变频器被雷击故障分析与维修方法 - 工控编程吧

大雨天的，雷鸣电闪。维修部的门突然被人强力拉开，三、四个壮汉抬着一台无牌子的75kW变频器，大踏步进来，问：我们车间是炼银子的，变频器雷击坏掉了。急用！能不能在三个小时内查出故障，予以修复。行，就不讲价；要是没金刚钻就别揽瓷器活，我们赶紧换门头。又不是光你会修变频器。
这一台变频器，许是能挣出半个月的工资来。没二话，应战！
大致询问了一下变频器的损坏情况。运行中因从三相电源端子引入雷击，连车间的总电源开关都跳闸了。重新为变频器的供电开关合闸，出现啪啦的炸裂声，开关又跳开了。
此种情况，变频器的三相整流电路肯定出现了短路故障，先不忙上电，先用万用表的电阻档R、S、T三个电源输入端子和U、V、W三个输出端子与直流回路P、N端的电阻，判断一下主电路的损坏情况。测量，整流和逆变功率电路都有短路现象。拆机详细检查，、整流模块坏掉了两只，逆变模块击穿了一只，储能电容，检测了一下没有问题。
送修者问：换上这三个坏件不就完了吗？回答：稍安勿躁。因变频器内部引入雷击，情况复杂，控制线路板好坏未明。况逆变功率模块损坏，对驱动电路带来冲击，如有故障隐患，则新换模块会再度损坏。容进一步深入详查，再确定是否更换模块。
需检查的关键内容：1、CPU主板有无损坏，尤其是CPU芯片是否损坏；2、逆变脉冲传输电路，包括驱动电路、逆变脉冲前级电路。尤其是驱动电路，应检查IGBT的触发端子回路，有无开路现象及负压供电异常；3、其它电路，控制端子电路有无引入雷击损坏情况，控制电路（故障检测电路等）有无受损。
其中关键中的关键，只要CPU能有六路逆变脉冲输出，其它的故障修复起来应不在话下了。

一、为开关电源上电，或检修开关电源故障：
将CPU主板、电源/驱动板两块线路板，从变频器机壳中拆出，放到维修工作台上。要先给线路板的开关电源供电，或者是先将开关电源修复，以便于检修其它电路的故障。测了一下开关电源的供电端子，和开关变压器的次级整流电路的滤波电容两端，无短路现象，可以为开关电源上电了。顺了下开关电源的供电来源，是直接取自直流回路的530V直流回路。在电路上测量的话，开关电源的开关管的漏（集电极）极应与直流回路的P端相通，源极（发射极）与直流回路的N端相通。
好了，将500V直流维修电源，接入开关电源的供电端子（注意极性，接反可就坏事了），还不错！操作显示面板有了开机期间字符的相应变化，说明开关电源与CPU芯片外围电路基本工作正常，CPU当然也是好的了。
二、解除OH（模块过热）故障报警：
操作显示面板上开机字符闪过后，报出一个OH（模块过热）故障代码，按一下操作显示面板上的RST复位按键，OH代码消失一下，又显示出来了，无法复位。此时变频器处于故障锁定状态，拒不接受运行信号，也就无法检测逆变脉冲传输电路是否正常。须将OH报警解除掉。观察主电路，散热片模块附近安装了两只常闭触点型热继电器，当线路板脱开主电路后，相当于温度传感器常闭点开断，报出过热信号。找到线路板上的相应温度传感器的端子，用导线或焊锡短接，应该不报OH故障了。有的变频器，是由热敏电阻检测模块温度的，端子开路时也会报OH故障，干脆将温度传感器卸下，插入到控制板的相应端子上。还是报OH，别急，可能还有相关的温度检测信号送入控制板。
观察散热风扇的插座和引线，为三线式风扇，其中两线为24V供电的电源正、负极，一线为信号线，将风扇的运转/故障信号返回控制板。如果卸掉风扇再插到控制板上，就太麻烦了。有一个简单办法，找到正、负线，将第三根线分别试与正供电端、负供电端相接试验，当此线与正供电端相接时，操作显示面板上的OH故障代码消失了。
三、解除Uu（欠电压）和输入缺相报警：
才高兴了一小下，操作显示面板上又显示Uu（欠电压）故障了，变频器还是处于故障锁定状态中。
当开关电源采用265V（或300V）直流供电时，我们将控制板与主电路脱开，单独为开关电源送上265V（或300V）直流电源后，则操作面板大多会报出Uu故障（部分变频器，直流回路电压检测信号，是在开关变压器次级整流电路取得，则不会报出Uu故障），因直流回路检测电路的输入端呈开路状态，电路输出欠电压信号。从直流回路电压引入端子（P、N端子），找到直流电路检测电路的输入电阻网络，一大片高阻值电路，七、八只相串联，因此时开关电源为300V直流供电，直接引入到直流回路电压检测电路，还是报Uu故障啊。将输入电阻网络中的电阻短接几只（如数量为8只，可短接3只试验），以适应300V电压输出范围。
为直流检测电路人为引入一个直流电压，并改动一下检测电路以适应电压输入范围的要求。有的变频器不报Uu故障了，但接着可能还会报出“充电接触器未吸合故障”，有的则仍旧报Uu故障。别急，可能还有相关的电压检测信号送入控制板。
充电接触器，在主电路当中，也不可能拆下来接入控制板。变频器往往还设有对充电接触器辅助触点的状态检测电路，因控制板与主电路脱离，控制板在上电后，CPU检测到充电接触器辅助触点一直处于开路状态，也会报Uu或“充电接触器未吸合故障”。从主电路上找到充电接触器辅助触点的引线端子，确定控制板的相应插座端子，将引线端子用导线短接或焊接，告诉CPU：充电接触器已经闭合了。
短接充电接触器辅助触点的引线端子后，操作显示面板终于不跳Uu故障了。
四、解除OC（模块过流或输出端短路）故障报警：
又高兴了才一小下，故障代码不再跳了，从操作显示面板上的显示看来，变频器已经进入待机状态，可以进行启动操作，检修逆变脉冲传输通道了。按操作显示机板的启动/停止按键，变频器无反应，用户可能已经设置为端子操作了。询问送修者，果然。为操作方便，可对控制参数进行修改的话（手头有变频器说明书），或改为用控制面板进行启/停和频率调整的操作；不便修改参数的话，可试从控制端子，输入运转和频率信号。测频率调整供电10V有正常输出，将其与0-10V频率信号输入端短接，为变频器输入最高运行频率指令（不嫌麻烦，也可外接电位器调节啊）。将正转运行端子与数字公共端短接，进行启动试验，操作显示面板又跳出OC故障代码，变频器当然还是处于故障锁定状态，仍旧不能接受运行操作。
功率模块没有各种完善的保护不行，可是这时候，真觉得这些故障报警好麻烦哟，可是不解决掉，就不能对逆变脉冲传输电路进行检修。慢慢来，出一个报警信号，便跟踪解除一个报警信号，一般情况下，当控制线路板与主电路脱离后，也就跳出三、四个故障代码吧，注意从各个插线端子找到各个信号的来源，或从插线端子或从传输信号的光电耦合器的输入、输出侧，用导线短接法，使CPU被强制输入一个“正常”信号，令其解除故障锁定状态。
OC信号多由驱动电路的IGBT管压降检测电路（IGBT保护电路），送回CPU的。当输出电流检测电路有故障时，也会报出OC故障，但此种情况较为少见。依着先易后难的原则，可先行解除驱动电路返回的OC信号，再检测输出电流检测电路。
驱动电路常用IC为PC923、PC929和A316J，前者由PC929内部IGBT保护电路输出的OC信号再经外接光电耦合器，将信号送入CPU。找到与PC929并接在一起的光电耦合器，将其输入侧用烙铁搪锡短接，即将OC报警解除（是快法子不是好法子）；后者，驱动芯片A316J的5脚为OC信号输出脚，想其与铜箔条挑开，能隔断了OC信号的传输；但这个法子不太方便，虽然隔断了OC信号的传输，可以检查CPU和前级逆变脉冲传输电路有否逆变脉冲信号输出，但驱动IC本身还处于故障锁定状态，不利于对驱动电路进行检修。
好法子是，为IBGT检测电路“人为输入”一个IGBT“正常开通”的信号，使驱动IC本身在输入逆变脉冲期间不再报出OC故障。一般驱动电路，是由下三臂驱动电路实施对IGBT管压降的检测，由触发端子，将逆变脉冲输出端与驱动电源的OV端（与主电路N端连接点）短接，这个短接点也比较好找的。
五、对驱动电路进行检修：
终于，变频器可以接受启动信号了。看着操作面板上显示的逐渐上升的输出频率指示，大松了第一口气，说明CPU电路、控制端子电路都是好的，该台变频器的修复，基本上没有悬念了。
测量驱动IC的六个逆变脉冲输入端，启动和停止状态有明显的电压变化，由CPU主板来的六路逆变脉冲，已完好无损地输入到驱动电路，CPU主板是好的！从电源/驱动板的脉冲输出端子，测六路逆变脉冲的输出状态，检测负截止电压是否正常，有无正常脉冲输出。脉冲输出的电压幅度，电流幅度是否满足正常要求，因IGBT的损坏造成对驱动IC的冲击，有两路驱动电路不能正常输出脉冲信号。这就简单了呀，一片驱动IC和后级由两只三极管构成的功率放大器，查出损坏元件，更换后，六路逆变脉冲都已正常输出。
检查过程已经宣告结束。整个检查过程，用时正好45分钟。检修完毕，好像打了一个小胜仗那么痛快。后边的任务就是更换模块和采购模块了（修复后，莫忘了对“动过手脚”的地方，要“恢复原貌”啊）。