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施耐德大功率变频器维修分析

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jint 管理员
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发表于:2020/10/21 9:09:34
#0楼
首先我要说的是:我不是专修施耐德产品的,我所说的一些观点,只是我个人的对比发现,可能也有理解不准确的地方,希望引起更多高手探讨,此是目的。

01.谈谈施耐德变频器

谈到施耐德变频器大家都有点脑壳疼,但它又是我们干工控维修不得不面对的品牌。施耐德变频器在硬件方面还是没得说,舍得用料,也喜欢把电路复杂化。

别家品牌的pcb板绝缘漆,大抵是喷涂上去,而施耐德的板卡绝缘漆简直就是浸上去了,当使用了一定年限后,绝缘漆经过板卡发热烘烤,可以用坚如磐石来形容。

附件 1.jpg

如果是绝缘漆的问题,倒不至于难住维修人员,主要还是电路复杂。就拿atv71(大功率)的电源板来说,设计就别具一格。

一般变频器的电源,都采用并联逆变技术,施耐德却采用串联逆变技术,维修难度完全高一个量级。别人家一张主控板加一张驱动板就搞定的通路,到施耐德这里还有张马达控制板(取样,逻辑运算交给马达控制卡来完成),显得非常的繁杂。我要吐槽的就是,马达控制卡的屏蔽层既不是N极也不是GND,而是母线的中点电压,对于毛手毛足的维修人员,稍有不慎就要付出非常大的代价。

作为业界技术大拿,法国人有自己的理解和表达,我对硬件浅显的理解是:元器件使用数量越少越统一,对产品质量就越容易把控!施耐德却做到了结构复杂,但性能同样稳定,这就是人家了不起的地方。

Schneider的工控产品线很长,只要关于电/控的问题,他家几乎都有完整的解决方案。拿小功率变频器来说,施耐德是欧美品牌中比较厚道的,不追求极致,皮实耐用是第一宗旨,过载能力也十分惊人,当然价格也就不是那么亲民。但单谈价格,就显得有些耍流氓了,价格也是两面性的,一分钱一分货的道理大家还得承认。产品江湖嘛,靠忽悠是打不下品牌的,贵有贵的道理!

02.施耐德大功率变频器电路分析

今天我要说的是施耐德大功率变频器的预充电电路板,板卡代号:pn072139n902-904系列板件。修变频器的都知道变频器有预充电电路,这个电路可简单也可复杂。简单的见ABBacs550壁挂变频器电路,复杂的见ab1336大功率变频器。施耐德的预充电电路,说不上最复杂,当然也不简单。下面就来分析一下法国人的设计思路。见图:

附件 2.jpg

?我接到过很多电话,都是咨询施耐德atv61/71大功率变频器报警CRF故障。小功率的简单,无非就是充电电阻和继电器的问题;大功率的有上图这张充电控制板,当然就复杂一些。注意的是,施耐德大功率变频器一般配套一个直流滤波电抗器,用以清洁电源的干扰。这个电抗器介于可控硅p+极输出和蓄能电容之间,维修时直接短接就是,如果这条线没短接,母线上没有电压,同样也报CRF这个故障。

施耐德atv61/71变频器,从上电到预充电是这样完成的:三相交流上电——电源板上二极管整流供电——电源工作——主控板自检完成——发出一个充电指令,驱动光耦PC2——充电板上芯片hd64f3664fy芯片37足低电平,驱动脉冲发生,可控硅开始工作。

03.施耐德变频维修

一、主要接口

1.hd64f3664fy是瑞萨电子的16位单片机,里面是带程序的。


2. CN7A插口是主控板指令插口,这个指令主控板自检通过后发出,大约延时2s左右。


3. CN2A这个条排线有4种功能。1.2针=故障检出。3+/4-针是充电驱动板+15v供电。5+/6-针是母线电压经过减压后输入,到单片机的电压不超过5v。7/8/9针是三相输入电压减压输入,幅度不超多5v。


4.CNL1G对应u相可控硅;CNL2G对应v相可控硅驱动;CNL3对应w相可控硅。

二、工作原理

变频器上电完成自检后,主控板便发出一个高电平,经过充电驱动板上的光耦(pc2隔离,cpu的37足得到一个低电平,这时脉宽震荡信号开始形成。但这个震荡信号必须配合cn2a插口的R/S/T三相正向脉冲工作,R/S/T经过max494整形放大后,变成正向触发脉冲,这个脉冲相当于一个同步开关,融汇上cpu自身所产生的脉宽信号,分别从CPU 11/12/13足发出,经过电流放大(可控硅触发都是电流驱动),驱动可控硅的的G/K触发足通断。当三个驱动信号依次完成触发,完成一个正向整流周期。

三、关于取样脉冲信号

简单的可控硅整流电路,是不含脉宽信号直接控制可控硅去了。含脉宽信号是为了将直流电压由低到高,逐渐导通,完成充电。那么,为什么可控硅整流电路,都需要从输入供电端取同步脉冲呢?

原因就是:交流电是由正负180度的周期组成的,只要是整流电路,不管你用正半周或者负半周,都只能取拾半波的电能。电这个东西,又不可目测,你怎么知道现在是正半波还是负半波呢,这个时候同步头就显得尤为重要了。打个比方,本来该正半周导通的,你却在负半周的时候导通,这样不但取拾不到电能,还要炸模块的(笑)。

四、故障检出

整流过程完成,那主控板怎样判断三相整流部分是否都正常工作呢?这有两个标准:1.三相电压输入脉冲;2.母线电压。

根据上面描述,我们知道,R/S/T进线电压,必须有同步脉冲到充电驱动板的,过程中不管那相没有同步脉冲,CPU就认为该相无供电!充电板的cpu也无法输出同步的驱动脉宽信号。母线电压:如果变频器待机状态,母线变化还不明显,但一旦加载缺相,母线下降就很明显,这是第二个判断点。有了这两个判断依据,cpu14足就会发出不同的脉冲,驱动电源板上的隔离光耦。

充电板实测:正常的时候,14足脉冲频率50hz左右,当缺相发生,或者母线电压波动过大的时候,输出频率大于50hz,频率自动升高,主控板报警出现。

附件 3.jpg

五、屏蔽

问:在实际维修中能不能屏蔽这个报警?

答:能够的,但前提是整流电路能正常工作,然后弄清楚故障检出是频率反馈还是数字反馈就可以了。检出毕竟只是检出,哪怕你人为的操作,只要满足了条件,程序认为逻辑正常,就可以开始工作。就像三菱变频器的脉冲检出风扇,在电路板上倒推几步原理,不也一样可以屏蔽嘛。
[此贴子已经被作者于2020/10/21 9:41:18编辑过]
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发表于:2020/10/21 11:09:04
#1楼
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lvpretend
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发表于:2020/10/21 12:08:02
#2楼
我感觉,只要是欧洲的变频器,电路设计都有点奇怪,都会脑壳痛!至于大流氓就是买买买,在变频器技术领域远不及ABB、西门子、丹佛斯、安川、三菱,我觉得台达他都干不过。
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发表于:2020/10/22 9:33:26
#3楼
   拜读了,很有价值的一篇维修技术文章。
雷电
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发表于:2020/10/22 16:39:28
#4楼
写的很好,谢谢分享
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发表于:2020/10/23 11:42:16
#5楼
回复 #2楼 lvpretend
三菱:你是在明示我?

施耐德:是的!

三菱:有钱了不起啊?

施耐德:对不起,有钱就是可以为所欲为!

楼主不给我三菱面子啊!
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woshigoutou
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发表于:2020/10/25 16:26:44
#6楼
太深奥了,维修价值很高的一篇文章。
此帖发自手机工控论坛
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发表于:2021/4/23 17:26:26
#7楼
回复 #1楼 szh123456
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发表于:2021/4/28 13:41:00
#8楼
施耐德的整流控制不好改,主要是芯片带程序不说,检测还采用脉冲取样!纯数字取样的话,早就被维修人员屏蔽了。对付大功率且设计清奇的驱动,可以用abbacs800大功率的那张整流电路板走天下。
[此贴子已经被作者于2021/4/28 13:44:29编辑过]
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