英威騰5.5kW變頻器雷擊故障維修實(shí)例解析

    接手一臺(tái)英威騰變頻器維修，檢查功率模塊已經(jīng)炸裂損壞。拆掉損壞模塊后，單獨(dú)用DC500V為開(kāi)關(guān)電源上電，面板先是顯示ltE（意為“電流檢測(cè)電路故障”）故障代碼，隨后顯示OC3（意為“恒速運(yùn)行過(guò)電流”）故障代碼，由故障報(bào)警現(xiàn)象判斷，屬于變頻器雷擊故障維修，估計(jì)是雷擊至電流檢測(cè)電路損壞，上電后MCU檢測(cè)到異常的過(guò)電流報(bào)警信號(hào)，而給出過(guò)流示警，拒絕接受起動(dòng)信號(hào)，給驅(qū)動(dòng)電路和其它電路故障的進(jìn)一步檢測(cè)帶來(lái)不便。
    那么這個(gè)ltE和OC3報(bào)警信號(hào)是由哪部分電路輸出的呢？
    機(jī)器為小功率機(jī)型，未采用霍爾式電流互感器采樣輸出電流信號(hào)。在U、V、W輸出回路中串接有mΩ級(jí)（一般為3~5mΩ）電流采樣電阻，將電阻兩端的電壓降信號(hào)，作為采樣電流信號(hào)，輸入后級(jí)由線(xiàn)性光耦和差分放大器構(gòu)成的電流檢測(cè)前級(jí)電路，得到輸出電流的檢測(cè)信號(hào)。將V相電流檢測(cè)電路的前級(jí)電路。測(cè)繪如圖1所示。

圖1 V相電流檢測(cè)電路的前級(jí)電路

    由MCU主板來(lái)的脈沖信號(hào)，由PC3（AT350光耦器件）驅(qū)動(dòng)IC耳隔離的功率放大后，經(jīng)GV、EV脈沖端子直接驅(qū)動(dòng)逆變電路中的VT1（IGBT）。V相輸出電流在采樣電阻R24、R25上形成轉(zhuǎn)化為電壓降信號(hào)，輸入由U11、U12組成的前級(jí)電流檢測(cè)電路。

圖2 線(xiàn)性光耦A(yù)7840引腳和電路原理框圖

    U11（A7840）為線(xiàn)性光耦器件（見(jiàn)圖2），除具有電氣隔離作用以外，輸入電阻高至480kΩ,能對(duì)mV級(jí)輸入電壓信號(hào)進(jìn)行線(xiàn)性放大，并轉(zhuǎn)化為差分信號(hào)輸出。本身的電壓放大信號(hào)數(shù)為8倍。本例電路，U12差分放大器的電壓放大倍數(shù)為5，因而電路總的電壓放大倍數(shù)為5×8=40倍，工作中在IV電流信號(hào)檢測(cè)點(diǎn)，可得到0~1V左右的檢測(cè)信號(hào)輸出。
    電流檢測(cè)電路的靜態(tài)輸出如圖1標(biāo)示，單電源+5V供電條件下，A7840的差分信號(hào)輸出端6、7腳電壓值均為2.5V，即輸出差分信號(hào)為0，后級(jí)運(yùn)放電路輸出電壓值亦為0；現(xiàn)在實(shí)測(cè)值6腳電壓為3.87V，7腳電壓為1.29V。A7840最大輸入電壓為320mV，其最大輸出電壓差值為2.5V左右。顯然，此時(shí)A7840外于錯(cuò)誤的“電流采樣最大值輸出”狀態(tài)，測(cè)IV信號(hào)檢測(cè)點(diǎn)電壓值高達(dá)11V以上，此電流檢測(cè)信號(hào)輸入MCU引腳，致使其判斷存在過(guò)流、模塊短路故障，而報(bào)出OC3故障代碼。
    先假定電流檢測(cè)電路的元件，如U10、U11、U12等全部是好的，在逆變功率模塊拆除狀態(tài)下，電路會(huì)否誤報(bào)故障呢？用什么方法可以屏蔽掉此故障信號(hào)呢？
    A7840為光耦器件，其輸入、輸出側(cè)需要兩路獨(dú)立的供電電源。輸入側(cè)5V電源，是由V相驅(qū)動(dòng)電路供電電源的V+、VGND取得的16V供電，再經(jīng)5V穩(wěn)壓器U10處理所得。供電的負(fù)極，經(jīng)逆變功率模塊內(nèi)部的觸發(fā)信號(hào)地和V*輸出線(xiàn)（見(jiàn)圖1模塊內(nèi)部的粗連線(xiàn)）引入至U10的公共端。當(dāng)逆變模塊拆除后，相當(dāng)于EV與V*的連接斷開(kāi)，即U10的公共端懸空，從而造成A7840輸入側(cè)的5V供電丟失！
    A7840其“內(nèi)部電路環(huán)境”所決定了，只有1、4腳的5V供電正常時(shí)，輸出側(cè)差分信號(hào)值才為0，表現(xiàn)為6、7腳電壓值均為2.5V；當(dāng)輸入側(cè)供電消失后，6、7腳電壓不再相等，形成最大的差分輸出，后續(xù)電路因而輸出過(guò)流報(bào)警信號(hào)。
    做了個(gè)試驗(yàn)：在A7840輸入側(cè)5V供電消失情況下，無(wú)論短接2、3輸入腳，或干脆將1、2、3、4腳同時(shí)短接，都無(wú)法使輸出側(cè)差分電壓值為0，這可能是內(nèi)部特殊電路結(jié)構(gòu)所決定的。因而屏蔽OC故障，要采用什么簡(jiǎn)易的方法呢？
    方法是，恢復(fù)A7840的輸入側(cè)供電。即拆除功率模塊后，將EV端子與V*輸出端子用導(dǎo)線(xiàn)連接，即可消除電流檢測(cè)電路的誤報(bào)警。采用這個(gè)方法，還有一個(gè)附帶的收獲，即當(dāng)恢復(fù)A7840的輸入側(cè)的正常供電后，測(cè)輸出側(cè)仍有差分信號(hào)電壓輸出，則可判斷A7840已經(jīng)損壞。
    所接手的本例故障，即V相電流檢測(cè)電路是好的，而另兩路中的A7840和5V穩(wěn)壓器，均已損壞，即使恢復(fù)了正常供電，仍有錯(cuò)誤的電流檢測(cè)信號(hào)輸出。更換5V穩(wěn)壓器和A7840后，采用恢復(fù)輸入側(cè)5V供電的故障屏蔽方法后，不再誤報(bào)故障，電流檢測(cè)電路的故障修復(fù)同時(shí)也告完成。最后代換功率模塊后，變頻器修復(fù)完成。

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