變頻器的電路檢修中,尤其是將驅(qū)動電路與主電路脫開檢修的過程中,經(jīng)常碰到變頻器OC故障報警維修,而此時變頻器處于故障保護狀態(tài),脈沖傳輸通道被關(guān)閉,那么脈沖傳輸通道、驅(qū)動IC電路是否能正常工作呢?這就需要采取措施,暫時先屏蔽OC報警,便于檢測脈沖傳輸通道的故障。本文以采用PC929驅(qū)動IC的電路為例(見圖1),探討一下OC故障信號的特性及其屏蔽方法。我們先看一下OC故障的生成機制,再進而找到屏蔽OC故障的方法。
OC信號的特性:
由PC929內(nèi)部的IGBT保護電路的電路特性可知,IGBT保護電路可等效為2輸入端與門電路,邏輯關(guān)系式為AB=Y。在A、B端兩路輸入信號均為高電平時,輸出端Y端為高電平時,輸出OC信號。
OC信號的生成條件:
1)驅(qū)動IC處于脈沖傳輸狀態(tài),有正常脈沖信號輸入,輸入端11腳也有正常脈沖信號輸出;
2)OC故障檢測信號輸入端9腳同時為高電平。滿足內(nèi)部IGBT保護電路的OC信號輸出動作條件,從8腳輸出OC信號。
圖1
屏蔽OC故障報警示意圖
OC信號的“瞬態(tài)”特性:
PC929的輸出OC信號,經(jīng)光耦合器進行光電轉(zhuǎn)換和隔離后,傳輸至MCU主板電路,MCU接受OC信號后,判斷IGBT出現(xiàn)嚴(yán)重過載故障,故停止脈沖信號的傳輸,同時在操作顯示面板給出OC故障報警(顯示OC或SC故障代碼);隨后,PC929內(nèi)部IGBT保護電路因A端信號為低電平,AB=Y的邏輯關(guān)系不再成立,OC信號隨之消失。
這說明PC929輸出的OC信號是一個“瞬態(tài)信號”,不是在故障發(fā)生后一直“保持住”的。當(dāng)變頻器實施OC報警、停機保護動作后,我們在驅(qū)動電路(參見圖1)PC929的8腳或PC2的輸出端4腳,并不能檢測到OC信號——OC信號輸出時(PC1的8腳)表現(xiàn)為-9V*低電平和(PC2的4腳)0V低電平,此時驅(qū)動IC的報警過程“實際上”已經(jīng)結(jié)束。
變頻器說明書以對OC故障的注釋:
過電流,變頻器輸出電流超額定值的200%;變頻器輸出側(cè)(負(fù)載)短路;功率模塊短路。但一般對驅(qū)動電路異常所致的OC故障、電流互感器檢測電路異常誤報OC故障,未予提示。
OC信號的兩個來源:
通常,OC報警的信號來源有兩個:
1)驅(qū)動IC報警,一般起動過程中,檢測到IGBT的嚴(yán)重過流(過電流為額定工作電流1.5~2倍以上)狀態(tài)時,輸出OC信號;
2)電流檢測電路(指系由輸出電流互感器采樣的電流信號)報出的OC信號。在停機狀態(tài),因電流檢測電路本身故障(如電流互感器損壞)產(chǎn)生誤報警信號,在運行狀態(tài),嚴(yán)重過流或三相電流嚴(yán)重不平衡時,報出OC信號。那么OC故障報警時,首先應(yīng)區(qū)分是驅(qū)動IC電路報警還是電流檢測電路報警。一般來說,驅(qū)動IC電路比較好找,電路面積大較顯眼,且易于采取報警屏蔽措施;電流檢測電路往往集中于MCU主板,查找比較費力,屏蔽其信號也比較困難。因而經(jīng)常采取先排除動IC報OC故障的可能,再檢修電流檢測電路的方法,找到OC報警信號來源。若解除驅(qū)動IC的OC報警后,變頻器顯示與操作均正常,說明OC故障由動IC報出,須檢查逆變電路及驅(qū)動電路本身的故障。若變頻器仍報OC故障,則應(yīng)檢查電流檢測電路。
那么怎么知道是驅(qū)動IC報出了OC信號呢?當(dāng)將某路驅(qū)動IC電路的OC報警信號屏蔽,使其不再滿足OC報警條件,變頻器隨之不再報出OC故障,說明OC故障即是由該路驅(qū)動IC電路所報出。
OC報警的原因:
1)驅(qū)動供電的帶載能力差,使IGBT的導(dǎo)通管壓降增大;
2)驅(qū)動IC或外接功率大器不良,驅(qū)動能力變差,使IGBT欠激勵導(dǎo)通電阻變大;
3)IGBT損壞或性能變差,導(dǎo)通通電阻變大; 4)驅(qū)動IC電路誤報警。
錯誤的OC報警:
PC929內(nèi)部IGBT管壓降檢測電路本身異常,則會使PC929在變頻器上電后即誤報OC故障,而且這個錯誤的報警狀態(tài)是可以檢測到的。如8腳內(nèi)部晶體管V3出現(xiàn)短路故障,則上電后,則變頻器上電后,光耦合器PC2即產(chǎn)生輸入電流,輸出端4腳變?yōu)?V低電平,向MCU報出OC故障;
OC報警失效:
PC929外部IGBT管壓降檢測電路本身異常,如二極管D1斷路,對IGBT導(dǎo)通管壓降檢測失效,則在故障時不能完成正常檢測與報警任務(wù),可能會造成IGBT的過電流而損壞。
要想暫時解除驅(qū)動電路的OC信號報警,基本方法有3個:
1)切斷OC輸出信號的傳輸
暫時短接光耦合器PC2的輸入端1、2腳,使PC2停止信號輸出;將R11與電路暫時脫開(焊脫),使PC2失去輸入電流停止報警工作;將PC929的OC報警信號輸出端8腳暫時與電路板脫開;將PC2的信號輸出端4腳脫開。
2)切斷IGBT管壓降檢測信號輸入電路
將R7、或D3暫時焊開,使IGBT檢測輸入信號回路中斷,強制內(nèi)部IGBT保護電路不動作。
3)“人為生成IGBT正常開通信號”
a、將圖1中的a、b點用短接,即將二極管D1的負(fù)極與驅(qū)動供電的0V*點短接,相當(dāng)于將所驅(qū)動IGBT的C、E極短接,使c點電位變?yōu)?V*低電平,滿足PC929內(nèi)部IGBT保護電路對“IGBT正常開通”檢測信號輸入的要求;
b、將圖1中的c點與供電-9V*點短接,使
PC929的9腳輸入信號保持為低電平,滿足正常檢測信號的輸入要求。
c、短接二極管D2,將PC929的9腳輸入信號鉗位為低電平,“取消”IGBT保護電路對IGBT的“故障檢測權(quán)力”,PC929不會再報OC故障。
d、小功率變頻器,如果一體化功率模塊已脫離電路板,也可以將主端子U、N端暫時短接,達到屏蔽OC報警信號的目的。
信號屏蔽方法有多種,都能達到解除OC報警的要求,可據(jù)操作方便等具體情況而實施。作者本人習(xí)慣于采用“人為生成IGBT正常開通信號”的方法,不需要將元件焊離電路,方法簡便。使MCU主板和驅(qū)動電路均處于脈沖信號的正常傳輸狀態(tài),以便于對驅(qū)動電路的檢修。
注意:檢修完畢后,一定要將“暫時短接線”解除,恢復(fù)原電路狀態(tài);使用“短接方法”,應(yīng)在電路無短路故障的危險(只在信號回路進行,確保無短路電流產(chǎn)生)的情況下進行。
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