變頻器常見硬件故障維修指南
本文主要介紹了英威騰低壓變頻器的一些常見硬件故障的分析，判斷，檢修思路及方法。要求使用者對變頻器原理圖及信號流程有一定的了解。由于水平有限，文中錯誤之處在所難免，懇請各位同事批評指正。
變頻器的工作原理
整流橋——由整流二極管所構成。一般由三相全波整流橋構成，對工頻三相交流電源進行整流，給逆變電路和控制電路提供直流電源。
直流中間電路——由大容量的電解電容構成。對整流電路的輸出波形進行平滑，提高直流電源的質量，同時儲存、吸收能量。
逆變橋——由可控的半導體器件構成，目前主流是IGBT。在控制電路的控制下，將直流電源轉換為頻率、電壓均可任意調(diào)節(jié)的交流電源，實現(xiàn)對電機的調(diào)速控制。
控制電路——根據(jù)用戶指令、檢測信號，向逆變橋發(fā)出控制脈沖，控制變頻器的輸出。同時檢測外部接口信號，變頻器內(nèi)部工作狀態(tài)等，以及進行各種故障保護。
維修中常用的十個維修方法
①看：看故障現(xiàn)象，看故障原因點，看整塊單板和整臺機器；
②量：用萬用表量懷疑的器件，虛焊點，連錫點；
③測：測波形，上工裝測單板；
④聽：繼電器吸合的聲音，電感、變壓器、接觸器有無嘯叫聲；
⑤摸：摸IC、MOS管、變壓器是否過熱；
⑥斷：斷開信號連線（斷開印制線或某些元器件的管腳）；
⑦短：把某一控制信號短接到另一點；
⑧壓：由于板件虛焊或連接件松動，用手壓緊后故障可能會消失；
⑨敲：此辦法對判斷繼電器是否動作有較好效果；
⑩放：在拆卸單板或量電阻阻值前要先把電容的電放掉。
（注：下文所有測試數(shù)據(jù)結果均是由APPA101型萬用表測得。）
通電前的重要步驟
判斷主回路是否損壞。用萬用表二極管檔，黑筆接“+”，紅筆分別接R、S、T、U、V、W，如果值都為0.3－0.5V左右則說明整流、逆變的上橋是好的；反之，紅筆接“—”，黑筆分別接R、S、T、U、V、W，如果值為0.3－0.5V左右說明整流、逆變的下橋也是好的。如果所測值相差很大或是嚴重不平衡則說明模塊某相已經(jīng)損壞，此情況千萬不可上電。
在判斷主回路正常后一般情況下就可以進行上電檢查了，由于變頻器本身內(nèi)部電路比較復雜加之保護電路較多，在某些情況下這些電路極易發(fā)生故障導致變頻器報相關故障。
變頻器各種故障代碼的檢修思路及方法
1、逆變單元故障（OUT）
此故障包括OUT1、OUT2、OUT3，它們分別代表逆變單元U相、V相、W相故障。此故障一般只出現(xiàn)在驅動光耦使用PC929的機器中，代表驅動板有1270系列、1290AV03、1250AVS系列、1258AVS系列等。
【檢修思路】OUT故障一般分有上電跳OUT；運行跳OUT；帶載加載跳OUT。此原因一般都是因為檢測電路檢測到逆變管VCE電壓異常輸出告警信號，當控制板檢測到此信號后馬上停止驅動輸出并顯示出故障代碼。當然不排除因保護電路本身異常導致的誤保護。值得注意的是在某些情況下會因為開關電源輸出不穩(wěn)定影響驅動電路供電導致機器無規(guī)律跳OUT故障，如因散熱風扇啟動電流過大，每次運行風扇啟動瞬間即跳OUT。檢修時需注意區(qū)分。
（1）對于上電跳OUT故障：此問題一般都是因為保護電路本身不良或者驅動部分，模塊門極有明顯的短路、斷路情況。可以通過屏蔽相應相OUT保護信號判斷。如果屏蔽后其它一切正常，則說明問題是因保護電路本身不良引起。屏蔽后運行，如果有三相不平衡，則說明驅動電路或者模塊有問題。
（2）對于運行跳OUT故障：此問題一般都是驅動電路和模塊本身不良引起。首先可以用萬用表電阻檔測試驅動電路相關部位及模塊門極有無明顯短路、斷路現(xiàn)象。屏蔽相關相OUT保護信號運行，測試驅動波形是否正常（無示波器時可使用萬用表交流電壓檔對比測試各路驅動波形）。重點關注波形的形狀、幅度、死區(qū)時間等，最后檢測IGBT是否損壞。對比其它相測試驅動門極結電容是否正常（萬用表電容檔）。
（3）對于帶載加載跳OUT故障：此情況相對前兩種來說檢修難度稍大。首先，檢測保護電路本身是否有元件性能不良。正確檢測前提下，對懷疑有問題的二極管、貼片電容采取替換法代換之（注意判斷控制板上OUT信號檢測電路是否正常，可用替換法）。第二，對比檢測驅動電路驅動光耦供電是否正常，門極驅動電阻是否變值。第三，不加載測試驅動波形是否正常。最后仔細判斷，測試IGBT本身是否有問題。
2、電流檢測故障（ITE）
此故障相對比較簡單，一般都是電流檢測電路發(fā)生故障導致。目前公司主要使用的電流檢測電路有兩種形式：霍爾傳感器檢測和7840光耦隔離檢測。
（1）霍爾傳感器檢測：對于使用霍爾傳感器的電流檢測電路上電跳ITE故障只需測試關鍵點電壓即可判斷出故障部位。
【霍爾好壞判斷】在霍爾±15V供電正常的情況下，霍爾的信號輸出腳靜態(tài)（不帶載）電壓應為零，如異常則說明霍爾損壞。
【運放電路檢測】目前公司所采用的運放IC型號為TL082，其內(nèi)部包含兩路獨立運算放大器，1腳，7腳為輸出腳，4腳，8腳為±15V供電腳，2，3，5，6腳為信號輸入腳。正常情況下，TL082輸出腳靜態(tài)（不帶載）電壓為零。
（2）7840光耦隔離檢測：7840光耦隔離檢測后級同樣使用TL082，檢測方法同前。
【光耦7840的檢測】7840光耦熱冷端分別有一組5V供電，實際檢修中發(fā)現(xiàn)熱端的5V供電較容易出現(xiàn)故障導致跳ITE。該5V電源是由相應相的驅動電源通過78L05穩(wěn)壓后加到7840的1，4腳。其中7840的2，3腳為檢測信號輸入腳。5，8腳為冷端5V供電腳（跟控制板5V為同一電源）。6，7腳為信號輸出腳，靜態(tài)電壓（不帶載）為2.5V。若檢測到5，6腳電壓輸出不平衡，一般都為熱端5V供電異常或7840本身損壞。值得注意的是：7840熱，冷端的5V供電非開關電源開關變壓器同一繞組提供，所以在檢測電壓時注意正確選擇接地點。
下圖為1240AV08驅動板U相電流檢測電路。V，W相與之相同。
（3）主控板問題導致的ITE故障：主控板上涉及ITE故障的電路較簡單，元器件較少。維修時只需測試相關檢測點的靜態(tài)電壓即可判斷。
正常情況下，主控板上的Iu，Iv，Iw三個檢測點的靜態(tài)電壓為零，若不為零則檢測排線是否開路。CPU的73腳，79腳，80腳分別為IU-AD，IV-AD，IW-AD。該三點電壓正常為1.6V左右。如檢測電壓正常但仍跳ITE則判為CPU本身損壞。如若某腳電壓異常則只需檢測相應腳外部阻容元件是否有損壞。下圖為CHV系列1200主控板的V相電流檢測電路。U相，W相檢測電路相同。
3、POFF故障
顯示POFF故障一般情況只有三種原因：（1）機器檢測到的直流母線電壓嚴重偏低。（2）缺相信號異常。（3）220V機器電壓等級參數(shù)設錯。
【判斷方法】使用鍵盤或者面膜上的移位鍵將顯示內(nèi)容切換到顯示母線電壓狀態(tài)。用顯示值與實測值對比如果偏差較大說明母線檢測電路異常。反之，如果兩值偏差極小或者相等說明缺相信號異常。目前我們公司所使用母線檢測電路有兩種：電阻分壓和運算比較放大（TL082）。對應關系為檢測電路輸出的0—3.3V對應實際母線的0—1000V，兩種電路相對比較簡單，維修時只需測試電路中關鍵點電壓即可輕易找到故障點。
檢測缺相電路時直接測試缺相板，驅動板上的PL信號是否正常。正常情況PL為低電平，缺相時為方波，掉電時為高電平。需注意：驅動板或者缺相板輸出的PL信號在主控板上還經(jīng)過了電平切換后才送入CPU，維修時需注意判斷故障是由主控板還是缺相板引起。
4， OU過壓故障
OU故障分為加速運行過電壓、減速運行過電壓、恒速運行過電壓。它們分別對應的故障代碼是OU1，OU2，OU3。
【OU1、OU2故障檢修思路】此類故障一般都是由于外部因素或使用不當導致。如輸入電壓異常；加減速時間設置不當；負載慣量太大；瞬時停電后對旋轉中的電機再啟動等。
【OU3故障檢修思路】此故障一般是因母線檢測電路工作異常導致CPU誤認為母線電壓過高而報OU3故障。維修時只需根據(jù)原理圖測試母線檢測電路輸出的VPN（部分機為VDC）電壓是否正常。正常情況下該電壓與實際母線電壓成正比。實際母線電壓1000V對應VPN電壓3.3V。主控板上的VPN檢測電路較簡單。可參考下面圖a。圖a中左邊的VPN信號來自驅動板，右邊的VPN-AD信號送入CPU的75腳。圖b為1240AV08驅動板的母線檢測電路，采用電阻分壓式，原理較簡單，目前公司15KW以下機型采用此電路。維修時可做參考
經(jīng)驗表明，母線檢測電路易發(fā)故障點有：運放的輸入串聯(lián)的多個高阻值電阻有開路；運放反饋電阻開路；采用電阻分壓檢測電路的分壓電阻易阻值增大或開路；CPU異常等。維修前還需注意OU3故障是否因PE組（廠家功能組）的電壓等級參數(shù)設置錯誤導致。
5、SPO輸出缺相故障
輸出缺相故障一般有兩種原因：（1）某相電流檢測電路異常；（2）某相驅動電路異常。
【電流檢測電路引起的SPO故障】觀察測試電流檢測電路有無明顯虛焊，開路現(xiàn)象；不帶載測試電流檢測電路中各關鍵點電壓是否正常（參考ITE故障的相關測試數(shù)據(jù)）；帶載測試（如帶載就跳SPO或者運行到某個頻率跳SPO，可選擇帶小功率電機）三相輸出電流是否平衡，用萬用表交流檔測試三相霍爾的輸出腳電壓是否平衡，霍爾后的放大電路輸入輸出電壓是否平衡，如某相不平衡則說明異常；主控板上的IU、IV、IW檢測電路及CPU是否正常。實際經(jīng)驗證明，霍爾、放大電路電阻、7840光耦、排線易導致此類故障。
【驅動電路導致的SPO故障】測試三相輸出電壓是否平衡；測試驅動波形是否異常；輸出相對地是否有短路。維修時根據(jù)實際測試數(shù)據(jù)向前排查。
6、過流OC故障
過流OC故障分為3種，即OC1、OC2、OC3，其中OC1表示加速運行過電流，OC2表示減速運行過電流，OC3表示恒速運行過電流。
對于OC故障維修時建議采用先外后內(nèi)的原則，即先判斷故障是否因為參數(shù)設置不當，輸入電網(wǎng)波動，干擾嚴重，負載電機短路，負載慣性過大，變頻器功率偏小等而導致。最后再檢測變頻器內(nèi)部相關硬件電路。跳OC故障分為多種情況，維修判斷時需注意區(qū)分。
（1）上電OC3：先判斷故障是因驅動板的原因還是控制板的原因。
【判斷方法】用萬用表直流電壓檔測試驅動板上IU，IV，IW三點電壓，正常情況下為零。若電壓正常則說明OC3故障是因控制板異常導致（包括34P排線）。若測的三點電壓某相不為零則說明驅動板上的電流檢測電路異常。
【驅動板OC3故障檢修方法】
光耦7840的檢測：7840光耦熱冷端分別有一組5V供電，實際檢修中發(fā)現(xiàn)熱端的5V供電較容易出現(xiàn)故障。該5V電源是由相應相的驅動電源通過78L05穩(wěn)壓后加到7840的1，4腳。其中7840的2，3腳為檢測信號輸入腳。5，8腳為冷端5V供電腳（跟控制板5V為同一電源）。6，7腳為信號輸出腳，靜態(tài)電壓（不帶載）為2.5V。若檢測到5，6腳電壓輸出不平衡，一般都為熱端5V供電異常或7840本身損壞。值得注意的是：7840熱，冷端的5V供電非開關電源開關變壓器同一繞組提供，所以在檢測電壓時注意根據(jù)原理圖正確選擇接地點。7840隔離處理后的信號由5，6腳輸出送往后級TL082組成的運放電路。TL082內(nèi)部集成了兩路獨立的運放電路。其引腳定義為：8，4腳為正負15V供電腳；2，3，5，6腳分別為兩路運放的同，反相輸入端；1，7腳為兩路的輸出腳（IU，IV，IW）。正常狀態(tài)下，TL082每路運放的同，反相輸入端電壓相等，故在其供電正常、反饋回路正常的情況下其輸出（1，7腳）電壓應為0。若電壓異常，則說明TL082損壞。
霍爾傳感器的檢測：同上文ITE故障檢測方法。
【主控板OC3故障檢修方法】
目前公司幾大系列機型主控板上的電流檢測及限流保護電路基本相同。即都采用由TL082運放電路組成的信號跟隨器和LM339，LM393組成的電壓比較電路構成。LM393內(nèi)部含有獨立的4路電壓比較器，每路比較器同運算放大器相同都有一個同相輸入端和反相輸入端，其工作原理是：如果同相輸入端電壓高于反相輸入端電壓1.6V時則輸出為高電平3.3V，反之如過同相輸入端電壓低于反相輸入端電壓1.6V則輸出為低電平0V。正常情況下主控板上的OC，OC1，OC2點電壓（比較器輸出端）為高電平3.3V。維修時可直接根據(jù)此三點電壓值逐級向前查找故障點。具體測試點及電壓值可參考相應圖紙。
（2）帶載OC1，OC3
此故障現(xiàn)象表現(xiàn)為上電及空載運行（不帶電機）正常，帶上電機運行即跳過流故障。維修時首先空載測試驅動板電流檢測電路及主控板限流電路中各關鍵點電壓是否偏離正常值。實際經(jīng)驗表明：由于某原因導致某點電壓稍微偏離正常值，但又未達到故障觸發(fā)電壓，表現(xiàn)為空載運行正常，但帶上負載后由于瞬間電流變化使該電壓變化幅度增大并達到故障觸發(fā)電壓表現(xiàn)空載正常帶載運行跳故障的情況。如所測電壓都正常可選擇帶小功率電機動態(tài)測試電流檢測電路各輸入輸出點電壓是否正常（三相對比測試）。維修報表數(shù)據(jù)及經(jīng)驗表明此故障多由霍爾傳感器、分流器、光耦7840異常導致。
（3）加載OC3
首先排除變頻器是否因參數(shù)設置和負載原因導致的加載或者電流加載到一定值時報OC3故障。參考帶載OC3故障測試關鍵點靜態(tài)電壓是否正常；觀察電流檢測電路是否有虛焊，接觸不良的情況；對比三相測試電流檢測電路中的關鍵器件在路阻值；采用替換法代換易損及可疑元件，如霍爾、光耦7840、貼片電容。
7、UU故障
UU故障是變頻器在運行（含加速恒速減速）中，DSP檢測到母線電壓偏低導致。可能的原因有兩種：（1）母線電壓檢測電路故障：即實際的母線電壓正常，但母線電壓檢測電路本身故障造成。（2）母線電壓低于欠壓點：即實際的母線電壓低于電壓等級對應的欠壓點后導致故障。
排查故障時：（1）檢查電源（輸入端）電壓是否正常（電壓大小和三相平衡）；（2）測量VPN電壓（VPN和GND間），同時查看鍵盤的母線電壓顯示，兩者比例要滿足3.3：1000；（3）給運行命令后馬上檢查主回路繼電器或接觸器是否吸合且觸點是否導通；（4）上述都正常情況下，從新帶載測試然后老化，如果沒有問題則很可能是排線接觸不良導致。
注：UU故障基本都是繼電器未吸合或吸合后未導通，且在帶載狀況下出現(xiàn)。所以為防止燒壞器件，在上電時要注意聽繼電器或接觸器的吸合聲。VPN測試點如圖：
8、OL1與OL2故障
OL是通過軟件比較計算后報出的保護電機或變頻器的故障，都屬“軟”故障，可以通過調(diào)試解決，一般不涉及維修。
OL1可能是：（1）電網(wǎng)電壓過低；（2）電機額定電流設置不正確，偏大偏小都可能導致；（3）電機堵轉或負載突變過大；（4）大馬拉小車。
OL2可能是：（1）加速太快；（2）對旋轉中的電機實施在啟動；（3）電網(wǎng)電壓過低；（4）負載過大。
9、SPI故障
SPI是輸入缺相檢測故障，一般在上電時如果缺相的話會跳此故障，運行中缺相的話會跳UU故障，UU前面已經(jīng)說過。造成的原因可能是：（1）在輸入缺相保護打開的狀況下，輸入電源缺相；（2）在輸入缺相保護打開的狀況下，輸入缺相檢測電路故障。
排查故障時：（1）檢查電源輸入是否正常（缺相或三相不平衡）；（2）檢查輸入缺相測試點PL與GND之間電壓，正常直流5V，缺相時為方波。
PL測試點如下圖：在輸入電源正常情況下，如果PL輸出缺相，則很可能是前端整流管擊穿或限流電阻開路等器件原因造成。也有排線接觸不良造成。
10、OH故障
OH是過熱故障，通過檢測熱敏電阻阻值變化來輸出故障。OH1：整流模塊過熱 OH2：逆變模塊過熱。跳故障的原理一樣，都是用熱敏電阻的溫度特性引起阻值變化后，通過DSP比較計算進行故障輸出。造成故障的原因：（1）風扇不轉或風量減小，造成模塊或散熱器溫度過高；（2）風扇運轉正常，散熱器風道被雜物堵住，造成模塊或散熱器溫度過高；（3）溫度電阻失效（短路），造成故障。
故障排查時：（1）查看風扇是否正常運行，風道是否被堵；（2）檢測TEMP與GND間電壓，常溫下為直流1.1V左右。所測電壓越低則鍵盤顯示溫度越高。檢測電路如下圖。
圖中RG即熱敏電阻，常溫阻值為10K。過熱故障大部分都是因環(huán)境惡劣，堵塞散熱器風道導致。
11、BCE故障
BCE是制動單元故障，通過檢測制動管CE間的電壓（即Vce電壓）來判斷故障。可能造成的原因有：（1）外部制動電阻阻值偏小；（2）制動管Vce或Vbe有擊穿現(xiàn)象；（3）制動管Vce檢測電路故障。
以380V D體積為例，排查故障時：（1）斷開電源測量GB與GN阻抗，正常為7.5K，偏小說明制動管門級可能擊穿短路；測量PB與N之間二極管特性，正向不導通，反向狀態(tài)下應為0.8V左右。（2）如果外接制動電阻請先斷開，看是否還出現(xiàn)BCE故障。（3）未接制動電阻且未達制動電壓情況下，測量PB與“-”端子間電壓，正常為16.5V左右。（4）如果上述都正常，則BCE故障是控制板或者排線接觸不良導致。（5）更換排線看是否故障排除。（6）檢測控制板F-BAK與GND間電壓，正常為OV，F(xiàn)-BAK1與GND間電壓正常為3.3V。檢測電路如下圖：圖中FIGBT與F-BAK為同一信號。
12、EF、CE故障
EF為外部故障，使用外部端子故障輸入時，通信發(fā)生問題或誤動作造成。CE為通信故障，使用通信協(xié)議遠程控制時，通信短線或誤指令造成。
13、TE故障
TE為電機自學習時故障。造成原因如下：（1）電機容量與變頻器容量不匹配；（2）電機額定參數(shù)設置不當；（3）自學習出的參數(shù)與標準參數(shù)偏差過大；（4）自學習超時。
14、EEP故障
EEP為EEPROM讀寫故障，與EPROM通信時中斷或亂碼，一般為EPROM損壞導致。
15、PIDE故障
PID反饋短線故障，外接PID設備反饋短線或PID反饋源消失導致。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號
