變頻器維修者必須樹立這樣的觀念：逆變模塊與驅(qū)動(dòng)電路在故障上有極強(qiáng)的連帶性。當(dāng)模塊炸裂損壞后,，驅(qū)動(dòng)電路勢(shì)必受到?jīng)_擊而損壞,；模塊的損壞也可能正是因驅(qū)動(dòng)電路的故障而造成。因而無論表現(xiàn)為驅(qū)動(dòng)電路或是逆變輸出電路的故障,，必須將逆變輸出電路與驅(qū)動(dòng)電路一同徹底檢查,。對(duì)主電路上電試機(jī)，須在確定驅(qū)動(dòng)電路正?！苷］敵隽芳?lì)脈沖的前提下進(jìn)行,。對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的檢修見本書第四章。

    檢查驅(qū)動(dòng)電路正常后,，將損壞逆變模塊換新,，才可以上電試機(jī)。

    整機(jī)裝配后的上電試機(jī),，是一個(gè)必須慎重從事的事件,。必須采取相應(yīng)的措施，保證異常情況出現(xiàn)時(shí),，新?lián)QIGBT模塊不至于損壞,。試機(jī)時(shí)，變頻器啟動(dòng)瞬間是最“要命的一個(gè)時(shí)刻”,，無一點(diǎn)防護(hù)措施下的匆忙上電,，會(huì)使新?lián)Q上的價(jià)值昂貴的模塊損壞于剎那間。以前所付出的檢修的努力不僅白廢了,，而且造成了更大的損失,，有可能使故障范圍擴(kuò)大了。有的維修人員炸過幾次模塊,，便對(duì)變頻器維修望而卻步了,。采取相應(yīng)的上電試機(jī)措施,，能基本上杜絕上電試機(jī)逆變模塊損壞的發(fā)生，只要細(xì)心一點(diǎn)的話基本沒有問題,。

    方法一：將逆變模塊的供電斷開,，其實(shí)電路中為連接銅排，拆去一段連接銅排,，即將三相逆變電路的正供電端斷開,。注意：斷開點(diǎn)必須在儲(chǔ)能電容之后！假定在KM之前斷開,，儲(chǔ)能電容上的儲(chǔ)存電量,，會(huì)在逆變電路故障發(fā)生時(shí)，釋放足夠的能量將逆變模塊炸毀,！連接簡(jiǎn)圖如下：

圖1  變頻器逆變回路的上電檢修電路接線一圖

    在斷開處串入兩只25W交流220V燈泡,，因變頻器直流電壓約為530V左右，一只燈泡的耐壓不足（故障情況下）,，須兩只串聯(lián)以滿足耐壓要求,。即使逆變電路有短路故障存在，因燈泡的降壓限流作用,，將逆變電路的供給電流限于100mA以內(nèi),，逆變模塊不會(huì)再有損壞的危險(xiǎn)。

變頻器空載,，U,、V、W端子不接任何負(fù)載,。先切斷驅(qū)動(dòng)電路的模塊OC信號(hào)輸出回路,，避免CPU做出停機(jī)保護(hù)動(dòng)作,，中斷試機(jī)過程（具體操作方法見博文《驅(qū)動(dòng)電路的維修》）,。上電后可能出現(xiàn)如下種情況：

    1、變頻器在停機(jī)狀態(tài),，燈泡亮,。三只模塊有一只上、下臂IGBT漏電,，如Q1和Q2,。此種漏電在低電壓情況下不易暴露，如萬用表不能測(cè)出,，但引入直流高壓后,，出現(xiàn)了較大的漏電，說明模塊內(nèi)部有嚴(yán)重的絕緣缺限,。購買的拆機(jī)品模塊有時(shí)候出現(xiàn)這種情況,?？捎门懦z修，如拆除U相模塊（Q1,、Q2）后燈泡不亮了,，說明該模塊已損壞。

    2,、上電后,，燈泡不亮，但接受運(yùn)行信號(hào)后,，燈光隨頻率的上升同步閃爍發(fā)亮,，說明三相逆變模塊中，出現(xiàn)一相上臂或下臂IGBT損壞故障,。如當(dāng)Q1激勵(lì)信號(hào)而開通時(shí),，已損壞的Q2與導(dǎo)通的Q1一起，形成了對(duì)供電電源的短路,。兩只串聯(lián)燈泡承受530V直流電壓而發(fā)出亮光,。

    3、上電后,，燈泡不亮,，接受運(yùn)行信號(hào)后，燈泡仍不亮,；用指針式萬用表的交流500V檔,，測(cè)量U、V,、W端子輸出電壓,，隨頻率上升而均勻上升，三相輸出電壓平衡,。說明逆變輸出模塊基本上是好的,，可以帶些負(fù)載試驗(yàn)了。

    4,、上電后,，燈泡不亮，啟動(dòng)變頻器后,，燈泡仍不亮,。但測(cè)量三相輸出電壓，不平衡,，嚴(yán)重偏相,。故障原因：a、某一臂IGBT管子內(nèi)部已呈開路性損壞,；b,、某一臂IGBT管子導(dǎo)通內(nèi)阻變大,，接近開路狀態(tài)了。對(duì)此故障的檢測(cè)方法如

    （1）,、讓我們掌握用直流電壓檔測(cè)量變頻器U,、V、W端子輸出電壓的方法,。當(dāng)變頻器輸出端子輸出三相平衡的交流電壓時(shí),，說明輸出電壓中不含有直流成分。換句話說,，此時(shí)指針式萬用表的直流500V檔所測(cè)得直流電壓值為零,。當(dāng)輸出偏相時(shí)，實(shí)質(zhì)是逆變輸出電路的某一臂IGBT導(dǎo)通不良或呈開路狀態(tài),，致使該相輸出為正或負(fù)的半波輸出,，或者該相輸出的正、負(fù)半波不對(duì)稱,，輸出電壓中出現(xiàn)了直流分量,。一臂IGBT為開路（斷路）狀態(tài)時(shí)，則為純直流分量了,。此時(shí)用萬用表直流500V檔測(cè)量,，可得出如下結(jié)果：假定測(cè)量U、V之間無直流電壓,，但測(cè)量W,、V和W、U之間有直流電壓值出現(xiàn),，說明W相模塊不良,。若為紅筆搭W相，表針正偏轉(zhuǎn),，測(cè)說明W相下臂IGBT（Q6）導(dǎo)通不良或沒有導(dǎo)通,；若黑表筆搭接W端子表針為正偏轉(zhuǎn)，則說明U相上臂IGBT（Q5）導(dǎo)通不良或沒有導(dǎo)通,。

    也可以換一種測(cè)量方法,，直接測(cè)量U,、V,、W三個(gè)輸出端子對(duì)P、N之間的電壓值,。仍用直流500V檔,。由分析可以得出結(jié)論：當(dāng)U相的上、下臂IGBT管子Q1,、Q2完全正常地對(duì)稱導(dǎo)通時(shí),，在U端子形成了“等效的”對(duì)直流供電530V的分壓,，U端子P、N兩點(diǎn)都能測(cè)出二分之一的530V直流電壓,，即260V左右的直流電壓,。而異常狀態(tài)下，可得出這樣的測(cè)量結(jié)果,，如P,、U之間所測(cè)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于260V甚至等于530V,，說明Q1內(nèi)部斷路或?qū)ú涣?；若?/span>U,、N之間所測(cè)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于260V甚至等于530V,，則說Q2內(nèi)部C,、E之間斷路或?qū)ú涣?，不能形成?duì)530V的“正常分壓”而使U相直流電壓升高,。

（2）,、下述的測(cè)量方法,，也為一有效方法,。修復(fù)一臺(tái)37kW東元變頻器，檢查為逆變模塊損壞,，型號(hào)為CM100DU-24H,。購得一塊相同型號(hào)的模塊，走了一遍脫機(jī)測(cè)量的所有“程序”,，確認(rèn)模塊無問題后,，裝機(jī)上電試驗(yàn)。三相輸出電壓很不平衡,，徹底檢查驅(qū)動(dòng)電路確認(rèn)無故障后,，按下圖2-6（簡(jiǎn)化圖）接線方式測(cè)量出新?lián)Q模塊導(dǎo)通內(nèi)阻變大，換新模塊后故障排除,。

圖2 變頻器逆變回路的上電檢修電路接線二圖

我國的動(dòng)力和居民供電,，一般采用三相四線制。N為中性線,，也稱為零線,。注意！變頻器直流回路負(fù)端常常標(biāo)注為N,，與三相供電的中性線不是一碼事,，在圖中以N*（中性線）相區(qū)分。有的電工老師弄混了,，以為變頻器中的N點(diǎn)是與三相供電的N線相連的,，連接后，一上電,，整流模塊就炸飛了,。

將三相U,、V、W輸出端對(duì)三相供電的零線（N*）測(cè)量（用指針式萬用表直流500V檔）,，U相,W相直流成分為零.而V相約有300V的直流負(fù)壓,。由此判斷：V相下管導(dǎo)通良好，而上管導(dǎo)通不良,，兩管輸出的正,、負(fù)半波不對(duì)稱，致使V相對(duì)零線有負(fù)電壓輸出,。而V相上管,，恰巧就是新?lián)Q上的模塊。另購一只CM100DU-24H更換后,，三相輸出正常,。模塊的故障，為內(nèi)部輸出管C,、E極間導(dǎo)通內(nèi)阻變大,。說明了一件事，即使是細(xì)致測(cè)量后,，認(rèn)為是好的逆變模塊,，也不能百分之百斷定就是沒有問題的。萬用表的測(cè)量判斷能力畢竟是有限的,。對(duì)接入電路上電后反映出的問題,，不要存有先入之見，認(rèn)為模塊不可能是壞的,，從而造成對(duì)故障的誤斷,，使檢修走入彎路！

    串接燈泡上電檢查逆變電路,，對(duì)絕大部分變頻器是適用的,，因燈泡的限流和指示作用，帶來了檢修上的很大方便,。但例外,，也讓我碰到了，在檢修一例安川55kW變頻器時(shí),，上電試機(jī)時(shí)倒把我搞懵了,。安川616G3型55kW變頻器的主電路見下圖：

圖3  安川616G3型55kW變頻器主電路圖

[故障實(shí)例]：

在圖3中DKD*點(diǎn)串入兩只燈泡，上電,，燈泡不亮,，是對(duì)的,，我松了一口氣,；按操作面板啟動(dòng)變頻器,，燈泡變?yōu)檠┝粒牧?，輸出模塊有短路現(xiàn)象,！這是我的第一判斷。停電檢查模塊和驅(qū)動(dòng)電路,，均無異常,。回頭查看電路結(jié)構(gòu),，在拆除掉MS1250D225P和MS1250D225N后,，啟動(dòng)變頻器后燈泡不亮了。測(cè)空載輸出三相電壓正常,。這兩只元件與外接10Ω80W電阻,，提供了約百毫安的電流通路，使25W燈泡變?yōu)檠┝?。安川與臺(tái)灣產(chǎn)東元大功率變頻器,，IGBT上往往并聯(lián)有MS1250D225P和MS1250D225N等元件，內(nèi)含電容,、二極管元年,，與外接電阻元件一件構(gòu)成了IBGT的保護(hù)電路，是為抑制尖峰電壓,，提供IGBT的反向電流通路來保護(hù)IGBT安全的,，以幾十瓦的功耗的犧牲換來IGBT管子更高的安全性，這是安川變頻器的模塊保護(hù)電路的特色,。

    變頻器空載啟動(dòng)后,，由于MS1250D225P和MS1250D225N等元件的關(guān)系，逆變電路自身形成了一定的電流通路,，并非為逆變模塊不良造成,。該機(jī)是一個(gè)特例。有了電流通路,，也并一定是模塊已經(jīng)損壞了,，觀察一下，是不是有哪些元件提供了此電流通路,？當(dāng)新鮮的經(jīng)驗(yàn)固化成思維定式,，對(duì)故障的誤判就在所難免了。

    方法二：因燈泡的降壓作用,，雖有一定的輸出電壓,，但幅值較低（模塊相關(guān)電路取用了一部分電流），不能滿足對(duì)三相輸出電壓的檢測(cè)和判斷要求，變頻器有可能報(bào)出“輸出異常”等故障,，采取保護(hù)停機(jī)措施,，由此引出了上電檢修方法二，見下圖2-8（簡(jiǎn)化）圖：

圖4  變頻器逆變回路的上電檢修電路接線三圖

    將串聯(lián)燈泡拆除,，串入一只2A玻殼保險(xiǎn)管,，上電檢檢測(cè)圖2-7安川變頻器主電路的U、V,、W三相輸出電路,，無直流成分，輸出三相電壓平衡,。將切斷的OC信號(hào)回路恢復(fù),，將U、V,、W輸出端接入2.2kW三相電動(dòng)機(jī),，進(jìn)行頻率增減和起、停操作,，表現(xiàn)良好,，機(jī)器修復(fù)。

第三節(jié)   上電檢修方法三

     逆變輸出電路,，在無防護(hù)措施下的高電壓供電情況下,，帶電狀態(tài)（尤其是啟動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)），嚴(yán)禁測(cè)量觸發(fā)端子G1,、E1—G6,、E6，搭筆即由表筆引線引入干擾,，使IGBT誤觸發(fā),，對(duì)電源形成短路而炸毀！用示波器的探頭檢測(cè)也不可以,！將驅(qū)動(dòng)板脫開逆變電路后,，單獨(dú)檢修驅(qū)動(dòng)板時(shí)，可對(duì)六路輸出脈沖進(jìn)行檢測(cè),。一旦連接好主電路,，在無限流降壓措施下，不可貿(mào)然搭筆測(cè)量,！且記,！

    好像見過哪一本變頻器維修書籍，一位“專家人士”指導(dǎo)讀者在變頻器整機(jī)正常連接和啟動(dòng)狀態(tài)下,，檢測(cè)觸發(fā)端子上的激勵(lì)電壓和波形,，簡(jiǎn)直是膽大妄為，胡扯一通！

    上電檢修前,，一定要檢查逆變模塊的觸發(fā)端子的連線是否牢固,，無保護(hù)措施下，觸發(fā)引線的連接不良,，將導(dǎo)致模塊的炸裂,。故障機(jī)理見其它博文中的相關(guān)論述,。

    即使串入保險(xiǎn),，高電壓狀態(tài)下，不建議進(jìn)行激勵(lì)電壓（脈沖）的測(cè)量,，由此引出了上電檢修方法三,，低電壓供電條件下是可以測(cè)量激勵(lì)脈沖有無的。見下圖5：

圖6  變頻器逆變回路的上電檢修電路接線四圖

將逆變輸出電路供電正端P(+)斷開,，另行接入一個(gè)低壓直流電源,，如常用的S-100-24型24V100W的一體化儀用開關(guān)電源，或低壓線性電源,。因?yàn)榈碗妷汗╇?，且電源本身有輸出限流保護(hù)（電源本身的電流輸出能力也是有限的，這恰好是一個(gè)好處,，有了自限流功能）,，檢測(cè)逆變輸出電路，就變得非常安全了,?？膳浜蠝y(cè)量觸發(fā)端子上的截止負(fù)壓和正的激勵(lì)電壓，來判斷哪一相模塊或哪一臂IGBT管子異常,。

圖6這種接線與供電方式,，可以在啟動(dòng)和運(yùn)行狀態(tài)下，方便檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電路和逆變電路的工作情況,。

[故障實(shí)例1]：

接修一臺(tái)PI-18型11kW普傳牌變頻器,，開關(guān)電源電路、驅(qū)動(dòng)電路等全部檢測(cè)并修復(fù)后,，將新購逆變輸出模塊SKM75GD124D焊接到線路上,。保險(xiǎn)起見，先將逆變電路的供電正端斷開,，串接了兩只燈泡上電試機(jī),。上電，燈光不亮,，操作面板啟動(dòng)按鈕,，燈泡一閃，接著跳OC停機(jī)。此前,，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路已做了徹底的檢查,，對(duì)所購模塊也做了細(xì)致的測(cè)量。分析OC信號(hào)還是因逆變電路或驅(qū)動(dòng)電路故障而返回CPU的,，為檢查故障所在,，將串聯(lián)燈泡拆去，為逆變電路接入低壓直流24V電源,，開機(jī)檢測(cè),。

起動(dòng)變頻器，操作顯示面板上顯示輸出頻率正常,，測(cè)U,、V、W輸出交流電壓,，50Hz時(shí)電壓U,、V、W輸出電壓為13V左右,，且輸出幅度有周期性收縮現(xiàn)象,！但三相都有輸出，也不再跳OC故障,。曾檢測(cè)過正常機(jī)器,，當(dāng)逆變輸出電源供電為24V時(shí)，U,、V,、W端子應(yīng)為穩(wěn)定的18V左右交流電壓。測(cè)觸發(fā)端子上的六路激勵(lì)脈沖,，電壓幅度和電流輸出能力都滿足要求,。說明不是驅(qū)動(dòng)電路的問題。這一來有點(diǎn)意思了,，將24V電源換為200V直流電源后,，并串接2A保險(xiǎn)管。上電后啟動(dòng)變頻器,，還是跳OC,！并且串接保險(xiǎn)管熔斷！這一下故障徹底暴露出來了,。模塊有嚴(yán)重絕緣缺陷,！低電壓供電時(shí)尚不至于擊穿短路，能維持一定電壓輸出,，高電壓供電時(shí),，即形成較大的短路電流,，使變頻器報(bào)出OC故障。所購模塊可能為拆機(jī)品——復(fù)新模塊,。將情況向供應(yīng)商說明,，換一塊新模塊，裝機(jī)后故障排除,。

[故障實(shí)例2]：

一臺(tái)22kW泓筌機(jī)器,，逆變模塊供電串接的保險(xiǎn)斷掉，測(cè)量主電路未見其它異常,。一般情況下,，逆變電路供電電路中串接的速熔保險(xiǎn)管熔斷時(shí)，逆變電路中必定有一只或兩只IGBT短路了,?；蛘叻催^來說,，正是由于IGBT的短路才造成了保險(xiǎn)管的熔斷,。但該機(jī)器怎么測(cè)量逆變模塊，都是好的,。裝機(jī)后先將逆變供電送入24V,，跳EOCn，意為加速中過流,，電機(jī)側(cè)短路,。顯然逆變模塊或驅(qū)動(dòng)電路部分還有故障?？磥聿⒎侵皇菗Q上保險(xiǎn)那么簡(jiǎn)單,。嗬嗬，修過這么多變頻器,，還沒有哪臺(tái)變頻器保險(xiǎn)管燒過,，換上就好了的。

拆機(jī),，重新檢查驅(qū)動(dòng)電路板,，六路驅(qū)動(dòng)電路都工作正常。

裝機(jī),，還是將逆變供電接入24V,，上電跳EfbS，意為保險(xiǎn)絲熔斷,。拆除24V供電,，將原保險(xiǎn)端子用燈泡串聯(lián)代之，送電即發(fā)強(qiáng)光,。但停電拆掉觸發(fā)端子后,，單獨(dú)測(cè)量逆變模塊正常,。

又將逆變電路接入24V供電，啟動(dòng)變頻器,，當(dāng)頻率上升至5Hz左右時(shí),，仍跳ECOn。這一下倒拿不準(zhǔn)是模塊還是驅(qū)動(dòng)電路仍有問題,。

重查一遍驅(qū)動(dòng)輸出的正負(fù)電壓及電流,，均正常。判斷還是為逆變模塊不良,。索性將三只模塊全數(shù)拆下,，放到工作臺(tái)上與驅(qū)動(dòng)板一起送電檢測(cè)。上電后,，檢測(cè)V相上臂IGBT觸發(fā)端子的負(fù)壓偏低,，約2V左右（正常時(shí)約7.5V）。與驅(qū)動(dòng)電路脫開觸發(fā)端子后,，測(cè)驅(qū)動(dòng)板輸出負(fù)壓恢復(fù)為正常值,，插上模塊觸發(fā)端子，負(fù)壓又降低,。證實(shí)該模塊確實(shí)已經(jīng)損壞,，內(nèi)部IGBT管子的G、E極已經(jīng)漏電,。換新模塊后,，故障修復(fù)。

變頻器空載試機(jī)正常后,，應(yīng)將所有解除的保護(hù)電路恢復(fù),，進(jìn)一步帶載試驗(yàn)，限于條件,，維修部?jī)?nèi)如果沒有三相動(dòng)力電源，則只有帶輕載試驗(yàn)了,。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),，一般輸出電流達(dá)5A左右時(shí)，模塊內(nèi)部缺陷也是能暴露出來的,。用燈泡作假負(fù)載的電路見下圖7,。將三只同功率的燈泡連接成星形，每只燈泡承受最高電壓恰為220V左右,?？芍苯咏佑谧冾l器的U、V,、W三個(gè)輸出端,；如果接入小功率三相電動(dòng)機(jī)試機(jī),，后者的試驗(yàn)效果要好一些。

圖7  變頻器負(fù)載燈泡連接電路圖

    變頻器裝機(jī)完畢后,，空載和輕載（試機(jī)）后,，一般問題都能暴露出來，但逆變模塊的輸出內(nèi)阻變大,，不易檢測(cè)出來,，所以應(yīng)盡可能地接入電動(dòng)機(jī)試機(jī)，才能使返修率最低,。

    接入電動(dòng)機(jī),，使輸出電流達(dá)到5A左右。三相電壓與電流都有較好的平衡度,，電機(jī)在整個(gè)頻率范圍內(nèi)運(yùn)行平穩(wěn),。變頻器修復(fù)，可以交付用戶使用了,。

    如果電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)有明顯跳動(dòng),，發(fā)出“喀楞喀楞”的聲音，測(cè)量輸出三相電壓不平衡,，偏相嚴(yán)重,。用指針式萬用表直流500V檔,，測(cè)量哪一相直流電壓最高,，該相模塊不良，導(dǎo)通內(nèi)阻變大,，須予更換,。此一試機(jī)過程，可測(cè)驗(yàn)出逆變模塊導(dǎo)通內(nèi)阻變大的故障,。