變頻器常見硬件故障維修指南
本文主要介紹了英威騰低壓變頻器的一些常見硬件故障的分析，判斷，檢修思路及方法。要求使用者對變頻器原理圖及信號流程有一定的了解。由于水平有限，文中錯誤之處在所難免，懇請各位同事批評指正。
變頻器的工作原理
整流橋——由整流二極管所構(gòu)成。一般由三相全波整流橋構(gòu)成，對工頻三相交流電源進(jìn)行整流，給逆變電路和控制電路提供直流電源。
直流中間電路——由大容量的電解電容構(gòu)成。對整流電路的輸出波形進(jìn)行平滑，提高直流電源的質(zhì)量，同時儲存、吸收能量。
逆變橋——由可控的半導(dǎo)體器件構(gòu)成，目前主流是IGBT。在控制電路的控制下，將直流電源轉(zhuǎn)換為頻率、電壓均可任意調(diào)節(jié)的交流電源，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的調(diào)速控制。
控制電路——根據(jù)用戶指令、檢測信號，向逆變橋發(fā)出控制脈沖，控制變頻器的輸出。同時檢測外部接口信號，變頻器內(nèi)部工作狀態(tài)等，以及進(jìn)行各種故障保護(hù)。
維修中常用的十個維修方法
①看：看故障現(xiàn)象，看故障原因點(diǎn)，看整塊單板和整臺機(jī)器；
②量：用萬用表量懷疑的器件，虛焊點(diǎn)，連錫點(diǎn)；
③測：測波形，上工裝測單板；
④聽：繼電器吸合的聲音，電感、變壓器、接觸器有無嘯叫聲；
⑤摸：摸IC、MOS管、變壓器是否過熱；
⑥斷：斷開信號連線（斷開印制線或某些元器件的管腳）；
⑦短：把某一控制信號短接到另一點(diǎn)；
⑧壓：由于板件虛焊或連接件松動，用手壓緊后故障可能會消失；
⑨敲：此辦法對判斷繼電器是否動作有較好效果；
⑩放：在拆卸單板或量電阻阻值前要先把電容的電放掉。
（注：下文所有測試數(shù)據(jù)結(jié)果均是由APPA101型萬用表測得。）
通電前的重要步驟
判斷主回路是否損壞。用萬用表二極管檔，黑筆接“+”，紅筆分別接R、S、T、U、V、W，如果值都為0.3－0.5V左右則說明整流、逆變的上橋是好的；反之，紅筆接“—”，黑筆分別接R、S、T、U、V、W，如果值為0.3－0.5V左右說明整流、逆變的下橋也是好的。如果所測值相差很大或是嚴(yán)重不平衡則說明模塊某相已經(jīng)損壞，此情況千萬不可上電。
在判斷主回路正常后一般情況下就可以進(jìn)行上電檢查了，由于變頻器本身內(nèi)部電路比較復(fù)雜加之保護(hù)電路較多，在某些情況下這些電路極易發(fā)生故障導(dǎo)致變頻器報(bào)相關(guān)故障。
變頻器各種故障代碼的檢修思路及方法
1、逆變單元故障（OUT）
此故障包括OUT1、OUT2、OUT3，它們分別代表逆變單元U相、V相、W相故障。此故障一般只出現(xiàn)在驅(qū)動光耦使用PC929的機(jī)器中，代表驅(qū)動板有1270系列、1290AV03、1250AVS系列、1258AVS系列等。
【檢修思路】OUT故障一般分有上電跳OUT；運(yùn)行跳OUT；帶載加載跳OUT。此原因一般都是因?yàn)闄z測電路檢測到逆變管VCE電壓異常輸出告警信號，當(dāng)控制板檢測到此信號后馬上停止驅(qū)動輸出并顯示出故障代碼。當(dāng)然不排除因保護(hù)電路本身異常導(dǎo)致的誤保護(hù)。值得注意的是在某些情況下會因?yàn)殚_關(guān)電源輸出不穩(wěn)定影響驅(qū)動電路供電導(dǎo)致機(jī)器無規(guī)律跳OUT故障，如因散熱風(fēng)扇啟動電流過大，每次運(yùn)行風(fēng)扇啟動瞬間即跳OUT。檢修時需注意區(qū)分。
（1）對于上電跳OUT故障：此問題一般都是因?yàn)楸Ｗo(hù)電路本身不良或者驅(qū)動部分，模塊門極有明顯的短路、斷路情況。可以通過屏蔽相應(yīng)相OUT保護(hù)信號判斷。如果屏蔽后其它一切正常，則說明問題是因保護(hù)電路本身不良引起。屏蔽后運(yùn)行，如果有三相不平衡，則說明驅(qū)動電路或者模塊有問題。
（2）對于運(yùn)行跳OUT故障：此問題一般都是驅(qū)動電路和模塊本身不良引起。首先可以用萬用表電阻檔測試驅(qū)動電路相關(guān)部位及模塊門極有無明顯短路、斷路現(xiàn)象。屏蔽相關(guān)相OUT保護(hù)信號運(yùn)行，測試驅(qū)動波形是否正常（無示波器時可使用萬用表交流電壓檔對比測試各路驅(qū)動波形）。重點(diǎn)關(guān)注波形的形狀、幅度、死區(qū)時間等，最后檢測IGBT是否損壞。對比其它相測試驅(qū)動門極結(jié)電容是否正常（萬用表電容檔）。
（3）對于帶載加載跳OUT故障：此情況相對前兩種來說檢修難度稍大。首先，檢測保護(hù)電路本身是否有元件性能不良。正確檢測前提下，對懷疑有問題的二極管、貼片電容采取替換法代換之（注意判斷控制板上OUT信號檢測電路是否正常，可用替換法）。第二，對比檢測驅(qū)動電路驅(qū)動光耦供電是否正常，門極驅(qū)動電阻是否變值。第三，不加載測試驅(qū)動波形是否正常。最后仔細(xì)判斷，測試IGBT本身是否有問題。
2、電流檢測故障（ITE）
此故障相對比較簡單，一般都是電流檢測電路發(fā)生故障導(dǎo)致。目前公司主要使用的電流檢測電路有兩種形式：霍爾傳感器檢測和7840光耦隔離檢測。
（1）霍爾傳感器檢測：對于使用霍爾傳感器的電流檢測電路上電跳ITE故障只需測試關(guān)鍵點(diǎn)電壓即可判斷出故障部位。
【霍爾好壞判斷】在霍爾±15V供電正常的情況下，霍爾的信號輸出腳靜態(tài)（不帶載）電壓應(yīng)為零，如異常則說明霍爾損壞。
【運(yùn)放電路檢測】目前公司所采用的運(yùn)放IC型號為TL082，其內(nèi)部包含兩路獨(dú)立運(yùn)算放大器，1腳，7腳為輸出腳，4腳，8腳為±15V供電腳，2，3，5，6腳為信號輸入腳。正常情況下，TL082輸出腳靜態(tài)（不帶載）電壓為零。
（2）7840光耦隔離檢測：7840光耦隔離檢測后級同樣使用TL082，檢測方法同前。
【光耦7840的檢測】7840光耦熱冷端分別有一組5V供電，實(shí)際檢修中發(fā)現(xiàn)熱端的5V供電較容易出現(xiàn)故障導(dǎo)致跳ITE。該5V電源是由相應(yīng)相的驅(qū)動電源通過78L05穩(wěn)壓后加到7840的1，4腳。其中7840的2，3腳為檢測信號輸入腳。5，8腳為冷端5V供電腳（跟控制板5V為同一電源）。6，7腳為信號輸出腳，靜態(tài)電壓（不帶載）為2.5V。若檢測到5，6腳電壓輸出不平衡，一般都為熱端5V供電異常或7840本身損壞。值得注意的是：7840熱，冷端的5V供電非開關(guān)電源開關(guān)變壓器同一繞組提供，所以在檢測電壓時注意正確選擇接地點(diǎn)。
下圖為1240AV08驅(qū)動板U相電流檢測電路。V，W相與之相同。
（3）主控板問題導(dǎo)致的ITE故障：主控板上涉及ITE故障的電路較簡單，元器件較少。維修時只需測試相關(guān)檢測點(diǎn)的靜態(tài)電壓即可判斷。
正常情況下，主控板上的Iu，Iv，Iw三個檢測點(diǎn)的靜態(tài)電壓為零，若不為零則檢測排線是否開路。CPU的73腳，79腳，80腳分別為IU-AD，IV-AD，IW-AD。該三點(diǎn)電壓正常為1.6V左右。如檢測電壓正常但仍跳ITE則判為CPU本身損壞。如若某腳電壓異常則只需檢測相應(yīng)腳外部阻容元件是否有損壞。下圖為CHV系列1200主控板的V相電流檢測電路。U相，W相檢測電路相同。
3、POFF故障
顯示POFF故障一般情況只有三種原因：（1）機(jī)器檢測到的直流母線電壓嚴(yán)重偏低。（2）缺相信號異常。（3）220V機(jī)器電壓等級參數(shù)設(shè)錯。
【判斷方法】使用鍵盤或者面膜上的移位鍵將顯示內(nèi)容切換到顯示母線電壓狀態(tài)。用顯示值與實(shí)測值對比如果偏差較大說明母線檢測電路異常。反之，如果兩值偏差極小或者相等說明缺相信號異常。目前我們公司所使用母線檢測電路有兩種：電阻分壓和運(yùn)算比較放大（TL082）。對應(yīng)關(guān)系為檢測電路輸出的0—3.3V對應(yīng)實(shí)際母線的0—1000V，兩種電路相對比較簡單，維修時只需測試電路中關(guān)鍵點(diǎn)電壓即可輕易找到故障點(diǎn)。
檢測缺相電路時直接測試缺相板，驅(qū)動板上的PL信號是否正常。正常情況PL為低電平，缺相時為方波，掉電時為高電平。需注意：驅(qū)動板或者缺相板輸出的PL信號在主控板上還經(jīng)過了電平切換后才送入CPU，維修時需注意判斷故障是由主控板還是缺相板引起。
4， OU過壓故障
OU故障分為加速運(yùn)行過電壓、減速運(yùn)行過電壓、恒速運(yùn)行過電壓。它們分別對應(yīng)的故障代碼是OU1，OU2，OU3。
【OU1、OU2故障檢修思路】此類故障一般都是由于外部因素或使用不當(dāng)導(dǎo)致。如輸入電壓異常；加減速時間設(shè)置不當(dāng)；負(fù)載慣量太大；瞬時停電后對旋轉(zhuǎn)中的電機(jī)再啟動等。
【OU3故障檢修思路】此故障一般是因母線檢測電路工作異常導(dǎo)致CPU誤認(rèn)為母線電壓過高而報(bào)OU3故障。維修時只需根據(jù)原理圖測試母線檢測電路輸出的VPN（部分機(jī)為VDC）電壓是否正常。正常情況下該電壓與實(shí)際母線電壓成正比。實(shí)際母線電壓1000V對應(yīng)VPN電壓3.3V。主控板上的VPN檢測電路較簡單。可參考下面圖a。圖a中左邊的VPN信號來自驅(qū)動板，右邊的VPN-AD信號送入CPU的75腳。圖b為1240AV08驅(qū)動板的母線檢測電路，采用電阻分壓式，原理較簡單，目前公司15KW以下機(jī)型采用此電路。維修時可做參考
經(jīng)驗(yàn)表明，母線檢測電路易發(fā)故障點(diǎn)有：運(yùn)放的輸入串聯(lián)的多個高阻值電阻有開路；運(yùn)放反饋電阻開路；采用電阻分壓檢測電路的分壓電阻易阻值增大或開路；CPU異常等。維修前還需注意OU3故障是否因PE組（廠家功能組）的電壓等級參數(shù)設(shè)置錯誤導(dǎo)致。
5、SPO輸出缺相故障
輸出缺相故障一般有兩種原因：（1）某相電流檢測電路異常；（2）某相驅(qū)動電路異常。
【電流檢測電路引起的SPO故障】觀察測試電流檢測電路有無明顯虛焊，開路現(xiàn)象；不帶載測試電流檢測電路中各關(guān)鍵點(diǎn)電壓是否正常（參考ITE故障的相關(guān)測試數(shù)據(jù)）；帶載測試（如帶載就跳SPO或者運(yùn)行到某個頻率跳SPO，可選擇帶小功率電機(jī)）三相輸出電流是否平衡，用萬用表交流檔測試三相霍爾的輸出腳電壓是否平衡，霍爾后的放大電路輸入輸出電壓是否平衡，如某相不平衡則說明異常；主控板上的IU、IV、IW檢測電路及CPU是否正常。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證明，霍爾、放大電路電阻、7840光耦、排線易導(dǎo)致此類故障。
【驅(qū)動電路導(dǎo)致的SPO故障】測試三相輸出電壓是否平衡；測試驅(qū)動波形是否異常；輸出相對地是否有短路。維修時根據(jù)實(shí)際測試數(shù)據(jù)向前排查。
6、過流OC故障
過流OC故障分為3種，即OC1、OC2、OC3，其中OC1表示加速運(yùn)行過電流，OC2表示減速運(yùn)行過電流，OC3表示恒速運(yùn)行過電流。
對于OC故障維修時建議采用先外后內(nèi)的原則，即先判斷故障是否因?yàn)閰?shù)設(shè)置不當(dāng)，輸入電網(wǎng)波動，干擾嚴(yán)重，負(fù)載電機(jī)短路，負(fù)載慣性過大，變頻器功率偏小等而導(dǎo)致。最后再檢測變頻器內(nèi)部相關(guān)硬件電路。跳OC故障分為多種情況，維修判斷時需注意區(qū)分。
（1）上電OC3：先判斷故障是因驅(qū)動板的原因還是控制板的原因。
【判斷方法】用萬用表直流電壓檔測試驅(qū)動板上IU，IV，IW三點(diǎn)電壓，正常情況下為零。若電壓正常則說明OC3故障是因控制板異常導(dǎo)致（包括34P排線）。若測的三點(diǎn)電壓某相不為零則說明驅(qū)動板上的電流檢測電路異常。
【驅(qū)動板OC3故障檢修方法】
光耦7840的檢測：7840光耦熱冷端分別有一組5V供電，實(shí)際檢修中發(fā)現(xiàn)熱端的5V供電較容易出現(xiàn)故障。該5V電源是由相應(yīng)相的驅(qū)動電源通過78L05穩(wěn)壓后加到7840的1，4腳。其中7840的2，3腳為檢測信號輸入腳。5，8腳為冷端5V供電腳（跟控制板5V為同一電源）。6，7腳為信號輸出腳，靜態(tài)電壓（不帶載）為2.5V。若檢測到5，6腳電壓輸出不平衡，一般都為熱端5V供電異常或7840本身損壞。值得注意的是：7840熱，冷端的5V供電非開關(guān)電源開關(guān)變壓器同一繞組提供，所以在檢測電壓時注意根據(jù)原理圖正確選擇接地點(diǎn)。7840隔離處理后的信號由5，6腳輸出送往后級TL082組成的運(yùn)放電路。TL082內(nèi)部集成了兩路獨(dú)立的運(yùn)放電路。其引腳定義為：8，4腳為正負(fù)15V供電腳；2，3，5，6腳分別為兩路運(yùn)放的同，反相輸入端；1，7腳為兩路的輸出腳（IU，IV，IW）。正常狀態(tài)下，TL082每路運(yùn)放的同，反相輸入端電壓相等，故在其供電正常、反饋回路正常的情況下其輸出（1，7腳）電壓應(yīng)為0。若電壓異常，則說明TL082損壞。
霍爾傳感器的檢測：同上文ITE故障檢測方法。
【主控板OC3故障檢修方法】
目前公司幾大系列機(jī)型主控板上的電流檢測及限流保護(hù)電路基本相同。即都采用由TL082運(yùn)放電路組成的信號跟隨器和LM339，LM393組成的電壓比較電路構(gòu)成。LM393內(nèi)部含有獨(dú)立的4路電壓比較器，每路比較器同運(yùn)算放大器相同都有一個同相輸入端和反相輸入端，其工作原理是：如果同相輸入端電壓高于反相輸入端電壓1.6V時則輸出為高電平3.3V，反之如過同相輸入端電壓低于反相輸入端電壓1.6V則輸出為低電平0V。正常情況下主控板上的OC，OC1，OC2點(diǎn)電壓（比較器輸出端）為高電平3.3V。維修時可直接根據(jù)此三點(diǎn)電壓值逐級向前查找故障點(diǎn)。具體測試點(diǎn)及電壓值可參考相應(yīng)圖紙。
（2）帶載OC1，OC3
此故障現(xiàn)象表現(xiàn)為上電及空載運(yùn)行（不帶電機(jī)）正常，帶上電機(jī)運(yùn)行即跳過流故障。維修時首先空載測試驅(qū)動板電流檢測電路及主控板限流電路中各關(guān)鍵點(diǎn)電壓是否偏離正常值。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明：由于某原因?qū)е履滁c(diǎn)電壓稍微偏離正常值，但又未達(dá)到故障觸發(fā)電壓，表現(xiàn)為空載運(yùn)行正常，但帶上負(fù)載后由于瞬間電流變化使該電壓變化幅度增大并達(dá)到故障觸發(fā)電壓表現(xiàn)空載正常帶載運(yùn)行跳故障的情況。如所測電壓都正常可選擇帶小功率電機(jī)動態(tài)測試電流檢測電路各輸入輸出點(diǎn)電壓是否正常（三相對比測試）。維修報(bào)表數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)表明此故障多由霍爾傳感器、分流器、光耦7840異常導(dǎo)致。
（3）加載OC3
首先排除變頻器是否因參數(shù)設(shè)置和負(fù)載原因?qū)е碌募虞d或者電流加載到一定值時報(bào)OC3故障。參考帶載OC3故障測試關(guān)鍵點(diǎn)靜態(tài)電壓是否正常；觀察電流檢測電路是否有虛焊，接觸不良的情況；對比三相測試電流檢測電路中的關(guān)鍵器件在路阻值；采用替換法代換易損及可疑元件，如霍爾、光耦7840、貼片電容。
7、UU故障
UU故障是變頻器在運(yùn)行（含加速恒速減速）中，DSP檢測到母線電壓偏低導(dǎo)致。可能的原因有兩種：（1）母線電壓檢測電路故障：即實(shí)際的母線電壓正常，但母線電壓檢測電路本身故障造成。（2）母線電壓低于欠壓點(diǎn)：即實(shí)際的母線電壓低于電壓等級對應(yīng)的欠壓點(diǎn)后導(dǎo)致故障。
排查故障時：（1）檢查電源（輸入端）電壓是否正常（電壓大小和三相平衡）；（2）測量VPN電壓（VPN和GND間），同時查看鍵盤的母線電壓顯示，兩者比例要滿足3.3：1000；（3）給運(yùn)行命令后馬上檢查主回路繼電器或接觸器是否吸合且觸點(diǎn)是否導(dǎo)通；（4）上述都正常情況下，從新帶載測試然后老化，如果沒有問題則很可能是排線接觸不良導(dǎo)致。
注：UU故障基本都是繼電器未吸合或吸合后未導(dǎo)通，且在帶載狀況下出現(xiàn)。所以為防止燒壞器件，在上電時要注意聽繼電器或接觸器的吸合聲。VPN測試點(diǎn)如圖：
8、OL1與OL2故障
OL是通過軟件比較計(jì)算后報(bào)出的保護(hù)電機(jī)或變頻器的故障，都屬“軟”故障，可以通過調(diào)試解決，一般不涉及維修。
OL1可能是：（1）電網(wǎng)電壓過低；（2）電機(jī)額定電流設(shè)置不正確，偏大偏小都可能導(dǎo)致；（3）電機(jī)堵轉(zhuǎn)或負(fù)載突變過大；（4）大馬拉小車。
OL2可能是：（1）加速太快；（2）對旋轉(zhuǎn)中的電機(jī)實(shí)施在啟動；（3）電網(wǎng)電壓過低；（4）負(fù)載過大。
9、SPI故障
SPI是輸入缺相檢測故障，一般在上電時如果缺相的話會跳此故障，運(yùn)行中缺相的話會跳UU故障，UU前面已經(jīng)說過。造成的原因可能是：（1）在輸入缺相保護(hù)打開的狀況下，輸入電源缺相；（2）在輸入缺相保護(hù)打開的狀況下，輸入缺相檢測電路故障。
排查故障時：（1）檢查電源輸入是否正常（缺相或三相不平衡）；（2）檢查輸入缺相測試點(diǎn)PL與GND之間電壓，正常直流5V，缺相時為方波。
PL測試點(diǎn)如下圖：在輸入電源正常情況下，如果PL輸出缺相，則很可能是前端整流管擊穿或限流電阻開路等器件原因造成。也有排線接觸不良造成。
10、OH故障
OH是過熱故障，通過檢測熱敏電阻阻值變化來輸出故障。OH1：整流模塊過熱 OH2：逆變模塊過熱。跳故障的原理一樣，都是用熱敏電阻的溫度特性引起阻值變化后，通過DSP比較計(jì)算進(jìn)行故障輸出。造成故障的原因：（1）風(fēng)扇不轉(zhuǎn)或風(fēng)量減小，造成模塊或散熱器溫度過高；（2）風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)正常，散熱器風(fēng)道被雜物堵住，造成模塊或散熱器溫度過高；（3）溫度電阻失效（短路），造成故障。
故障排查時：（1）查看風(fēng)扇是否正常運(yùn)行，風(fēng)道是否被堵；（2）檢測TEMP與GND間電壓，常溫下為直流1.1V左右。所測電壓越低則鍵盤顯示溫度越高。檢測電路如下圖。
圖中RG即熱敏電阻，常溫阻值為10K。過熱故障大部分都是因環(huán)境惡劣，堵塞散熱器風(fēng)道導(dǎo)致。
11、BCE故障
BCE是制動單元故障，通過檢測制動管CE間的電壓（即Vce電壓）來判斷故障。可能造成的原因有：（1）外部制動電阻阻值偏小；（2）制動管Vce或Vbe有擊穿現(xiàn)象；（3）制動管Vce檢測電路故障。
以380V D體積為例，排查故障時：（1）斷開電源測量GB與GN阻抗，正常為7.5K，偏小說明制動管門級可能擊穿短路；測量PB與N之間二極管特性，正向不導(dǎo)通，反向狀態(tài)下應(yīng)為0.8V左右。（2）如果外接制動電阻請先斷開，看是否還出現(xiàn)BCE故障。（3）未接制動電阻且未達(dá)制動電壓情況下，測量PB與“-”端子間電壓，正常為16.5V左右。（4）如果上述都正常，則BCE故障是控制板或者排線接觸不良導(dǎo)致。（5）更換排線看是否故障排除。（6）檢測控制板F-BAK與GND間電壓，正常為OV，F(xiàn)-BAK1與GND間電壓正常為3.3V。檢測電路如下圖：圖中FIGBT與F-BAK為同一信號。
12、EF、CE故障
EF為外部故障，使用外部端子故障輸入時，通信發(fā)生問題或誤動作造成。CE為通信故障，使用通信協(xié)議遠(yuǎn)程控制時，通信短線或誤指令造成。
13、TE故障
TE為電機(jī)自學(xué)習(xí)時故障。造成原因如下：（1）電機(jī)容量與變頻器容量不匹配；（2）電機(jī)額定參數(shù)設(shè)置不當(dāng)；（3）自學(xué)習(xí)出的參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)偏差過大；（4）自學(xué)習(xí)超時。
14、EEP故障
EEP為EEPROM讀寫故障，與EPROM通信時中斷或亂碼，一般為EPROM損壞導(dǎo)致。
15、PIDE故障
PID反饋短線故障，外接PID設(shè)備反饋短線或PID反饋源消失導(dǎo)致。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號
