第4章变频器控制电路的维修

1、1第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 一、本章基本内容：一、本章基本内容： 1. 变频器控制电路功能框图变频器控制电路功能框图 包括：变频器保护电路框图、驱动电路框图、端子电路框包括：变频器保护电路框图、驱动电路框图、端子电路框图等图等 2. 变频器控制框图应用变频器控制框图应用 包括：跳闸停机、内部损坏原因的判断及处理包括：跳闸停机、内部损坏原因的判断及处理 3. 变频器故障跳闸和不显示停机故障的判断变频器故障跳闸和不显示停机故障的判断 包括：偷停原因、端子的在线测量包括：偷停原因、端子的在线测量 二、解决的问题二、解决的问题 解决变频器报警跳闸和不报警停机故障的判断；端子好

2、解决变频器报警跳闸和不报警停机故障的判断；端子好坏的技能测量坏的技能测量第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修4.1 变频器的组成变频器的组成变频器为了适应工程需要，要有一系列控制端子，要有操作变频器为了适应工程需要，要有一系列控制端子，要有操作面板，要能够进行程序的读出写入，变频器内部，为了进面板，要能够进行程序的读出写入，变频器内部，为了进行工作时的保护，要设置相应的保护电路。行工作时的保护，要设置相应的保护电路。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 4.1.1 变频器结构框图变频器结构框图 任何品牌的变频器，其内任何品牌的变频器，其内部功能框图是一样的，因部功能

3、框图是一样的，因为变频器要保证正常工作，为变频器要保证正常工作，必须要有相应的功能。必须要有相应的功能。变变频器主要包括：频器主要包括： 主电路、电流保护电路、主电路、电流保护电路、电压保护电路、过热保护电压保护电路、过热保护电路、驱动电路、稳压电电路、驱动电路、稳压电源、控制端子、接口电路、源、控制端子、接口电路、操作面板、操作面板、CPU等。等。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修4.2.2功能电路分析功能电路分析 1.过压过压/欠压保护电路欠压保护电路 1）电路功能）电路功能 该电路检测的是直流母线电压。该电路检测的是直流母线电压。 启动时母线电压接近正常值，启动时母线电压

4、接近正常值，启动接触器闭合，短路限流电阻。启动接触器闭合，短路限流电阻。 当电压达到了过压值，先开启当电压达到了过压值，先开启制动电阻，如没有制动电阻，报制动电阻，如没有制动电阻，报警；电压再升高，跳闸。警；电压再升高，跳闸。 电压低于了设定值，报欠压，电压低于了设定值，报欠压，再低，跳闸。再低，跳闸。只要和直流母线电压的变化相关的只要和直流母线电压的变化相关的报警，就是该电路检测的结果。报警，就是该电路检测的结果。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 2）取样电路）取样电路 取样电路有两种形式：取样电路有两种形式： 将直流母线将直流母线515V通过分压通过分压 电阻，取出检测电

5、压，由运算电阻，取出检测电压，由运算 放大器放大。放大器放大。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 3）放大电路）放大电路 在变频器中，模拟信号的放大都是采用的运算放大器。运在变频器中，模拟信号的放大都是采用的运算放大器。运算放大器通过不同的连接，可组成放大器、比较器、积分算放大器通过不同的连接，可组成放大器、比较器、积分器、微分器等。器、微分器等。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 4）电压报警的判断）电压报警的判断 因为电压报警是报的直流母线，所以最直接的方法就是测因为电压报警是报的直流母线，所以最直接的方法就是测量直流母线的电压。量直流母线的电压。 直流母线

6、电压低：相线电压直流母线电压低：相线电压低低或变频器整流或变频器整流电路故障电路故障； 直流母线电压高：相线电压直流母线电压高：相线电压高高或电动机产生或电动机产生回馈电能回馈电能。 直流母线电压正常：直流母线电压正常：误报误报，检测电路问题，需要修理。，检测电路问题，需要修理。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 2. 过流保护电路过流保护电路 是保护逆变桥过流、过载等是保护逆变桥过流、过载等的保护电路。它由检测、放的保护电路。它由检测、放大、模大、模/数转换等电路组成。数转换等电路组成。电路的功能为：电路的功能为： 限流；限流； 过流报警、跳闸；过流报警、跳闸； 过载报警、跳

7、闸。过载报警、跳闸。 接地报警。接地报警。 该电路出了故障，一是误报；该电路出了故障，一是误报；二是失去保护功能，造成逆二是失去保护功能，造成逆变桥的损坏变桥的损坏 只要和输出电流的变化相关只要和输出电流的变化相关的报警，就是该电路检测的的报警，就是该电路检测的结果结果。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 1）取样电路）取样电路 分流电阻取样分流电阻取样 霍尔器件取样霍尔器件取样霍尔器件工作原理第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 2）故障维修）故障维修 变频器出现过流、过载、接地等报警，按报警内容进行变频器出现过流、过载、接地等报警，按报警内容进行排除。排除。

8、当变频器工作状态正常，变频器发出保护报警，或过载当变频器工作状态正常，变频器发出保护报警，或过载过流时变频器不保护，则为保护电路出现了故障。重点检过流时变频器不保护，则为保护电路出现了故障。重点检查霍尔器件和放大电路。查霍尔器件和放大电路。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 3.过热保护过热保护 变频器的过热检测器是变频器的过热检测器是检测的变频器的开关模检测的变频器的开关模块温度，装在散热器上，块温度，装在散热器上，当温度达到设定值，变当温度达到设定值，变频器报过热。频器报过热。 报警判断报警判断：工作：工作15分钟分钟以上报警为正常报警，以上报警为正常报警，通电就报警为检测

9、电路通电就报警为检测电路坏，出现误报。坏，出现误报。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 4.风扇保护风扇保护 三线风扇，其中一个端子为保护端子，当风扇出三线风扇，其中一个端子为保护端子，当风扇出现故障时，变频器报警。现故障时，变频器报警。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 5.数字数字输入端子和隔离电输入端子和隔离电路路 1）电路功能）电路功能 变频器有一系列的数字输变频器有一系列的数字输入端子，这些端子和入端子，这些端子和CPU通过隔离电路交换数据。通过隔离电路交换数据。每个端子对应一个独立的每个端子对应一个独立的光电耦合器，哪一只光电光电耦合器，哪一只光电耦

10、合器出了问题，那一路耦合器出了问题，那一路输入端子不能正常工作。输入端子不能正常工作。 说明：因为数字端子不设说明：因为数字端子不设保护，产生的故障一般不保护，产生的故障一般不报警。报警。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 2）测量维修）测量维修测量原因测量原因：某端子原来：某端子原来工作正常，现在闭合无工作正常，现在闭合无效。效。测量方法测量方法：用电压表的用电压表的50V挡测挡测量该端子到地的直流电量该端子到地的直流电压。压。 用直流用直流50mA电流挡电流挡测量该端子到地的直流测量该端子到地的直流电流。电流。断电测量该端子到地断电测量该端子到地的直流电阻。的直流电阻。第第

11、4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 故障判断故障判断：如果测出的故障端子电流、电压和电阻和好的：如果测出的故障端子电流、电压和电阻和好的端子不一样，则故障端子损坏（端子不一样，则故障端子损坏（比较法比较法）。）。 输入端子一般都是多功能的，如果确定为某一端子损坏，输入端子一般都是多功能的，如果确定为某一端子损坏，可以由另一个端子替代，不必维修。可以由另一个端子替代，不必维修。 安全注意事项：安全注意事项： 停机测量；停机测量； 表的档位不要打错；表的档位不要打错； 测电阻时变频器断电测电阻时变频器断电。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 6. 模拟输入端子模拟输入端

12、子 模拟输入端子通过模拟输入端子通过I-U转换电路和转换电路和CPU交换数交换数据。据。 该电路是模拟输入该电路是模拟输入电压、电流端子，主要电压、电流端子，主要用于变频器调速。该电用于变频器调速。该电路出现问题，会造成变路出现问题，会造成变频器停机。频器停机。 该端子故障，一般不报该端子故障，一般不报警。警。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 故障现象故障现象：模拟输入电压、电流端子是控制变频器运行的：模拟输入电压、电流端子是控制变频器运行的端子。该端子出现的故障为失效、变频器偷停、时通时断端子。该端子出现的故障为失效、变频器偷停、时通时断等。当该端子出现故障，测量故障端子的

13、电压和电流，可等。当该端子出现故障，测量故障端子的电压和电流，可鉴别端子的好坏。鉴别端子的好坏。 判断方法：判断方法： 电压控制端子电压控制端子：测量该端子到地之间的电压，电压有并且：测量该端子到地之间的电压，电压有并且可调，变频器没功能，端子内部坏；没电压，查外线、查可调，变频器没功能，端子内部坏；没电压，查外线、查端子的供电电源。端子的供电电源。 电流控制端子电流控制端子：测端子电流，有电流且可变，变频器无功：测端子电流，有电流且可变，变频器无功能，端子内部坏；无电流，查外线，外线是否断。能，端子内部坏；无电流，查外线，外线是否断。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 测量方

14、法测量方法： 测电压两表笔并联在电路两端，测电流两表笔串联在电路测电压两表笔并联在电路两端，测电流两表笔串联在电路两端。两端。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 案例案例1：本厂投料系统变频器在远程控制下，频率突然降：本厂投料系统变频器在远程控制下，频率突然降为为5Hz，检查变频器设置参数和电动机运行情况，均无问，检查变频器设置参数和电动机运行情况，均无问题。重新启动变频器，频率无法上升。最后检查题。重新启动变频器，频率无法上升。最后检查“本地本地/远程远程”转换开关，发现远程信号不通，更换开关后，转换开关，发现远程信号不通，更换开关后，“本本地地/远程远程”都可自动控制，频率

15、升降正常。都可自动控制，频率升降正常。 结论：结论：变频器的频率控制如果是由模拟端子控制，首先应变频器的频率控制如果是由模拟端子控制，首先应测量控制电压是否正常。如果该控制电压加不上，变频器测量控制电压是否正常。如果该控制电压加不上，变频器的输出频率就没有。检查的思路就是检查频率控制回路，的输出频率就没有。检查的思路就是检查频率控制回路，有没有断路的地方。有没有断路的地方。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 思考题：思考题： 1. 学习功能框图有什么意义？学习功能框图有什么意义？ 2.变频器内部功能电路设置了保护电路和没有设保护电路变频器内部功能电路设置了保护电路和没有设保护电

16、路的分析对变频器故障的判断有什么帮助？的分析对变频器故障的判断有什么帮助？ 3.变频器输入控制端子的测量方法掌握了吗？变频器输入控制端子的测量方法掌握了吗？第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 7.DC/DC电源电源 这是变频器除了主电这是变频器除了主电路之外所有电路的供路之外所有电路的供电电源。它出了故障，电电源。它出了故障，整个变频器停止工作。整个变频器停止工作。因为该电源的输出端因为该电源的输出端是分组输出，哪一组是分组输出，哪一组出了问题，影响那一出了问题，影响那一组所对应的电路。组所对应的电路。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 1）电路结构）电路结构

17、高压部分将高压电变为高压部分将高压电变为脉冲波，通过变压器铁脉冲波，通过变压器铁心感应到次级绕组，次心感应到次级绕组，次级绕组有多组，根据要级绕组有多组，根据要求不同，输出不同的直求不同，输出不同的直流电压流电压。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 3）故障分析与测量）故障分析与测量 稳压电源的故障分为整体损坏和局部损坏。稳压电源的故障分为整体损坏和局部损坏。 整体损坏整体损坏为电源的高压部分损坏，整个电源没有输出，变为电源的高压部分损坏，整个电源没有输出，变频器的表现为黑屏，所有功能都没有。频器的表现为黑屏，所有功能都没有。 局部损坏局部损坏为次级电路某一路没有输出。变频器对

18、应的电路为次级电路某一路没有输出。变频器对应的电路失去功能。次级电路的故障多为整流二极管坏、滤波电容失去功能。次级电路的故障多为整流二极管坏、滤波电容失去容量、短路等。失去容量、短路等。 某路电源出现故障，会使该路供电电源的输出电压不稳某路电源出现故障，会使该路供电电源的输出电压不稳定，造成变频器报警不统一、变频器时好时坏一些古怪现定，造成变频器报警不统一、变频器时好时坏一些古怪现象。象。 测量与维修测量与维修 变频器在外界可测量的电源端子有：变频器在外界可测量的电源端子有： 输入端子、输出端子、操作面板等。因其他部分在变频器输入端子、输出端子、操作面板等。因其他部分在变频器内部，必须解体才能

19、测量。内部，必须解体才能测量。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 例例1：有一台变频器：有一台变频器(MM4-30KW)，在使用的过程中经，在使用的过程中经常报欠压停机。再次开机可能又正常。经过较长时间的观常报欠压停机。再次开机可能又正常。经过较长时间的观察，发现上电后主继电器吸合不正常，有时会掉电，乱跳。察，发现上电后主继电器吸合不正常，有时会掉电，乱跳。 查故障原因，结果发现是因为开关电源出来到继电器线圈查故障原因，结果发现是因为开关电源出来到继电器线圈的一路电源的滤波电容漏电造成电压偏低且不稳定，造成的一路电源的滤波电容漏电造成电压偏低且不稳定，造成继电器吸合不正常而无故

20、停机。继电器吸合不正常而无故停机。 第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 例例2：一台：一台M440-22KW变频器，上电显示正常，一给变频器，上电显示正常，一给运行信号就出现运行信号就出现“P-”或或“-”，经过仔细观察，经过仔细观察，发现风扇的转速有些不正常，把风扇拔掉又会显示发现风扇的转速有些不正常，把风扇拔掉又会显示“F0030”（风机故障），在维修的过程中有时报警较乱，（风机故障），在维修的过程中有时报警较乱，还出现过还出现过F0021（接地）（接地）/F0001（过流）（过流）/A0501（电流限幅）等。在先给了运行信号然后再把风扇接上去（电流限幅）等。在先给了运行信

21、号然后再把风扇接上去就不出现就不出现“P-”，但是，接上一个风扇时，风扇的转，但是，接上一个风扇时，风扇的转速是正常的，输出三相也正常，第二个风扇再接上时风扇速是正常的，输出三相也正常，第二个风扇再接上时风扇的转速明显不正常。于是分析问题在电源板上。结果是开的转速明显不正常。于是分析问题在电源板上。结果是开关电源供风扇的一路电源上的滤波电容漏电造成的，换上关电源供风扇的一路电源上的滤波电容漏电造成的，换上一个同样的电容问题就解决了。一个同样的电容问题就解决了。 第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 8.驱动电路驱动电路 该电路是将该电路是将CPU输出的输出的PWM信号进行放大，驱

22、动信号进行放大，驱动IGBT开关开关工作。该电路和主电路紧密相工作。该电路和主电路紧密相连，是很重要，又容易出故障连，是很重要，又容易出故障的一部分电路的一部分电路第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修1）驱动电路）驱动电路隔离放大、驱动放大电路、驱动电路电源隔离放大、驱动放大电路、驱动电路电源光耦隔离电路光耦隔离电路图中图中IC为为PWM输出和驱动电路的隔离电路。当驱动电路损坏输出和驱动电路的隔离电路。当驱动电路损坏不至于将故障扩大到不至于将故障扩大到PWM发生电路。发生电路。V1为第一级放大；为第一级放大；V2、V3为输出跟随器，提高输出能力。为输出跟随器，提高输出能力。图中稳

23、压管图中稳压管DZ使电源电压稳定在使电源电压稳定在20V。注：隔离电路中的光电耦合器容易损坏。注：隔离电路中的光电耦合器容易损坏。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 2）驱动电路和电源的连接）驱动电路和电源的连接电路作用：为驱动电路提供直流电源。该电路由一只电路作用：为驱动电路提供直流电源。该电路由一只5V稳稳压管取得压管取得5V电源，加在电源，加在IGBT开关管的发射极上，使驱开关管的发射极上，使驱动信号在零时，保证动信号在零时，保证IGBT控制极为控制极为5V的负电压，使管的负电压，使管子可靠的截止。子可靠的截止。该电源需要该电源需要4组，三个带浮地，一个直接接地。该电源由

24、变组，三个带浮地，一个直接接地。该电源由变频器的频器的DC/DC直流电源提供。直流电源提供。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 3）驱动电路故障判断）驱动电路故障判断 驱动电路损坏率比较高的是光电耦合器，光电耦合器损坏，驱动电路损坏率比较高的是光电耦合器，光电耦合器损坏，开关管没有驱动信号，没有输出，变频器输出电压不平衡；开关管没有驱动信号，没有输出，变频器输出电压不平衡；放大电路坏，可能造成开关管长通，使上下桥臂同时击穿，放大电路坏，可能造成开关管长通，使上下桥臂同时击穿，造成缺相。造成缺相。 总之，开关电路坏一是造成开关电路不工作（缺相），总之，开关电路坏一是造成开关电路不

25、工作（缺相），二是造成开关管损坏。二是造成开关管损坏。 判断方法：判断方法：用直流电压表测量三相输出端到直流母线的电用直流电压表测量三相输出端到直流母线的电压，哪一相电压较高（正常为压，哪一相电压较高（正常为1/2UPN），哪一相驱动电），哪一相驱动电路可能有问题。路可能有问题。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 4）实际电路）实际电路第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 9.操作面板操作面板 操作面版是采用接插操作面版是采用接插件连接，接触不良，件连接，接触不良，会引起个别功能消失，会引起个别功能消失，供电不良会引起黑屏。供电不良会引起黑屏。个别功能部件失灵，个

26、别功能部件失灵，可能是按键接触虚。可能是按键接触虚。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 10.开路集电极输出端开路集电极输出端子子 该端子由隔离电路（与该端子由隔离电路（与CPU隔离）。因为使用隔离）。因为使用的原因损坏率较高。一的原因损坏率较高。一般属于开路晶体管过流般属于开路晶体管过流所致。判断较容易，因所致。判断较容易，因为其他几路如果是好的，为其他几路如果是好的，只此一路有问题，可断只此一路有问题，可断定该只管子有问题；如定该只管子有问题；如果各只管子都有问题，果各只管子都有问题，则可能问题出在单片机。则可能问题出在单片机。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量

27、维修 11.输出接点端子输出接点端子 该端子是通过继电器的触该端子是通过继电器的触点闭合或断开发信号，点闭合或断开发信号，损损坏原因多为触点烧联或接坏原因多为触点烧联或接触不良。触不良。 用万用表的电阻挡测量：用万用表的电阻挡测量： 不该导通导通，烧联；不该导通导通，烧联； 该导通不通，接触不良。该导通不通，接触不良。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 12.单片机单片机 单片机又称单片机又称CPU，是整个变频，是整个变频器的核心器件，如同人的大脑，器的核心器件，如同人的大脑，输出各种控制信号和处理输入、输出各种控制信号和处理输入、检测等信号。检测等信号。 CPU是集成电路，又

28、经过层层是集成电路，又经过层层保护，故障率很低。正常工作保护，故障率很低。正常工作时的损坏率很低，雷击、变频时的损坏率很低，雷击、变频器电源引起的过压、工作环境器电源引起的过压、工作环境潮湿、静电感应等可能引起损潮湿、静电感应等可能引起损坏。在故障维修时，没有充分坏。在故障维修时，没有充分的理由，不要轻易怀疑单片机的理由，不要轻易怀疑单片机有问题。因为单片机有问题，有问题。因为单片机有问题，就得换主板。就得换主板。第第4章：控制电路的测量维修章：控制电路的测量维修 总结总结 通过我们对变频器控制电路的分析，可以得出以下结论：通过我们对变频器控制电路的分析，可以得出以下结论： 1）变频器出现了保护跳闸（切断变频器的输入或输出，）变频器出现了保护跳闸（切断变频器的输入或输出，停止工作，停止工作，重新工作需要复