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变频器维修

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09工控人生征文
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发表于:2015/12/26 20:59:29
#0楼
与A316J相关的故事

一天,老申带来了一台变频器,故障表现有点拐弯儿。上电启动后报OC故障,先是从脉冲端子的EU和N端短接,屏蔽报警无效,但短接A316J的14、16脚,就不再报OC了。而且还有一事儿令人不解,按说A316J有故障锁定功能,其特征是,其6脚电平在报警后会由+5V高电平变为0V,直到5脚输入MCU来的一个低电平脉冲后,电路才重新进入可传输状态。老申用万用表测量了数次,6脚一直是高电平,在报OC故障时也无变化。
我听了,感觉也不太靠谱儿,从脉冲端子屏蔽无效,尚有迹可寻,但说A316J的6脚由“稳态OC信号”变成了“瞬态OC信号”,是不大可能啊。
检测机器,确实OC信号是驱动电路报出,但查电源和芯片,都无问题。故障应该出在芯片的14脚外围电路,当把14脚与16脚并联的470P(决定保护灵敏度和保护时间常数)电容拆下时,一加热,竟然断成两半儿,代换后,从脉冲端子屏蔽生效,不再误报OC故障了。此时再人为去掉屏蔽,结果又报OC,有意检测了芯片6脚电压变化,诚如老申所言,稳稳当当的5V,电路板上的几片A316,其6脚输出的故障信号,似乎真的是由稳态变化了瞬态。求助电子与英语全通的张老师,细看了器件的英文资料,确认芯片6脚输出的是稳态信号,变0V时应该可以测到了。心下疑惑,但故障已经修复,便交付使用了。
这天,王经理又送来一台变频器,也是启动后报OC故障,检测IGBT功率模块坏掉,拆掉模块后检修驱动电路,也是由A316J实施IGBT导通管压降检测和故障报警与保护的。一上电,未屏蔽OC故障,投入启动信号,竟然面板显示上升的输出频率,竟然从芯片11脚也测到了像模像样的脉冲电压,奇了,不须屏蔽竟能运行,修了十几年变频器了,还是第一次看见这西洋景儿。细测14脚直流电压,约为0.9V左右,确实在正常范围以内,是远远未到报警电平。是三片芯片约好一齐坏了,先换一片试试,无效。三片都能输出正常的脉冲,想来共同的原因应该是电源了,可以为滤波电容内阻变大,脉冲状态时其峰值不足以达到报警电平所致,代换了电源的滤波电容,也无效果。用示波器测6脚检测电压,有点奇怪的是竟然为锯齿波电压(感觉应该是和脉冲电压呈同相关系的矩形波才对啊),其峰值(波峰尖顶,持续的时间短)5V多,也好像是未到报警电压平啊,测三路全是一模一样的,不会巧了,14脚外电路全异常得一模一样啊。想了不少方法,想让电路报OC故障,就是不报,故障检测功能完全失效!
拆下14、16脚并联电容,测电阻值无穷大,又特意在其两端加上10V以上直流电压,也未有漏电流出现,测其容量,三只均在1300P左右(稍大,但14脚串联电阻为330Ω,时间常数并不大于其它机型,也说得通了),正常啊。用1000P瓷片电容代换一路试验,嘿,一接启动按键,显示OC了。三路驱动电路依次代换,全部恢复正常,此时采取屏蔽措施后,测14脚波形,变为老实听话的矩形波了。
误报OC,和应该报OC时,偏固执地不报OC故障,原来成也萧何,败也萧何,都是14、16脚并联的这只电容捣的蛋啊。
此时检测6脚OC报警状态,又楞了一下,怎么又遭遇了“瞬态信号”?!用示波器测量,在OC报警时,6脚5V电平有下跌现象(瞬间又恢复成5V),说明有了报警动作。而马上又变为5V高电平,说明在输送OC信号的瞬间,其5脚也紧接着输入了复位信号,使电路瞬时复位,用万用表的电压挡很难检测到此瞬时的变化。用示波器测量5脚,果然也捕捉到了瞬时的下拉电平!这一切原来都是程序员(电路设计者)的作为,而竟然差点颠覆了我对A316J的6脚报警动作的认识。
而此次,代换102电容后虽然电路已经正常,但原电容怎么就一齐坏了呢?怎么坏了也没测出坏的结果呢?
大家帮我解解疑惑吧。

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咸庆信
2015年12月26日 夜九时,写于家中。
[此贴子已经被jint于2015/12/29 9:10:16编辑过]
此帖来自中华工控网工控博客
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发表于:2015/12/27 2:03:08
#1楼
一齐坏,有个可能是,该批元件的质量或参数情况,或电路原因等 同时受到了某种作用。
当然,我只是就常理猜猜,不关痛痒的表情
此帖发自论坛手机版
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发表于:2015/12/27 7:20:34
#2楼
先顶,上班再慢慢看
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发表于:2015/12/27 14:59:41
#3楼
   咸工研究的真够仔细,确实已经研究到芯片级了,HCPL316j的芯片手册里面确实是这样说的,/FAULT在被触发后一直维持低电平,直到/RESET信号来临才能复位,因为里面是个RS触发器。
   至于为什么测不到这个信号,作为业余单片机开发者解释一下这个过程。对于变频器控制程序,故障信号肯定放在最高优先级的中断来进行设计,因为变频器程序里面,没有比这个再重要的事情了,一旦出现这个中断,单片机必须放下所有的工作,立即响应。这个中断响应的快与慢是决定这IGBT模块炸和不炸的区别!响应中断后,第一是封锁所有脉冲输出,因为现在只是一路脉冲靠HCPL316j的芯片硬件执行了封锁,其他5路继续还在发送脉冲。然后清除中断信号,那就是发一个/RESET信号,是光耦复位,如果不这样,/FAULT一直维持着,后面会产生多次重复中断。出现中断到响应,中断压栈,执行封锁这个过程对于16位单片机是以几百ns来计算的,不是us,再慢不会超过1-2us,所以所有的万用表都是测量不出这么短时间的脉冲的。
   对于锯齿波的事情,这个光耦外围器件,DESAT电容是对IGBT保护最重要的器件,芯片手册有专门的说明,由于内部是250uA的恒流源充电的,如果这个电容容量加大到一定程度,这个管脚就会产生咸工上面所说的不能保护,出现锯齿波的现象,因为充电时间常数太大,还没到达7V输入又变成低电平,电容被内部短路放电了,这样就出现锯齿波而不能保护的现象。
   这个现象应该不是器件损坏引起的,是硬件设计者按葫芦画瓢搬来图纸设计的电路,根本不知道这个电容的参数是多少而贴上去的大电容,能产生锯齿波不触发故障,应该是远大于1nF的容量。从这个角度可以理解有些国产变频器虽然说明书上有SC等的驱动故障代码,但是使用者可能永远没有看到出现这故障,出现的故障都是炸模块,这种现象在某些品牌上是个事实。
[此贴子已经被作者于2015/12/27 15:21:34编辑过]
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发表于:2015/12/27 15:40:23
#4楼
以下是引用sbkkan2015/12/27 14:59:41的发言:
   咸工研究的真够仔细,确实已经研究到芯片级了,HCPL316j的芯片手册里面确实是这样说的,/FAULT在被触发后一直维持低电平,直到/RESET信号来临才能复位,因为里面是个RS触发器。
   至于为什么测不到这个信号,作为业余单片机开发者解释一下这个过程。对于变频器控制程序,故障信号肯定放在最高优先级的中断来进行设计,因为变频器程序里面,没有比这个再重要的事情了,一旦出现这个中断,单片机必须放下所有的工作,立即响应。这个中断响应的快与慢是决定这IGBT模块炸和不炸的区别!响应中断后,第一是封锁所有脉冲输出,因为现在只是一路脉冲靠HCPL316j的芯片硬件执行了封锁,其他5路继续还在发送脉冲。然后清除中断信号,那就是发一个/RESET信号,是光耦复位,如果不这样,/FAULT一直维持着,后面会产生多次重复中断。出现中断到响应,中断压栈,执行封锁这个过程对于16位单片机是以几百ns来计算的,不是us,再慢不会超过1-2us,所以所有的万用表都是测量不出这么短时间的脉冲的。
   对于锯齿波的事情,这个光耦外围器件,DESAT电容是对IGBT保护最重要的器件,芯片手册有专门的说明,由于内部是250uA的恒流源充电的,如果这个电容容量加大到一定程度,这个管脚就会产生咸工上面所说的不能保护,出现锯齿波的现象,因为充电时间常数太大,还没到达7V输入又变成低电平,电容被内部短路放电了,这样就出现锯齿波而不能保护的现象。
   这个现象应该不是器件损坏引起的,是硬件设计者按葫芦画瓢搬来图纸设计的电路,根本不知道这个电容的参数是多少而贴上去的大电容,能产生锯齿波不触发故障,应该是远大于1nF的容量。从这个角度可以理解有些国产变频器虽然说明书上有SC等的驱动故障代码,但是使用者可能永远没有看到出现这故障,出现的故障都是炸模块,这种现象在某些品牌上是个事实。
[此贴子已经被作者于2015/12/27 15:21:34编辑过]

这样是不是现在很多变频器的故障会提高了?
喜欢一句广告语:世界再大,也大不过我35码半的脚步。但是我的世界里,如何才能追到那
逝去的青春年华?
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发表于:2015/12/27 18:09:39
#5楼
sbkkan朋友从专业的角度,论述了我感到疑惑的问题,谢谢!
此电容常规(一般变频器)取470P,手册中给出的参考是100P。取小时保护灵敏度过高,容易误停机。过大,像本例遇到的现象,则出现保护迟钝,甚至保护失灵的现象。从未测出电容异常这一结果来看,真的有可能是设计取值有误了。明天我测验一下,再向大家汇报。
还须说明一下,相当多的变频器,在OC报警后,是可以在6脚测到固定0V电平的,可能对信号的处理方式有些不同吧。
[此贴子已经被作者于2015/12/27 18:13:05编辑过]
咸庆信变频器维修专题博客:http://blog.gkong.com/blog.asp?name=xq%30%39%31%38%31
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发表于:2015/12/27 22:05:32
#6楼
咸工,我上面的说法是由不正确之处,很多单片机采用的是边沿触发中断,这种中断方式何时处理复位没有关系,只要再次发脉冲之前发一次复位信号就行,不存在重复触发中断,如果是电平触发的,就必须在响应中断时复位故障。
  关于这个电容的容量,芯片手册的说明里面是说的是100pF,对应的延时时间是2.8us,这个时间基本上和脉冲死区控制时间相等,太灵敏了,实际应用基本没有采用这样的参数。上面我说的锯齿波现象远大于1nf就是基于这个推算的,1nf的电容对应的延时是28us,如果发生你所说的现象,我就最有利的估计,你变频器的载波频率设置在10Khz,那么这个载频周期是100us,加速到50hz时最大脉宽基本等于100us,如果在100us之内都不能触发,那么这个电容的容量已经超过3.5nf的容量了。
  如果再改变条件,假如你是个大功率变频器,设置的载频基本都是在2KHz左右,那么要发生锯齿波现象,这个电容的容量要大于17.5nf的情况下才会发生这种锯齿波现象。
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sbkkan
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发表于:2015/12/27 22:15:20
#7楼
回复 #4楼 mengx9806
    我说的不是故障率高,有故障率都是正常的,但是某些国产变频器的故障大部分都是炸模块,这里是有硬件设计问题的,也有软件设计问题。
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发表于:2015/12/27 23:14:55
#8楼
咸工,建议看厂家的中文解释,或者百度的文章,里面有。
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发表于:2015/12/28 7:54:46
#9楼
这种小机率碰到,是得好好研究下的。

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