海利普变频器“过电压”故障的一个特例

海利普变频器“过电压”故障的一个特例
   
   一、屏蔽E.bS.S故障
接手一台HLPP-15kW变频器，原故障为IGBT模块损坏。在更换模块之前，将主板和电源/驱动板移出机壳，外加DC500V维修电源，先行实施对驱动电路的修复。
上电后，面板显示E.bS.S故障代码，意为“电磁接触器辅助线圈无反馈”，其原因为当电源/驱动板与机壳内部相关部件或电路脱离后，使相关检测条件不被满足——接触器KM0的辅助触点的“闭合信号”在主板上电后不能产生，使MCU判断电磁接触器没有正常动作，而报出E.bS.S故障代码。该机型接触器辅助触点信号的检测电路如图1所示。
图1 充电接触器动作控制与辅助触点闭合检测电路
将CN6端子的3、4脚暂时用焊锡短路，人为形成“充电接触器闭合”的信号，经PC13传输至主板MCU引脚，上电后面板显示正常。
二、屏蔽E.OC.A故障
检查相关驱动电路，发现驱动电路及后续功率放大电路，有损坏元件，将损坏元件更换，测量驱动电路的静态负压正常。
为了维修调试的方便，先将起/停与调速控制参数修改为面板操作控制，进行起动操作时，面板显示E.OC.A故障代码。该机型的驱动电路为PC923、PC929的经典组合电路，由PC929承担IGBT的导通管压降检测任务，故障时将OC（IGBT模块损坏）故障，报与MCU主板。V相下桥臂驱动电路实例如图2所示。
图2 V相下桥臂驱动电路
将D6的正极（或负极）与供电电源负端相接，或将PC929的9、10脚直接短接，都能起到人为生成“IGBT正常开通” 的信号，使光耦合器PC7不向MCU主板输送OC信号，起到屏蔽OC报警的作用。
分别将3只PC929的9、10脚短接，上电后显示正常，进行起动操作后，面板显示上升的输出频率，测YG、N等脉冲信号输出的端子的信号电压输出值，也都在正常范围之内，证实该变频器的控制电路已基本上被正常修复。
三、E.OU.S故障的深层成因及检修过程
才松了一口气，但因操作测量中无意触动维修电源的引线，使电源/驱动板的供电在短时间内中断了数次，重新插好维修电源插头，稳定供电后，面板显示E.OU.S故障代码，意为“停车中过电压”，操作复位键无效（注意，好戏就要开场了！）。好像是供电电源通/断瞬间，使相关电压检测电路受到冲击而损坏，产生了误报过电压的故障。该机型的电压检测电路如图3所示。
图3 直流电压检测电路
该机型的直流母线电压检测信号，取自开关电源电路，由CN4/CN2排线端子的25脚进入MCU主板的电压14.3V（对应输入电源380V）电压检测信号，经U7反相衰减器处理，得到约2.5V的输出电压，输入至MCU的60脚。
检测MCU的60脚输入电压正常，说明前级电压检测电路是正常的。为进一步判断，用金属镊子将电容C24短接后，面板显示E.LU.S故障代码，意为“停车中欠电压”。这种现象说明：MCU内部电路，能对输入检测信号做出反应，但不一定是正确的反应——对正常范围以内的电压检测信号作出了过电压的误判！
在MCU内部，一定有一个过、欠电压的“软件基准”，输入检测电压信号与之比较，MCU据比较结果报出过、欠电压故障信号，故障现象进一步说明：MCU内部的“软件基准”发生了偏移。这个软件基准是可以进行设置的，一般可以在相关（保护）参数表中设置。到这里自然想到调看相关参数值进行验证。
操作面板按键，调出CD001（最高电压设定），吃了一惊，该参数值由380无来由地变成了220；调看CD130（马达额定电压），其值也由380变为了220。调看CD131（马达额定电流）其值竟由33变为了1.5。至此似乎有点恍然大悟——整机控制参数变为220V500W以下小功率机型的工作参数！因此对输入380V检测信号电压，也就理所当然地报出过电压故障了。
将CD001、CD130、CD131等相关参数进行修改后，过电压报警仍旧不能复位。
1、考虑到MCU内部程序对过、欠压的报警，可能并非依据以上几个工作参数，而应是依据相应的保护参数，而这些参数是由制造厂家进行设置的，是一些工厂设置参数，用户无权修改——厂家不愿让用户“插足这块地盘”，以免设置不当使保护失灵造成损坏。在参数表以保留字样予以说明，如CD181~CD250，该范围内的参数用记是无法调看和修改的。
2、对相关参数修改完毕，变频器重新上电后，调看相关参数，仍旧为原值，如C001的参数值又由380变为220，是MCU外挂存储器损坏，还是上电后MCU重新向存储器写入数据，（异常时）进行了参数初始化操作呢？
本机型的存储器电路如图4所示。
图4 MCU外挂存储器电路
本机型的存储器采用93C56芯片，测量1、2、3、4引脚电压与正常机比较，没有异常。为进一步验证存储器是否仍有记忆功能，将CD000（主频率设定）的参数值进行修改，断电再上电后，发现该参数修改值能被记忆，说明存储器不坏啊。CD001、CD131等参数值不被记忆的原因，只有一种可能：是MCU依据内存数据，在上电时重新对U4进行了保护参数的重新写入。
那么这种故障成因是什么呢？在这种情况下应该如何修复变频器呢？

（未完待续）
2013,4,19，旷野之雪

下面先探讨一下此种故障的修复方法：
该故障可以确定非硬件电路的故障，须采用软件（参数复原）方法进行修复。
1、更换存储器
由于存储器有厂家设置的数据，直接换用空白芯片是不行的。可向厂家采购存储器芯片代换。或者在废旧同型号同功率主板上拆除存储器芯片代换。
2、重新向存储器写入“正常”数据
将一台正常同功率机型的存储器（U4）焊下（如果有高级设备，可能不用焊下——在线——也能读取程序），用编程器读出内部程序并存储，然后向同型号空白存储器芯片写入程序后代换。
这个方法最为便捷，存储的（数据）程序可作为以后的维修备用。
3、（有条件）换用空白芯片，利用参数修改，使存储器内部数据复原
厂家不愿用户修改的部分数据，受密码保护和限制。如果输入相关密码，则可调看并修改该类参数，如CD181~CD250序号以内的参数值，该类参数内容，一般包含变频器容量、过电压/欠电压保护值、产品序列号、版本号、保护密码等参数。换用空白芯片后，将参数用面板重写一遍，也能解决问题，但前提是须知道厂家密码（一般为******6位数）。
在输入密码正确的情况下，对于本机型来说，可利用对以下参数的修改，来完成修复。更换空白芯片写入数据过程前，要先将CD010（参数保护）设为0——允许写入数据。
CD200：输入密码；CD201：密码设置； CD202：29（变频器容量，对应15kW）；CD203：（不用修改）；CD204：0；CD205：510（是额定电压吧？）；CD206：33（额定电流）；CD207：800（过压保护值？）；CD208：690；CD209：400（额定电压）；CD210：06102；CD211：28383；CD212：2274；CD213：0；CD214：0；CD215：120；CD216：0；CD217/218/219：不可读取，不需修改；CD220：2；CD221：6；CD222：10；CD223：2；CD224：180；CD225：10；CD226：10；CD227：957。
好的，按照以上数据进行修改，即完成了软件数据复原，上电看一下，嘿，面板正常显示了。由于变频器容量和电流值与CD001、CD131两项参数值有关联性，在以上参数修改完毕后，此时再调看CD001、CD131等参数，便（由于内部软件的作用）自动恢复为380V和33A了。
注意！这些参数由于涉及到变频器的保护与正常运行，一定要严格按原数值修改！而且要设置好密码，使一般应用者不能轻易改写这些参数，以免造成变频器的工作失常或损坏！


（未完待续）
2013,4,20，旷野之雪

下文再来探讨一下形成该过电压故障报警的成因。
我们有必要先了解主板MCU芯片上电期间的工作过程和工作条件：MCU芯片先得到+5V工作电源；随之内、外部硬件电路在复位引脚产生一个复位脉冲信号，内部计数器、寄存器等全部清零。若晶振时钟电路不能正常工作，电源和复位工作条件的满足，使MCU相关检测电路有了工作能力，能实施相关故障的报警；随之主时钟电路开始工作，具备了数据寄存器、计数器等电路的工作条件（可以进行数据的读取、写入等）。此时，MCU芯片首先读取外挂存储器（本机电路为U4）内部的用户控制数据，并写入MCU芯片内存（随机存取存储器RAM，数据掉电后不存储），此后变频器“如何干活”，便依据MCU内存数据来进行。若运行中产生故障，或变频器掉电后整机停止工作之前（在欠电压故障报警之后，因直流回路大容量储能电容的作用，开关电源尚能对MCU芯片维持一定时间的正常供电），MCU芯片将相关运行数据、用户写入的控制数据写入外挂存储器U4。那么下一次变频器上电工作，依然要调取U4内部数据来执行。
那么外挂存储器U4的内部数据究竟是些什么东东呢？翻开变频器使用说明书，有一个参数功能一览表，参数项往往多达几百项。可以说，这些参数值（数据）全部存储于U4当中。
那么这些参数仅仅只存储于U4内部吗？MCU芯片内存中有无存储参数呢？参数初始化的含义又是什么呢？
我们知道，当用户将控制参数调乱，变频器运行失常时，执行“参数初始化”操作，可以将参数值恢复为出厂值，乱了套的参数值又会变得规规矩矩。调整相关控制参数后，变频器又能恢复正常运行。那么这些“出厂值”的数据，显然是调用MCU芯片内存（只读存储器ROM，只能读取数据而不能写入）的数据，由MCU芯片重新写入外挂存储器U4的。
如此一来，似乎外挂存储器损坏掉，或内部数据丢失，都变得不再可怕——只要为变频器重新上电，或换用空白芯片，执行参数初始化操作（换空白芯片或由MCU上电期间自动执行初始化操作），应该就可以将相关存储器数据错误的故障修复。对部分变频器来说，确实这样的，如下楼朋友所说，MM420型变频器存储器数据错误后，将存储器写空，上电后，MCU读取数据为空（读取数据失效），会自动执行数据初始化操作，自动地向其写入出厂值，从而完成了控制数据复原。
但对于本例机型来说，却有两种完全不同的初始化操作！一旦存储器U4内部数据错误，或因某种原因MCU不能正常读取U4内部数据，MCU向U4写入的却并不是说明书的“出厂值”数据，而统统变为220V、1.5A电压级别和功率容量的“原始数据”！可以想见改写这种数据后的上电结果，对380V电压级别的变频器机型，必然会报出过电压故障（因为供电电压高了近2倍！），对功率大于300W的机型，若试运行，也必然会报出过电流故障！
也说是说，该例变频器机型，当上电后误报过电压、或过电流故障时，也许并不是硬件电路的问题，而是软件设置不正常所造成的。先别着急，让我慢慢道出个中原委，嗨，要将一个问题说明白，还真得费点力气。
该例机型的两种初始化操作是怎么回事？
1、正常的初始化操作操作
该例机型，CD181~CD250序号以内的参数值，涉及变频器容量、电压级别、额定电流、过电压、过电流等保护数据，机型的功率不同，其数值有异，其内部数据是不相同的，如22kW和45kW的变频器，其MCU主板U4内部的数据是不相同的，我们暂切称其内部数据为“特定数据”，是依变频器功率大小和电压级别而定的。
在U4内部“特定数据”正常和MCU在上电期间能正常读取其内部数据（并写入内存）的前提下，用户可以放心大胆的改定说明书中的所有参数项，全乱套了也不用怕，此时只在执行CD011（参数重置）参数初始化操作，MCU便会依据内存中CD200~CD227中的“特定数据”，经计算后向U4写入说明书中的出厂值，如将CD001写为380，CD131写入33，参数初始化得以成功。
此时，初始化操作写入U4的，是使变频器能正常工作的“特定数据”。
2、“异常”的初始化操作
对异常一词加上引号，是指就MCU芯片来说，是执行了“正常的写入操作”，但对非220V、1.5A容量的变频器来说，这种异常写入，使380V供电级别的变频器，无端“变身”为220V供电级别的变频器，上电后，即产生过电压报警动作，电路不能正常工作了。而其原因何在呢？
本例机型MCU芯片内存（只读存储器ROM，只能读取数据而不能写入）的控制参数数据，只是单相220V、功率500W机型的控制数据，与变频器的功率级别无关，大、中、小功率变频器，在MCU内部ROM中，只存储了这一种数据，相对于“特定数据”，我们可暂切将其称之为“原始数据”。
在变频器上电（或由不规则掉电产生的反复上电）期间，因某种原因（下文有述）MCU不能读取U4内部数据（判断U4内部数据错误）时，将被迫向U4写入“原始数据”，使380V15kW变频器摇身变为220V300W变频器，上电后报出过电压故障。或者因U4硬件电路异常，MCU无法调用U4内部数据，只能执行原内存中的“原始数据”！
写入“原始数据”后，因为密码锁定作用，用户或维修者无法修改CD200~CD227等参数值，检查电压检测电路又无异常，如果再想不到参数异常这一层，那么检修工作就会变得茫然无绪了。
这个“原始数据”要是同“特定数据”一样就好了哇，阿弥陀佛，我被这个“原始数据”搞得头都大了噢。

还得说说在什么情况下，MCU会被迫向U4写入“原始数据”或只能执行“原始数据”呢？
在这里要重温一下本机型的存储器电路，如图5所示。
图5 MCU外挂存储器电路
   1、U4硬件电路异常
   U4芯片损坏（或引脚有虚焊），或R88~R91四只上拉电阻中任一只断路（无法形成高电平脉冲信号），均会造成MCU无法与U4进行正常的通讯应答，或读取数据，MCU只能执行内存中的“原始数据”。
2、（静电）强干扰造成U4内部数据异常
由功率模块弧光短路产生较强的电磁能量、测试者所带强静电的侵入，可能会造成U4内部数据错乱或丢失。MCU判断读取数据错误，重新向U4写入“原始数据”。
3、不规则（瞬时、反复）掉电
维修者所备500V直流电源的容量（尤其是滤波电容的容量）非常有限，如果不慎出现接触不良的情况，使MCU芯片不能从容进行复位、读取、写入数据等操作，可能会判断为数据读取不良，而向U4写入“原始数据”，使正常的“特定数据”被取代！
这种异常情况，在变频器生产厂家的产品试验环节中不易模拟，而且当MCU主板与变频器主电路相连时，因电源容量大，瞬时掉电不会危及U4内部数据的安全。但维修者为主板接入小容量维修电源，就要注意有无接触不良了。本人即遭遇了一例在检修过程中，因电源插座接触不良使变频器上电即实施过电压报警的故障，由此费尽了周折才算搞掂，不得不慎啊。就此事（瞬时掉电，使U4数据异常）询问相关技术人员时，他们真诚地回答说，不可能出现这种情况啊。哈哈。

最后，将HLP-P型75kW机型（版本Vr2.01）CD200~CD227等参数值，列举于下，以提供朋友们的维修调整之便。
CD200：输入密码；CD201：设置用户（或厂家）密码； CD202：36（变频器容量，对应75k）；CD203：1；CD204：0；CD205：510（是直流电压吧？）；CD206：152（额定电流）；CD207：800（过压保护值？）；CD208：690；CD209：400（额定电压）；CD210：8061；CD211：151；CD212：9094；CD213：1；CD214：0；CD215：120；CD216/217/218/219：不可读取；CD220：0；CD221：0；CD222：10；CD223：1；CD224：180；CD225：0；CD226：0；CD227：955；CD228：0；DC229：0；CD230：0。

由于本人的技术水平所限，本帖或有错讹之处，欢迎朋友们指正与探讨。
啰嗦了那么多，我费了不少力气，不知朋友们听明白了没有，反正俺是尽力了，空着手的朋友们，给呱唧呱唧，鼓励一把吧。哈哈。

2013年4月21日星期日，旷野之雪

谢谢参与！稍候（整理一下），楼上几位朋友的疑问，都会给出解答的。

先顶一下！该例故障有拐弯之处，值得注意和探讨。
对各位朋友的问题，已经在3楼统一作了回复。