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台安变频器的故障分析与维修处理

2017-07-20
类别:行业趋势
eye 377
文章创建人 拍明
         1、台湾变频器概况

台湾变频器相对来说功能较简单,特别是早期的产品,像台安欧林主要功能就是调速,简单而实用。如台安早期的N1系列,和欧林的OL-2001系列、OL-4001系列。但随着半导体技术的发展,以及用户客观使用场合使用要求的提高,变频器的功能也越来越丰富。台湾变频器也有了长足的发展,随着控制理论的成熟,控制方式也由原来的V/F控制提升至电压矢量控制,主要的功率器件也由大功率双极型晶体管GTR改进为绝缘栅双极型晶体管IGBT,变频器性能大为提高。

在功能上,台湾产变频器虽然无法和欧美及日本变频器相提并论,但功能上也越来越完善。台安,台达都有RS-232/485通讯功能,内置PID功能,台达变频器还带有PG卡选件,参数里更带有电子齿轮设置,调速更精确(VFD-V系列)。由于纺织行业的一些特殊性,台安变频器推出了内建摆频功能的SV300系列变频器。对于东元变频器来说由于采用了安川公司的变频调速技术,东元变频器无论从外形还是内部参数都和安川变频器极为接近,功能也极其相近。由于是安川变频的成熟技术,质量还是相当可靠。分类也和安川变频接近。功能也十分强大,包括多种通讯方式的选择,内置简易PLC功能等等。

在型号分类上几大台湾品牌也更详细。如台达变频器就包括通用型的VFD-A/B系列,风机水泵专用的VFD-F系列,以及简易型的VFD-S系列,以及可用于直接转矩控制的VFD-V系列。台安变频器主要有通用型的N2系列,电流矢量控制型的V2系列,经济型的E2系列,以及功能最完善的SV300系列。东元变频器主要包括大功率的7200GA系列,7200PA系列,中小功率的7200MA7200CV系列,以及和台安变频器极为相近的E2N2系列。

2、常见故障及维修

以下就从维修的角度,结合几个常见品牌变频器的常见故障和大家做一个探讨。

对于台安变频器,现在碰到故障比较多的是N2系列,常见故障代码有过电流OC,原因有多种:电机故障,加速时间过短,检测CT损坏,都有可能导致过电流故障的出现。其实在维修中碰到最多引起过电流报警的就是PIM模块的损坏,有时往往由于驱动电路上的短路,导致上电就显示过电流报警,也有可能由于大功率晶体管的损坏,导致三相输出电压不平衡,变频器运行就显示过电流报警。 N2系列变频器的开关电源的设计是目前开关电源较流行做法,整个线路设计简单可靠,被广泛采用。但由于开关电源所带负载的短路,或开关电源工作电压的突变也会导致开关电源的损坏。在台安N1系列变频器中脉冲变压器的损坏还是比较多的,但原因则和N2系列变频器的损坏有所区别。多与脉冲变压器绕制时的工艺有关。

台安变频器.jpg

台达变频器我们碰到最多的就是开关电源的损坏了。如台达的VFD-A系列变频器。它的开关电源采用了一种对称的设计结构,有两个开关管共同调整输出电压,问题往往都出在开关管的驱动电路上。此外该开关电源的脉冲变压器也是一个易坏部分。

东元的7200GA采用的则是安川 616G 3系列变频器的技术。我们碰到较多的就是SC故障以及CPF00-CPF04故障。当然开关电源的损坏也是常见故障之一。对于SC短路故障多是由于功率模块的损坏而导致的,功率模块触发极的短路往往会导致上电就显示短路故障。驱动电路的损坏也会引起SC故障。往往是一运行,SC故障就出现了。那我们就只能通过测量功率模块,检测驱动波形来排除故障了。对于CPF00-CPF04故障,问题则是基本都在CPU板上,相对来说检测较困难。一般性故障点都出在可在线擦除的EEPROM上,此外集成CPU处理器和程序的芯片也是较容易出问题的地方,但我们在更换芯片进行维修时,应注意热风机温度的控制,以免烫坏芯片。

台安变频器是一种台产变频器,一般功率在22KW以下,一般故障以开关电源和驱动电路损坏较多,以下是台安变频器N2系列的开关电源电路图:

一、电路原理分析

开关电源电路的供电由直流回路的530V取得。()四只75kΩ2W电阻承担了输送电源启动电流的任务,电源起振后,IC201的供电即由自供电绕组的输出电压经D215C236整流滤波成直流电压供给。电源启动后,IC2018脚输出5V基准电压,除提供84脚之间的RC振荡定时电路的供电外,还提供稳压控制电路中PC9输出侧三极管的电源;IC20112脚之间所并联RDC等元件,构成了内部电压误差放大器的反馈回路,决定了放大器的增益和频率传输特性;6脚内部为PWM波形成电路,振荡脉冲由6脚输出,由R241ZD204消噪和正向限幅,经R240加到开关管TR1的栅极,TR1的导通,形成了开关变压器TL1初级绕组中的电流,TL1的自供电绕组、次级绕组随即产生感生电压,并经负载电路形成输出电流通路。TL1初级绕组中的电流,在R242R243R244三只并联电流采样电阻上,产生压降信号,此电流采样信号经R261输入到IC2013脚,与内部电路基准电压比较,产生控制信号送后级PWM波形成电路。因电流采样信号能对主绕组电流变化做出快速反应,使整体电路有较好的电流控制性能,在过流程度较轻时,电流的闭环控制,使输台安变频器开关电源电路图

台安变频器维修 台安变频器维修

出电流减小,在过流程度较重时,使开关电源停振,保护了开关管和后级负载电路的安全。[]稳压电路由+5V输出端、R233R234IC202PC9IC2018脚基准电压、R235R236等环节构成。开关电源输出的+5VCPU直接供电,而CPU较之其它电路对供电有较苛刻的要求,要求电压的波动不大于5%,因而开关电源的电压反馈信号就取自这里。+5V电源是直接受开关电源稳压支路控制的,属于嫡系电源,其它各路输出电源的稳压精度稍次之,属于旁系电源了。稳压电路中的IC202,常用型号为TL431L431等,为一种可调精密稳压电源器件,内部电路有一个很稳定的2.5V的参考电压,温度系数很小;有三个引出极:阳极A

阴极K,参考极(调整极)R。参考极和阴极均有较宽的电流范围,阳极、阴极间有0.22Ω极小的动态电阻。电路中接地极为阴极,接R233234分压点的为R极,接PC9输入侧二极管阴极的为阳极。接成稳压电路时,稳定电压值取决于R端两只分压电阻的比值。在常规应用中,作为一个稳压电路,L431是工作在闭环状态的,输出电压对参考电压有反馈作用。当改变分压点电压时,如改变分压电阻值使分压点电压上升,则输出电压随之上升。但在本电路中,对L431并不是做为一个稳压电路来使用的。本电路中L431恰恰是工作于开环状态的。下面分析一下稳压控制过程:当+5V输出电压上升时,R233234分压点电压上升,流过L431阳极、阴极间的电流上升,因R231的降压作用,L431阳极电压反而下降。回路电流的上升,使光电耦合器PC9中的二极管发光强度随之上升,PC9输出侧光敏三极管因受光面的光通量上升,其导通等效内阻减小,由R235输入到IC2012(反馈电压引入脚)的电压升高,IC201内部误差放大器的输出增大,此信号控制内部PWM波发生器,IC2016脚输出的脉冲占空比变化低电平脉冲时间加长,使开关管TR1的截止时间变长,TL1的储能减少,次级绕组输出电压回落。在因电网电压降低或负载电流上升,引起+5V输出电压下降时,实施反过程稳压控制。次级绕组的整流、滤波电路输出+24V+15V-15V等各路常规用电。-15V的供电绕组,有两组整流电路,一路即D206C241-15V电源,一路是D207R225R254C40R226等的正电压输出电路。注意,此路电源的滤波电容仅为0.1μF,又经约10kΩ电阻串联输出。这路输出显然是不能当作电源使用的,它不需要提供大的负载

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电流,它只是提供一个电压信号,它是直流回路的电压检测输出信号。()这个模拟电压信号,反映了530V直流回路电压的高低。二、维修要点一般开关电源故障会造成变频器没有显示,所以变频器没有显示的时候首先可以检查10伏输出端子电压是否正常,如果不成长,就可以肯定是开关电源故障了,这时候就要打开台安变频器来检查了。根据台安变频器供电有530伏取得,可以单独搞一个整流桥堆和一个大电容,自己做一套备用的530伏直流电源供维修使用。先用万用表测量主要的器件有没有短路,比如电容237,开关管K1317等主要器件,如果这些器件没有问题,539伏接入端子P1N之间也没有短路,这时候就可以接入530伏电源,然后测量IC201的基准输出电压8脚是否为5伏,如果不是,一般是启动电阻R248-R266可能有问题,或者是IC201有问题,一般更换就可以解决问题,如果启振后电压输出不稳定或者不正常,一般需要检查PC9及相关电路,另外电流取样电阻P242-R244也容易产生问题,需要认真检查。开关变压器坏的可能性一般比较小,如果真的损坏,不要自行拆开来重绕,要找专业厂家来处理,毕竟高频变压器有它自身设计的特点。

客户的选择,从开始就决定了结果工控技服,选强的不择差的

广东容济机电科技有限公司携手华南理工大学自动化科学与工程学院,强强

联合,共同创建了面向工控自动化行业的

研究生工作站与联合培养基地

容济公司从事工控技术服务行业多年,被誉为工控界的黄埔军校,培养有大量资深的电子电气维修工程师,在工控行业影响深远,目前联合华南理工大学自动化科学与工程学院,进行校企合作,面向工控自动化行业,从芯片级维修到工程项目到技术培训到产品研发,建立了一种长期的战略性伙伴关系,长期有大量的研究生在本基地研究芯片级工控产品维修课题,摸索工控产品维修的标准化作业,为下来的连锁维修经营做准备。基地培养出来的工程师都具有丰富的维修经验,掌握着大量宝贵的现场维修调试经验,精通各品牌工控产品的原理,能够在无图纸,无资料的条件下维修任何工控产品,保证不二次损坏机器,不收取任何检测费,没有修复的产品不收取任何费用,保修期内的修复品再次发生故障无法修复的退款处理。

本基地的工控产品维修包括:

各国各种变频器

plc及扩展模块伺服驱动器和伺服电机直流调速器编码器制动单元DCS智能仪表触摸屏与人机界面电源工控机电子线路

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基地拥有雄厚的技术实力和丰富的维修经验,目前被ParkerSSD传动、西门子、富士、三菱、施耐德、伦茨、ABBAB、包米勒等国际工控品牌授权为华南地区的维修服务中心。[]基地配有先进的测试仪器,包括多通道示波器、短路跟踪仪、在线测试仪、通讯检测仪、逻辑分析仪和编码器专用检测仪等,建有系列重载测试和通讯检测设备,备有充足的零部件。维修流程:第一步:询问用户工控的故障。第二步:根据用户的故障描述和实际状况,结合工程师的理论及经验,分析造成此类故障的原因和大体故障点。第三步:打开被维修的产品,确认被损坏的基本器件,分析维修恢复的可行性。第四步:根据被损坏器件的工作位置,阅读及分析电路工作原理,从中找到损坏器件的原因,同时结合现场的使用情况,告知客户现场的情况预测,让客户做好现场检查工作,避免此类故障再次发生。第五步:与客户联系,报上维修价格,征求用户维修意见。第六步:寻找相关的器件进行配换。第七步:确定工控故障及原因都排除的情况下,通电进行实验。第八步:在工控正常工作的情况下,进入系统24小时抢修服务,快速反应测试。维修特色:维修企业化运作,给客户提供持续的保障免费检查、先核维修价,经用户认可再进行维修。免费检查,质量保证,交货迅速,价格合理,备件充足。专业工程师可上门服务维修,安装,调试。

台安变频器故障分析与维修方法

对于台安变频器世面上出现的较多的以N2系列变频器为主。在维修的这些年当中遇到台安经常出现的故障有:

1》报警OC-A故障: 一般这类机子都使用12年后,在现场运行一会儿,在频率上升的过程中报警OC-A,严重的一起动就报警: 此类处理的方法是:拆下变频器测量模块是否有问题,其次先不要急着打扫上面的灰尘,先做一个整机的观察,就像侦察一下现场一样的道理。这样做是为了看是否有明显烧坏的部分。容易观察出来。如果没有明显烧坏的器件,那么首先分析故障部位。所能引起此故障的故障点在那里。排除法,直接抓重点。由于此类机子是用了一段时间损坏的。所以属于自然使用损坏。不属于人为造成。问题的重点就是一定是某些器件的容量参数,发生了变化,老化所引起。

而容易老化的器件则又是电解电容比较容易老化。而容易老化的电容以驱动小电容最容易首先老化,其次是开关电源电容。首先把驱动部分的电解电容100UF/35V 更换全新的。所更换的电容容量一定要足,最好每个都用电容表测量一下,几路驱动用的容量不要相差太大,不然会容易引起驱动电压不平衡。国产的电容很多都不过关,所以每个新电容都需要用电容表测量过,挑选出合格的电容。

6100UF/35V电解电容更换后,还有347UF/35V电容也要同时一起更换。

全部更换好后,装机上电试验,看是否还出现同样故障。一般都可以排除。

如果故障依旧出现,那便是其他部分引起的。考虑到电流互感器的问题。把3个电流感器拆下来测量起参数,对比的测量看是否发生了参数变化。对于台安N2系列2.2KW 1.5 KW 3.7KW 380V 电流感器坏的也比较多的。TA25A4V 这个型号的电流感器很多容易坏。天蓝色的。它坏了之后呈现的故障是很多的。 OC OC-A OC-C 有时候还出现OC-S。这类现象一般都是电流感器的问题。

2》报警OC-S 故障: 重点检测模块的好坏,包裹驱动的针脚。 此类报警经常遇到的就是上电就报警OC-S,大多是IGBT模块击穿损坏。大多是P 端和 U V W的一端击穿。

更坏全新模块,拆下光藕923 ,一定有一路,不能再用了。最好923全部换新的。如果想放心一点的话,驱动电容全部更换,为最保险的。3N2无显示故障:首先检测模块好坏,如果检测发现模块没有明显损坏的迹象,那就上电首先观察电源灯是否有亮,如果电源灯有亮,而引起的没有显示的话,故障一定出在开关电源部分。以3844电源IC为检查的重点。检查5脚与7脚之间是否有14V的稳定直流电压,如果电压正常又稳定,测量58脚之间是否有5V的直流稳定的电压。大多都是没有5V。更换3844观看结果。 引起无显示,重点派查的器件有:开关管K1314 3844 , 以及3844周围的帖片器件。最后是开关电源变压器

4N2 0.4KW 0.75KW 220V 经常遇到很多炸大电容的:遇到这样的情况一般模块还是好的却是很少。检查模块是否是好的。如果模块还是好的,还有维修的必要,如果模块也坏了,建议买新机子。

5》雷击过的N2系列变频器:一般给雷击坏的变频器,坏的是最严重的,故障也最多。他可以从主板,到排线,然后到驱动板,到模块。都一下给你搞坏。主要是一些晶体管坏的比较多,并且从外表也看不出来有明显烧坏,用表测量大多的脚都是击穿了已经。最用意坏的是CPU。 台安N2变频器CPU也是最容易坏的。他可以引起某个脚对地短路,大多都是里面某个脚对地短路,其次他给定的驱动信号,电压不稳定也经常遇到三相不平衡输出。也有一部分是主板所引起。

总结:对于台安N2大多出现的故障基本上都是这些了,当然在众多的机子当中,还有其他的故障,比如:过电压,低电压,ERR1 2 3 4 5 6 等等。出现的比较多的,以上面的5种情况为主吧。

台安N2大多用的是FUJI的模块。工作还是比较稳定的,建议小功率的变频器2.2KW 3.7KW 380V 等这些,找好一点的电流感器合作厂家合作。驱动电容最好用日本的很多大 牌子的电容会好一点。这样故障率将会大大降低很多。


责任编辑:Davia

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