变频器的故障检测与保护电路
虽有时候令人头疼,但却是*令人产生*修兴趣的电路之*。 变频器故障*测电路,往往是变频器厂*在软、硬件电路设计上的浓笔重彩之处。
变频器电路中林林总总的各种故障*修电路,只有*个指向和目的――在变频器面临异常工作状态时,采取停机或其它保护措施,尽*大可能保护IGBT模块的安全。
究竟�*男┮蛩鼗嵊跋炷酥廖<�IGBT模块的安全呢?
1、电压因素:
(1)、IGBT模块的供电电压过高时,将超出其安全工作范围,导致其击穿损坏;
(2)、供电电压过低时,使负载能力不足,运行电流加大,运行电机易产生堵转现象,危及IGBT模块的安全;
(3)、供电电压波动,如直流回路滤波(储能)电容的失容等,会引起浪涌电流及尖峰电压的产生,对IGBT模块的安全运行产生威胁;
(4)、IGBT的控制电压――驱动电压低落时,会导致IGBT的欠激励,导通内阻变大,功耗与温度上升,易于损坏IGBT模块。
2、电流因素:
(1)、过流,在轻、中度过流状态,为反时限保护区域;
(2)、严重过流或短路状态,*延时速断保护;
3、温度因素:
(1)、轻度温升,采到强制风冷等手段;
(2)、温度上升到*定幅值时,停机保护;
4、其它因素:
(1)、驱动电路的异常,如负截止负压控制回路的中断等,会使IGBT受误触通而损坏;
(2)、控制电路、*测电路本身异常,如*测电路的基准电压飘移,导致保护动作起控点变化,起不到应有的保护作用。
相对于以上影响或危及IGBT模块的因素,则衍生了下述种类的保护电路。
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1、电压*测电路:
(1)、直流回路电压*测电路,用电阻分压网络直接对直流530V电压采样,或从开关电源次*整流电路间接对直流530V进行采样,由后续电路处理成模拟信号和数字开关量信号。其�*D饬啃藕庞糜谥绷骰芈返牡缪瓜允荆涑隹刂频龋亓啃藕庞糜诠收媳ň⑼;;さ龋�
(2)、有的机型对三相交流输入电压进行*测,借以判断IGBT的供电状态,异常时停机保护;
(3)、对驱动供电电压进行监测,常由驱动IC的内部保护电路执行此任务,预防IGBT出现欠激励现象;
(4)、对充电接触器的触点状态进行*测,实际为直流回路电压的辅助*测。
2、电流*测电路:
(1)、IGBT保护电路,*测IGBT在导通期间的管压降,判断IGBT是否处于过流、短路状态,实施软关断与停机保护措施;
(2)、对三相输出电流进行采样,据过流程度不同,采取不同的保护手段,如降低运行频率、延时停机保护等。
(3)在逆变模块供电回路串接快熔保险管,实现对逆变模块的短路保护,对快熔管状态的*测;
(4)、个别机型还对直流母线的电流进行采样,异常时采取保护动作;
(5)、个别机型对输出电压/频率进行采样,实施对IGBT的保护。
3、温度*测电路:
(1)、用温度传感器*测IGBT模块的温度;
(2)、用温度传感器*测IGBT模块的温度,同时*测散热风扇的工作状态。
除了对IGBT的相关保护外,对其它元器件不需要保护吗?有*相关的故障*测电路呢?
对整流模块的保护,有的机型提供了用温度传感器形式的超温保护。有的没有。
有的机型在供电方面,提供了对CPU电路、控制电路的*测和保护,如*测负载电压的高低,在供电异常时,实施停机保护,并报出故障代码;
CPU本身(配合软件)也有*个供电*测,超出*定范围后,报出相关故障。
故障*测电路的故障表现为两个方面:
1、保护功能失效,相关电路故障或变频器工作状态异常时,不能起到正常的保护作用;
2、电路本身故障,在所保护电路(元件)为正常状态时,误报电路(元件)故障,变频器不能投入正常工作。这就如同“谎报军情”*样,会误导我们的故障判断呀。
故障信号的存在,会使CPU封锁六路驱动脉冲信号的输出,使我们*法*测驱动电路和逆变模块的正常。故障信号的存在,还可能使CPU做出非常“另类”的举动来。如OC故障信号的存在,使操作面板的*操作均被拒绝,好像进入了程序死循环*样,会使人误认为CPU故障,而忽视了对驱动电路及逆变输出电路的*查。而实质上是CPU采取的*个防范措施――防止因操作造成进*步严重故障的发生!
还有*种情况:故障*测电路本身并*故障,但在*修过程中,我们常将CPU主板、电源/驱动板与主电路脱开,单*上电*修,因形不成故障*测电路的*测条件,常使故障*测电路报出相关故障,CPU封锁六路脉冲信号的输出,给*修带来很大的不便。*修线路板故障之前,经常要做的第*项工作,即是采取相应手段,人为提供相关故障*测电路的“正常*测条件”,令CPU判断“整机工作状态正常”,可以根据起、停操作,输出正常的六路驱动脉冲信号,以利于*修工作的开展。
故障*测与保护电路,本身的故障率是较低的,但在*修过程中,即使故障*测与保护电路状态是完好的,我们仍需要对大部分*测电路动*下“手脚”,屏蔽其*测与报警功能。因而要在电路原理上吃透,知道在什么地方动手脚才能有效,才能让故障*测与保护电路听话,根据维修需要,作出相应的动作。摸对了故障*测电路的“脾性”,故障*测与保护电路,确实能“听”维修人员的话。
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在逆变回路的供电――直流母线回路中串接熔断器,是*为直接的保护方式之*。只要运行电流*旦超过某*保护阀值,保险管熔断,即保护了IGBT的安全。但保险管的熔断值往往要留有*定的余地,负载电路出现的正常情况下的随机性过载,靠快熔保险管来完成这种保护任务,显然是不现实的。快熔保险管所起到的作用,是在严重过流故障状态下熔断,从而中断对逆变电路的供电,避免了故障的进*步扩大。
由电流互感器*测三相输出电流信号,由运算电路(和数字电路)处理成模拟和开关量信号,再输入到CPU,进行运行电流显示,和根据过载等*不同,进行相关如降低运行频率、报警延时停机、直接停机保护等不同的控制。在危及IGBT安全的异常过载情况下,因传输电路的R、C延时效应,再加上软件程序运行时间,CPU很难在μs*时间内作出快速反应,对IGBT起到应有的保护。
因而对IGBT*直接和有效的保护任务,落在驱动电路的IGBT保护电路――IGBT管压降*测电路的身上。驱动电路与IGBT在电气上有直接连结的关系,在*测到IGBT的故障状态时,*边对IGBT采取软关断措施,*边将OC故障信号送入CPU,在CPU实施保护动作之前,已经先行实施了对IGBT的关断动作。因而驱动电路起到了IGBT模块“贴身”警卫的作用。
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