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【话题】2023年大功率变频器维修案例二三例 ——之1(20240318)

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发表于:2024/3/16 9:53:45
#0楼
1.维修美国瑞恩RELIANCE变频器的疑难杂症一例浅谈

作者 郡控王工

附件 4.jpg
特灵中央空调机组(白色的部分就是瑞恩四象限变频器,新的已经不是瑞恩产品了)

(RELIANCE)瑞恩的产品修得不多,从我手里就只打磨过直流调速器和变频器。伺服器也有,(RELIANCE)瑞恩的驱动,也大多随设备进口配套过来的。今天我要说的这台大功率变频器,是美国特灵(TRANE)中央空调的压缩机驱动变频器,4象限560kw的RELIANCE瑞恩变频器,型号是LF200900CCP,我查了下这种系列好像属于定制品,无单独的经销商渠道。关于这种变频器,以前我写过一篇维修四象限变频器的文章,还拿它专门做过案例。
年初的时候,一个中央空调服务商给我打电话,说有一台罗克韦尔的变频器需要维修,然后发了一堆照片过来,他在电话里说:都检查过了,维保相邻的设备,工人不小心把制冷液溅到变频器里去了,进线侧炸了模块,希望我现场看看报个价,我便驱车去了一趟现场。我以前维修过一些四象限变频器,四象限这种东西,逆变部分坏了相对好修,整流部分坏了,维修反而有一定的技术含量。四象限变频器的整流部分,管进也管出,动态大,原理极其复杂,能玩转逆变部分的维修,不见得您就能够玩转整流部分的维修。看了现场,我详细地了解了故障的经过。
也知道变频器其实已经被人修过了,到我这里,已经有两个同行选择了放弃。
客户希望现场维修,原因是:拉走维修的话,泄放冷媒和抽真空,工作量就不小。我说:四象限变频器比较复杂,只能拆走维修,但进线测的滤波柜不用拆,(四象限变频器没有滤波组件,是无法接电试机的)。至于测试,我自己回公司想办法。
客户问,维修成功几率多大?
回答:主芯片没坏的话,80%+的成功率肯定是有的,但做维修这事,我也不敢保证100%,维修期也需要一个礼拜!客户和数据中心管理层商量了以后,答应了我的要求。

附件 瑞恩四象限变频器.jpg
瑞恩四象限变频器图片

(RELIANCE)lf200900ccp这种变频器,变种于AB罗克韦尔700系列,外表看着简单,实则复杂。瑞恩这个品牌,之所以我们见得少,这主要是与它被卖来卖去有关。瑞恩最先也是独立的电气制造商,出过一些优秀的产品,先是被罗克韦尔并购,然后07年罗克韦尔又把他,卖给了美国另一个电气大佬堡德BALDOR公司!不错,就是那个大家常常在市场上见到的伺服品牌,穿黄色马甲的伺服器。所以瑞恩和堡德,终究起来,也算是兄弟关系了。
像这种冷门的机子,配件市场上,Lf200900ccp的板子是不好找的(当然可以找罗克韦尔的替换),即使有,也是天价!冷门机子的维修,算得上真正的芯片级维修工作。任务是承设备接下来了,压力也随之而来,主要是这个中央空调的使用方,是一个网络数据中心,中央空调是保障性设备。机房蔚为壮观,成千上万个服务器一起工作,如果由于过温引起宕机,可不是闹着玩的!后果很严重。数据中心对保障性设备的要求有多高呢?就拿供电电源来说,一般两路供电电源就是重点单位了。这里四路电源,两路不同线路供电,一路发电机组待命,一路大型usb。我接手维修的第二天,数据中心管理方,中央空调的服务人员和租赁商就派员进驻我的维修场地,表面上,他玩他的游戏,我做我的维修。实则搞得我压力山大。做工业设备维修二十年,我也见过一些高大上的东西,但真的派几个人现场督促进度的,我也是头一遭。

附件 瑞恩铭牌.jpg
铭牌(匹配美国特灵中央空调压缩机)

瑞恩变频器,采用英飞凌三单元450a的模块,并联输入输出。大功率变频器的并联驱动,有两点必需强调:1.驱动电流 (这和驱动电路设计有要求);2.驱动逻辑保护。同行们可能会说,IGBT的驱动都是电压驱动型的,SCR才是电流驱动呢。这话不错,但驱动电流是一个带载的重要指标,大功率模块内部其实也是并联触发的,数量多了,对驱动电流自然就有要求。而多路并联,相互干扰在所难免,一个小小的干扰问题解决不好,都可能让你的模块炸机。2.逻辑控制,关于驱动的逻辑控制,很多同行可能都发现过,一般大功率并联电路,驱动光耦的初级,很多都采用初是互锁型电路+次级触发取样电路的设计,来保证触发的逻辑关系绝对正确。什么是互锁型呢?就是上下桥无法同时触发,再加上输出端的检测,就可以构成非常安全的驱动电路。
实际维修中,(RELIANCE)瑞恩的触发板,还有空载钳位电路的。这个电路的作用就是:当母线电压正常供给的时候,由于电位差的关系,取样电位钳位截止的。当母线电压没加上模块的时候,这个电路无法驱动。模块的G/E驱动电位,静态正常,动态怎么测都不正常,且光耦次级过流。这个奇特的电路设计,困扰了我一个上午,明明桌面测试一切正常,只要装机触发,波形就严重失真!后来拆板绘图分析,终究搞懂了人家的设计。(RELIANCE)瑞恩的前级驱动,照搬了罗克韦尔四象限变频器的设计,逻辑互锁,电流检测,电压检测,最终都归结到初级驱动部分上来,七转八转的非常复杂。
我的维修经验是,查芯片PDF,认真研究其真值表,该屏蔽的屏蔽,该断开的直接断开,然后上电,直接从排线源头触发驱动。这样,如果通路正常了,芯片大至也是正常的。再反过来研究控制关系,可以起到事半功倍的效果。
由于有以前积累的经验打底,三天后,我让这台变频器转了起来,总算松了一口气。三拨人看见我加班加点,还带了电机试载,都确认维修成功无疑,便拉走变频器,只等上机。可我没料到的是,更大的梗还等着我呢。唉,玩烙铁这活,有些故障,让人始料未及!

附件 瑞恩驱动板.jpg
瑞恩变频器驱动板图片

数据中心的制冷机房,是四台机组,两用两备。第一次试机一切正常,第二次由于天气转凉,运营单位为了节约电费,只开一台机组制冷,故障就出现了。事情是这样:开机制冷机组前半段加载顺利,且线性,当电流急速顶到700a以上的时候,变频器就会报警:三相输入电源故障停机!
我当时听了这个情况,也是一头雾水,都正常运行了,这是什么鬼嘛!去现场,先调试,发现可以调整进线测数据让制冷机组达到预设的温度值(机组压力),但加速不线性,有时运行几个小时,有时运行十几个小时,上位机会报警停机,显示:喘震故障!奇怪的是变频器上不出现故障。大型机组,都对喘震有着极高的重视,喘震可以让设备发生很多连带的问题甚至报废,所以这个故障是无法复位的。鉴于变频器无故障报警,只能重新上电开机,发现变频器电流只要达到700a以上,变频器就又报:三相电源进线故障停机。
维修一时找不出头绪。只能让客户先启动两台设备用着。回来思考了两天,如鲠在喉。中央空调服务商也没闲着,为了判断上位机会不会有问题,带了特灵代理商的技术人员过来确认,技术人员说是变频器的问题,事情又回到了我的头上。经过仔细的分析,问题还得靠现场解决。这次我带了一个帮手,目的是让他帮我看进线测的电流表,我自己监视变频器三相电流反馈值,两人两个地方,确认电流显示是否一致。一样,可以确定电流监测是正确的。
别说,还真给我看出了问题,当进线S相电流超过450安的时候,开始和另外两相R/T拉开距离,随着电流的增加,进线测电流相差高达70安以上!这样肯定会报警了!困惑我的第二个问题是,为什么调整整流参数,就可以不报警呢?仔细研究说明书发现,(RELIANCE)瑞恩这个变频器,因为走通讯,专门匹配了一张总线板卡,自带存储器,每次上电默认现场总线数据复位。也就是说,我调整整流部分参数(相当于强制平衡了进线测供电电源),变频器可以不报警,但上位机实际监测,认为出了故障,大电流的时候,三相电流相差太大,而三相不平衡就会引发喘震故障。所以就发生了上位机报警而变频器不报警的错位现象,也像极了上位机出现问题,引发维修误判。而每次上电,瑞恩变频器因为默认现场通讯卡数据,我修改的数据就随之变回原来的参数,没有那些数据平衡进线测电源,变频器每次上电重启,就又会报三相进线故障了。
搞清楚原理,事情就有了解决的办法。
我的判断是:1故障出现在三相检测电流电路,霍尔或运放电路;2.三相进线取样电路,这可以排除外部进线电压的热中继继电器,取样板卡上查找问题。事实证明我的判断基本正确,经过跟电路板,最终发现主板上电流运放上负反馈电阻有变质的嫌疑,更换,第四次现场试机,变频器可以快速加载到800a,而三相输入平衡。维修终于告一段落。
[此贴子已经被jint于2024/3/19 9:26:42编辑过]
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发表于:2024/3/18 10:51:44
#1楼
厉害,学习了表情表情
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发表于:2024/3/18 11:26:21
#2楼
大师威武!
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发表于:2024/3/19 8:57:53
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维修大佬
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kazefsh
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发表于:2024/3/19 13:00:45
#4楼
现场监督牛逼。不过如果你的客户是极氪,可以要求晚上9.赶到现场,然后凌晨2点开会。
数据中心应该是精密空调,就是冬天也能制冷。华为好像也有。
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发表于:2024/3/21 11:07:05
#5楼
大功率的,价格不低。
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