只是廠家出售的時(shí)候默認(rèn)沒有配PG卡，像安川的G7變頻器和后來新型號(hào)的H1000變頻器，它在開發(fā)的時(shí)候定位就是用于起重機(jī)，就會(huì)有配套的板卡，實(shí)際中大部分設(shè)備用的是無PG矢量功能。普通的矢量變頻器維修的時(shí)候可以改成開環(huán)來維修，日常工作中維修最多的變頻器就是可以開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器，文章中一般情況下默認(rèn)的也是針對通用變頻器。
第四部分：變頻器維修基本條件.
據(jù)我了解有相當(dāng)一部分維修變頻器的從業(yè)技術(shù)人員都是從家電維修技術(shù)轉(zhuǎn)行過來的，這也是非常切實(shí)有效的途徑，不管是維修什么電子產(chǎn)品，扎實(shí)的電子電路基礎(chǔ)都是必不可少的軟件條件。這些知識(shí)包括但不僅限于：電阻（包括色環(huán)電阻、貼片電阻）、電容、二極管、三極管、電感、可控硅、場效應(yīng)管、IGBT、光電耦合器、單片機(jī)、MCU、CPU、比較器、各種傳感器的識(shí)別、參數(shù)替換、好壞判斷、拆裝更換，掌握開關(guān)電源電路、振蕩電路、比較器放大器電路等基礎(chǔ)電路的分析。如果這些知識(shí)不全面，維修變頻器時(shí)就可能遇到各種各樣的瓶頸。
硬件方面必要的有三相或者單相380V電源，一般辦公室或者寫字樓里面沒有供應(yīng)三相交流電，可通過購買一只220V變380V的變壓器來給變頻器供電，但是這種方法很有局限性，因?yàn)閱蜗嗌龎鹤儔浩鞴β视邢?，所以維修后測試負(fù)載的功率就有限，對于很多大功率的變頻器，或者用戶那邊送修時(shí)提供的變頻器故障都不明確，修復(fù)后測試性能又要求相對較高的情況，就沒辦法有效測試了，妙工科技作為專業(yè)變頻器維修服務(wù)商，早已使用三相交流電和升級(jí)了大功率對拖實(shí)驗(yàn)裝置。
如果變頻器出現(xiàn)缺相保護(hù)，可通過參數(shù)將其報(bào)警功能屏蔽，一般規(guī)律是這樣，11KW以下變頻器基本沒有缺相保護(hù)，11KW至50KW的變頻器，輸入缺相保護(hù)可以通過參數(shù)設(shè)置屏蔽，有沒有不能屏蔽的變頻器記不清楚了，更大的變頻器包括前面所有變頻器缺相保護(hù)都可以通過短接檢測光耦來實(shí)現(xiàn)不保護(hù)。然后是一臺(tái)小功率三相交流電動(dòng)機(jī)，幾百瓦到幾千瓦均可，用于測試變頻器，功率不宜過大，要考慮維修小功率變頻器，大功率變頻器拖小功率電動(dòng)機(jī)沒問題，小功率變頻器可拖不了大功率電動(dòng)機(jī)，簡易一點(diǎn)的維修部一般都是備一到兩臺(tái)幾百到幾千瓦小電機(jī)來試機(jī)。
未完待續(xù)3/4
