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施耐德ATV31变频器常见故障作者佚名 日期2011年01月13日 来源本站原创浏览251次我要评论0施耐德ATV31H系列通用变频器常见故障维修交流变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术,既要处理电能的转换,又要处理信息的收集、变换和传送,因此它的共性技术分成功率转换和弱电控制二部分印染企业是高能耗单位,由于变频器节电效果显著,调速方便,输出特性好等优点,目前被广泛应用现就本公司应用最多的施耐德ATV31H系列变频器的原理和常见故障作如下介绍线路原理分析
1.主回路施耐德ATV31H系列通用变频器采用的是交-直-交电压型变频方式,其主回路包括整流线路、滤波及储能线路、能耗制动、直-交逆变由以下几个部分组成(其原理图见图1)图1⑴整流部分三相整流部分由六只整流管组成整流桥,将电源的交流电全波整流成直流,如果电源的电压为Ui,则全波整流后平均直流电压Ud的大小为Ud=
1.35×Ui三相电源的线电压为380V,则全波整流后的平均电压为Ud=
1.35×Ui=
1.35×380=513V由于施耐德ATV31H系列整流器均在模块内部,损坏后只能整体更换整流器的好坏可以用万用表电阻挡测量⑵滤波部分电容C1和C2是将整流后的脉动直流电滤平电压纹波并储能变频器功率越大所配备的电容容量越大施耐德ATV31变频器的部分型号电容配置见下表变频器型号变频器功率电容容量(μF)电容数量(只)总容量(μF)ATV31H075N4A
0.75KW3902780ATV31HU15N4A
1.5KW55021100ATV31HU22N4A
2.2KW55021100ATV31HU55N4A
5.5KW39083120ATV31HU75N4A
7.5KW55084400有如下情况时,要检查电容是否损坏当容量下降到80%时就要更换电容使用四年以上的变频器要检查容量是否下降滤波前的整流桥损坏后,有交流电直接进入了电容器,要检查电容器有没有损坏分压电阻损坏后,由于分压不均,要检查电容器有没有损坏外包绝缘损坏后,要检查电容器有没有损坏由于在变频器合上电的瞬间,滤波电容器的充电电流很大,易损坏整流器为了保护整流器,在电路中串接了R1A和R1B以限制电容器的冲电电流,当电容器上充电电压达到一定程度时,继电器RY1吸合,继电器触点接通短接R1⑶制动部分由于异步电动机在再生制动减速过程中,再生能量存储于滤波电路的电容器中,使直流母线的电压上升,为了释放制动能量在模块中使用了一只IGBT管通过控制IGBT管的导通程度可以设置制动时间,由于设备的需要,电机必须在规定的时间内停车,施耐德ATV31系列设置了直流注入停车此功能可以通过菜单设定⑷逆变部分逆变部分采用六只(或6×n只,
5.5KWn=
27.5KWn=3n根据功率大小决定)IGBT管和续流二极管组成,由上桥推动和下桥推动线路控制六只IGBT管的开关顺序和导通时间,将滤波后的直流电转换成频率和电压都可以变化的交流电输出频率和输出电压的调节均由逆变器按PWMPulseWidthModulation方式来完成施耐德ATV31系列变频器部分型号使用模块一览表变频器型号IGBT模块型号模块生产厂家ATV31H075N4AFP10R12YT3Infineon英飞凌、eupec优派克ATV31HU15N4AFP15R12YT3Infineon英飞凌、eupec优派克ATV31HU22N4AFP15R12YT3Infineon英飞凌、eupec优派克ATV31HU55N4ASkiip31NAB125T12SEMIKRON德国西门康ATV31HU75N4ASkiip32NAB125T12SEMIKRON德国西门康
2.控制回路控制回路主要包括DSPCPU、检测传感电路、电压/电流检测电路控制信号的输入输出电路、IGBT上下桥驱动电路、各种保护电路、开关电源⑴开关电源(注为
5.5KW/
7.5KW电源)施耐德变频器的辅助电源采用开关电源,具有体积小、功耗低、效率高等优点电源输入为主回路直流母线电压约513V通过脉冲变压器的隔离变换和变压器副边的整流滤波可以得到多路直流电压输出其中+12V、-12V、+5V共地,+12V采用TA78M12S三端稳压集成电路,-12V采用TA7912S稳压,+5V采用MJN7223DL1-50稳压电源震荡采用FA13842F±12V给传感器、运放等电路供电,+5V给DSP以及数字电路供电相互隔离的四路+18V给IGBT模块的上下桥驱动供电下图为本人实测的
5.5KW
7.5KW开关电源图(图2)需要注意的是当FA13842F损坏时,使用UC3842不能代换施耐德ATV31系列变频器开关电源可靠性较高,在已经维修的上百台中,只有一台开关电源损坏图2⑵DSP(数字信号处理器)施耐德ATV31H系列变频器采用的DSP为日立公司的80脚的HD64F
26120.75KW~3KW和HD64F
26185.5KW~
7.5KW主要完成电压、电流、温度采样、六路PWM输出,各种故障报警输入输出,电压电流频率设定信号输入等电机控制算法的运算等功能⑶IGBT的上下桥驱动
0.75KW~
2.2KW变频器上下桥原理图见图3上桥的PWM信号分别从DSP的
23、
30、32脚输出到IC102TC7W14FU反相整形以及阻抗变换匹配,再从IC102输出到PC
1、PC
2、PC3光耦对信号隔离放大,ZD
111、ZD
121、ZD131为18V稳压管,是PC
1、PC
2、PC3的输出保护,D
113、D
123、D
133、D
111、D
121、D132A
6、ZD
112、ZD
122、ZD13216V稳压管组成IGBT的上桥输入保护线路
0.75KW和
1.5KW的DSP以及软件都相同,线路全部相同只是桥驱动部分有部分元件的参数不同现将
0.75KW和
1.5KW的元器件不同的参数列表如下元件位置号
0.75KW
1.5KWR
21、R
22、R2375mΩ43mΩR
117、R
1127、R
137、R173221(220Ω)121(120Ω)R
112、R
123、R132221(220Ω)121(220Ω)IGBTFP10R12YT3FP15R12YT3C1A、C2A390μF/420V550μF/420V根据上表只要将
0.75KW的变频器按
1.5KW的变频器的参数进行修改,
0.75KW就可以成为
1.5KW变频器根据上表改制了几台使用效果良好图3下桥的PWM信号从DSP输出到IC101TD62930F的
4、
5、6脚,进行隔离放大从IC101的
9、
10、
12、
13、
15、16脚输出通过ZD
142、ZD
152、ZD16216V稳压管、D
442、D
452、D462A6组成的保护线路输入到模块的IGBT下桥
5.5KW/
7.5KW的上下桥驱动线路见图4从DSP输出的PWM信号分别送到IC102(SN74HC14ANSR)的
9、
13、
3、
11、
1、5脚,其中
9、
13、3脚为上桥驱动信号,
11、
1、5脚为下桥驱动信号经过六反相器整形放大后分别从
8、
12、4脚输出上桥信号,从
10、
2、6脚输出下桥驱动信号分别送到PC
1、PC
2、PC3HCNW3120和PC
4、PC
5、PC6HCPL-3120光耦隔离输出再经过由D
112、D
122、D132A
6、ZD
171、ZD
172、ZD17315V稳压管、D
142、D
152、D162A6组成的保护线路分别送到IGBT模块的上下桥图
45.5KW和
7.5KW的变频器软件相同,线路相同只有模块和储能电容参数不同,
5.5KW的模块型号为Skiip31NAB125T12电容为390μF/420V×8只,
7.5KW的模块型号为Skiip32NAB125T12电容为550μF/420V×8只施耐德ATV31系列变频器常见故障实例分析⑴INF故障报警机器型号ATV31H全系列故障现象由于本地气候潮湿,变频器又在高温、高湿、飞绒多的环境中使用,使用三年以上的变频器有近80%的都会出现此报警,当出现此类故障报警后,面板按键不起作用故障原因施耐德ATV31H系列变频器使用了薄膜面板,当显示“INF”故障时,薄膜按键都不起作用我们从显示板上拔出薄膜插线,用万用表测量可以知道第二根线与第七根线已经断路薄膜无法修复维修办法经与施耐德维修站联系,薄膜面板每根60元由于损坏量大,从节约角度出发,不更换薄膜我们找到显示板上的CN11插座从PCB面用导线直接将2脚与7脚连接,故障消失⑵OLF故障报警机器型号ATV31HU22N4/
2.2KW变频器故障现象机器运转一段时间后停机保护,面板显示“OLF”查阅厂家手册是,变频器温度太高维修方法经过观察是24V的风扇不转,检查24V电压正常,更换后机器恢复正常⑶OLF故障报警机器型号ATV31HU22N4/
2.2KW变频器故障现象机器运转一段时间后停机保护,面板显示“OLF”维修方法经过观察24V风扇不转,检查风扇端口无24V实绘原理图见图5风扇的控制信号来自DSP的79脚,经过PC81TLP721F光耦来控制Q81RSK的导通风扇插座+24V输出用万用表检查+24V电源电压正常,检查Q81的基极控制电压正常测量Q81RKS损坏经查贴片元件手册得知RKS的型号为BFP194极性为PNP封装为SOT23主要参数为Ic=100mA、Ib=10mA、Uceo=15V、Ucbo=20V、Uebo=3V由于无法购买到原件,试用9012代换,机器正常,9012的温升正常⑷无显示机器型号ATV31HU75N4/
7.5KW变频器故障现象面板无显示,控制端口无+10V、+24V维修方法开关电源实测原理图见图6检测线路时R68有明显烧焦的痕迹,查Q1K1317已经击穿,R70A、D
23、R70B、IC14损坏经更换元件后,机器恢复正常特别需要注意的是UC3842不能直接代换FA13842N分析该机损坏原因是板面的毛衣太多,加之湿度太大引起高压击穿⑸无显示机器型号ATV31HU55N4/
5.5KW变频器故障现象面板无显示,控制端口无+10V、+24V维修方法拆开线路板后,有明显的焦味,目测D16已经烧焦风扇线路原理图见图7用万用表测量C35两端短路,当检查到C831UF贴片电容时,电容短路更换后故障排除⑹无显示机器型号ATV31HU22N4/
2.2KW变频器故障现象面板无显示,控制端口无+10V、+24V维修方法拆开线路板后,有明显的焦味,目测D16已经烧焦更换D16(F65J),未插24V风扇,机器正常插上风扇后,显示正常,但启动电动机后,风扇开始运转,有明显的焦味,接着显示消失打开线路板后,发现D16F65J又烧毁,怀疑D16电流太小更换大电流二极管,通电试机,还是烧毁D16根据图5检查外围线路正常,考虑风扇是否电流过大,改用
0.1A/24V的风扇(原是
0.24A/24V的风扇),接通线路后还是烧毁D16维修陷入绝境后来考虑到风扇不运转时+24V正常,风扇运转后立即烧坏D16,也就是D16不能带负载怀疑开关电源的震荡频率是否升高,检查开关线路的震荡贴片电容,当查到C26时(见图6),发现没有容量,用2200P的电容更换后机器恢复正常⑺无显示机器型号ATV31HU55N4/
5.5KW变频器故障现象面板无显示,控制端口无+10V、+24V维修方法打开线路板,发现IGBT模块有明显的击穿痕迹,拆开模块可以看到模块内的三相桥已经损坏,模块的型号是西门康公司产的Skiip31NAB125T12考虑到模块价格高且很难购买,平时在维修国产变频器经常看到用两只桥堆代替三相桥就到市场上购买了两只35A/1200V的单相桥堆,在外壳的铝板上打两个孔固定好桥堆桥堆的接线桩头一定要用热缩管包裹好(以防触电),将接线接入线路板,通电后机器正常,所改装的变频器一直使用到现在用此方法共修复了六台
5.5KW和
7.5KW变频器大大降低了维修成本⑻无显示机器型号ATV31HU22N4/
2.2KW变频器故障现象面板无显示,控制端口无+10V、+24V维修方法打开线路板,发现模块(FP15R12YT3)已经明显击穿,根据图3,检查模块外围线路发现ZD
142、ZD15216V稳压管、D
143、D153A
6、R
127、R137120Ω已经损坏,更换上述元件后,通电有显示,但显示故障代码“SCF”查手册得知是电动机短路电动机还未接入变频器,考虑到R
127、R137的损坏,更换了下桥驱动集成电路IC101原型号为TD62930F替换型号为TD62930FG,通电机器正常⑼无显示机器型号ATV31HU75N4/
7.5KW变频器故障现象面板无显示,控制端口无+10V、+24V维修方法打开线路板,发现模块(Skiip32NAB125T12)IGBT管已经损坏两组,根据图4查模块外围元件,发现ZD
171、ZD17215V稳压管、D
112、D122A
6、R11151Ω、PC1HCNW3120损坏,更换上述元件后,通电显示正常,但显示故障代码“SCF”考虑到光耦PC1HCNW3120的损坏,更换IC102SN74HC14ANSR后,故障排除⑽INF故障报警机器型号ATV31H075N4/
0.75KW变频器维修方法面板按键不起作用,短接CN11的2和7脚后,故障依旧更换显示板和薄膜面板后,故障未排除,试更换存储器IC3M93C76MN3T后,故障排除⑾CFF故障报警机器型号ATV31HU30N4A/3KW变频器维修方法查厂家安装编程手册为配置故障,进入菜单调整相关参数和恢复出厂设置,均未能排除更换IC3(F93C76)存储器后,故障排除⑿CRF报警机器型号ATV31HU22N4A/
2.2KW变频器维修方法使用三年以上的变频器,此种报警较多正常只要把机器电源多开关几次,一般此故障报警能够消失查厂家安装编程手册为“电容器负载电路”有故障,厂家分析可能原因为“负载继电器控制故障或充电电阻损坏”本例故障是采用多次开关电源后报警故障未能恢复正常,拆开机器检查充电电阻R1A、R1B39Ω/7W正常,查分压电阻R
11、R12100K/7W正常,测C1A、C2A550μF/420V容量正常发现电容器线路板表面氧化严重积灰较多,清理表面氧化层和积灰,并用绝缘清漆处理板面后装机试机故障排除由于本地的气候的影响以及使用环境的影响,导致变频器损坏率很高出现的各种故障现象很多,本文只例举了部分常见故障在去年下半年对所有变频器进行了防潮防水处理后,变频器故障率大大降低维修量只有过去的1/4左右目前市场上所售ATV31系列变频器厂家均已经经过防水处理接手两台施奈德ATV31系列
7.5KW变频器,其中一台上电INF,另一台炸机,INF是内部系统故障,一般出在主板和面板按键部位,将炸机那台前面板拆过来,上电试机,正常,带电机也OK另一台炸机逆变坏掉,整流没坏,用的模块是MIG75Q7CSB1X三菱IPM模块,购买回拆机件,另外购买主板,拆机上直流电,该处要加假负载,就是在540V正上串个60W灯泡在接到驱动板得PN上,上电还是报警INF,故障不在主板,白买了,哎!拆掉面板,用热风枪吹掉按键纸(我叫它纸),测量按键都正常(用导通档),装上去还是报警,而且“上”键按着没反应,于是按电路查到接头,用短接仙,短“上”和公共端,有动作,说明接口出问题了,找两个小铁丝(小电容上的)插进去,出来的和下面用烙铁焊上,在上电,OK了运行输出正常,平衡装机,接负载(4KW电机空转),在上电,运行,NST.复位,运行还是报警,恩看说明书nst自由停车,没问题啊,仔细再上电,发现接触器吸合声音小,仔细辨别,晕了,主回路继电器没吸合,倒是准备继电器吸合了,所以,一运行就重新“上电”,反反复复,拆机查看驱动板,继电器接口输出24V拆掉继电器,就有24V输出,接上继电器,就6V左右,将继电器用自己24v正常说明出在板子上,24V电容换掉,不行,一测量三极管Q180(ACW),基极和发射级短路,该管为32V,NPN,
0.25W,随便找了个C1815换上了,上电,听到“啪”声音很大,呵呵,主继电器吸合了,在运行,电机平稳转了起来该机也完好修起来了总结下有的继电器也带吸合反馈点,有的不带,不带的多,千万不要把线圈电源当成反馈直接短接短一次,Q180烧一回。