施耐德變頻器維修實(shí)例祥解

施耐德變頻器維修實(shí)例祥解

線路原理分析：

1.主回路

施耐德ATV31H系器品種比較多，下邊從ATV31和ATV58這兩款變頻器入手，引導(dǎo)學(xué)習(xí)施耐德變頻器維修技巧。

一、    ATV31變頻列通用變頻器采用的是交-直-交電壓型變頻方式，其主回路包括整流線路、濾波及儲能線路、能耗制動、直-交逆變由以下幾個部分組成

⑴整流部分 

三相整流部分由六只整流管組成整流橋，將電源的交流電全波整流成直流，如果電源的電壓為Ui，則全波整流后平均直流電壓Ud的大小為：

                           Ud=1.35×Ui

 三相電源的線電壓為380V，則全波整流后的平均電壓為

              Ud=1.35×Ui=1.35×380=513V

由于施耐德ATV31H系列整流器均在模塊內(nèi)部，損壞后只能整體更換。整流器的好壞可以用萬用表電阻擋測量。

⑵濾波部分

電容C1和C2是將整流后的脈動直流電濾平電壓紋波并儲能。變頻器功率越大所配備的電容容量越大。施耐德ATV31變頻器的部分型號電容配置見下表：

有如下情況時，要檢查電容是否損壞：

當(dāng)容量下降到80%時就要更換電容。使用四年以上的變頻器要檢查容量是否下降。

濾波前的整流橋損壞后，有交流電直接進(jìn)入了電容器，要檢查電容器有沒有損壞。

分壓電阻損壞后，由于分壓不均，要檢查電容器有沒有損壞。

外包絕緣損壞后，要檢查電容器有沒有損壞。

由于在變頻器合上電的瞬間，濾波電容器的充電電流很大，易損壞整流器。為了保護(hù)整流器，在電路中串接了R1A和R1B,以限制電容器的沖電電流，當(dāng)電容器上充電電壓達(dá)到一定程度時，繼電器RY1吸合，繼電器觸點(diǎn)接通短接R1。

⑶制動部分

由于異步電動機(jī)在再生制動減速過程中，再生能量存儲于濾波電路的電容器中，使直流母線的電壓上升，為了釋放制動能量在模塊中使用了一只IGBT管。通過控制IGBT管的導(dǎo)通程度可以設(shè)置制動時間，由于設(shè)備的需要，電機(jī)必須在規(guī)定的時間內(nèi)停車，施耐德ATV31系列設(shè)置了直流注入停車。此功能可以通過菜單設(shè)定。

⑷逆變部分

逆變部分采用六只（或6×n只，5.5KW n=2,7.5KW n=3,n根據(jù)功率大小決定）IGBT管和續(xù)流二極管組成，由上橋推動和下橋推動線路控制六只IGBT管的開關(guān)順序和導(dǎo)通時間，將濾波后的直流電轉(zhuǎn)換成頻率和電壓都可以變化的交流電。輸出頻率和輸出電壓的調(diào)節(jié)均由逆變器按PWM(Pulse Width Modulation)方式來完成。

施耐德ATV31系列變頻器部分型號使用模塊一覽表：

2.控制回路

控制回路主要包括DSP(CPU)、檢測傳感電路、電壓/電流檢測電路控制信號的輸入輸出電路、IGBT上下橋驅(qū)動電路、各種保護(hù)電路、開關(guān)電源。

⑴開關(guān)電源（注：為5.5KW/7.5KW電源）

施耐德變頻器的輔助電源采用開關(guān)電源，具有體積小、功耗低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。電源輸入為主回路直流母線電壓約513V。通過脈沖變壓器的隔離變換和變壓器副邊的整流濾波可以得到多路直流電壓輸出。其中+12V、-12V、+5V共地，+12V采用TA78M12S三端穩(wěn)壓集成電路，-12V采用TA7912S穩(wěn)壓，+5V采用MJN7223DL1-50穩(wěn)壓。電源震蕩采用FA13842F,±12V給傳感器、運(yùn)放等電路供電，+5V給DSP以及數(shù)字電路供電。相互隔離的四路+18V給IGBT模塊的上下橋驅(qū)動供電。下圖為本人實(shí)測的5.5KW(7.5KW)開關(guān)電源圖（圖2）。需要注意的是當(dāng)FA13842F損壞時，使用UC3842不能代換。施耐德ATV31系列變頻器開關(guān)電源可靠性較高，在已經(jīng)維修的上百臺中，只有一臺開關(guān)電源損壞。

⑵DSP（數(shù)字信號處理器）

  施耐德ATV31H系列變頻器采用的DSP為日立公司的80腳的HD64F2612(0.75KW～3KW)和HD64F2618(5.5KW～7.5KW),主要完成電壓、電流、溫度采樣、六路PWM輸出，各種故障報警輸入輸出，電壓電流頻率設(shè)定信號輸入等。電機(jī)控制算法的運(yùn)算等功能。

⑶IGBT的上下橋驅(qū)動

0.75KW～2.2KW變頻器上下橋原理圖見圖3。上橋的PWM信號分別從DSP的23、30、32腳輸出到IC102(TC7W14FU)反相整形以及阻抗變換匹配，再從IC102輸出到PC1、PC2、PC3光耦對信號隔離放大，ZD111、ZD121、ZD131為18V穩(wěn)壓管，是PC1、PC2、PC3的輸出保護(hù)，D113、D123、D133、D111、D121、D132(A6)、ZD112、ZD122、ZD132(16V穩(wěn)壓管)組成IGBT的上橋輸入保護(hù)線路。

0.75KW和1.5KW的DSP以及軟件都相同，線路全部相同只是橋驅(qū)動部分有部分元件的參數(shù)不同。

現(xiàn)將0.75KW和1.5KW的元器件不同的參數(shù)列表如下：

根據(jù)上表只要將0.75KW的變頻器按1.5KW的變頻器的參數(shù)進(jìn)行修改，0.75KW就可以成為1.5KW變頻器。根據(jù)上表改制了幾臺使用效果良好。

下橋的PWM信號從DSP輸出到IC101(TD62930F)的4、5、6腳，進(jìn)行隔離放大。從IC101的9、10、12、13、15、16腳輸出通過ZD142、ZD152、ZD162(16V穩(wěn)壓管)、D442、D452、D462(A6)組成的保護(hù)線路輸入到模塊的IGBT下橋。

5.5KW/7.5KW的上下橋驅(qū)動線路見圖4。從DSP輸出的PWM信號分別送到IC102（SN74HC14ANSR）的9、13、3、11、1、5腳，其中9、13、3腳為上橋驅(qū)動信號，11、1、5腳為下橋驅(qū)動信號。經(jīng)過六反相器整形放大后分別從8、12、4腳輸出上橋信號，從10、2、6腳輸出下橋驅(qū)動信號。分別送到PC1、PC2、PC3(HCNW3120)和PC4、PC5、PC6(HCPL-3120)光耦隔離輸出。再經(jīng)過由D112、D122、D132(A6)ZD171、ZD172、ZD173(15V穩(wěn)壓管)、D142、D152、D162(A6)組成的保護(hù)線路分別送到IGBT模塊的上下橋。

5.5KW和7.5KW的變頻器軟件相同，線路相同。只有模塊和儲能電容參數(shù)不同，5.5KW的模塊型號為：Skiip 31NAB125T12,電容為：390μF/420V×8只，7.5KW的模塊型號為：Skiip 32NAB125T12,電容為：550μF/420V×8只。

施耐德ATV31系列變頻器常見故障實(shí)例分析

⑴INF故障報警

機(jī)器型號：ATV31H全系列

故障現(xiàn)象：由于氣候潮濕，變頻器又在高溫、高濕、飛絨多的環(huán)境中使用，使用三年以上的施耐德變頻器有近80%的都會出現(xiàn)此報警，當(dāng)出現(xiàn)此類故障報警后，面板按鍵不起作用。

故障原因：施耐德ATV31H系列變頻器使用了薄膜面板，當(dāng)顯示“INF”故障時，薄膜按鍵都不起作用。我們從顯示板上拔出薄膜插線，用萬用表測量可以知道第二根線與第七根線已經(jīng)斷路。薄膜無法修復(fù)。

維修辦法：從市場購買，薄膜面板每根60元。由于損壞量大，從節(jié)約角度出發(fā)，不更換薄膜。我們找到顯示板上的CN11插座從PCB面用導(dǎo)線直接將2腳與7腳連接，故障消失。

⑵OLF故障報警

機(jī)器型號：ATV31HU22N4/2.2KW變頻器

故障現(xiàn)象：機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間后停機(jī)保護(hù)，面板顯示“OLF”。查閱廠家手冊是，變頻器溫度太高。

維修方法：經(jīng)過觀察是24V的風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，檢查24V電壓正常，更換后機(jī)器恢復(fù)正常。

⑶OLF故障報警

機(jī)器型號：ATV31HU22N4/2.2KW變頻器

故障現(xiàn)象：機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間后停機(jī)保護(hù)，面板顯示“OLF”

維修方法：經(jīng)過觀察24V風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，檢查風(fēng)扇端口無24V。實(shí)繪原理圖見圖5。風(fēng)扇的控制信號來自DSP的79腳，經(jīng)過PC81(TLP721F)光耦來控制Q81(RSK)的導(dǎo)通風(fēng)扇插座+24V輸出。用萬用表檢查+24V電源電壓正常，檢查Q81的基極控制電壓正常。測量Q81(RKS)損壞。經(jīng)查貼片元件手冊得知RKS的型號為BFP194。極性為PNP,封裝為SOT23。主要參數(shù)為：Ic=100mA、Ib=10mA、Uceo=15V、Ucbo=20V、Uebo=3V。由于無法購買到原件，試用9012代換，機(jī)器正常，9012的溫升正常。

⑷無顯示

機(jī)器型號：ATV31HU75N4/7.5KW變頻器

故障現(xiàn)象：面板無顯示，控制端口無+10V、+24V。

維修方法：開關(guān)電源實(shí)測原理圖見圖6。檢測線路時R68有明顯燒焦的痕跡，查Q1(K1317)已經(jīng)擊穿，R70A、D23、R70B、IC14損壞。經(jīng)更換元件后，機(jī)器恢復(fù)正常。特別需要注意的是UC3842不能直接代換FA13842N。分析該機(jī)損壞原因是板面的毛衣太多，加之濕度太大引起高壓擊穿。

⑸無顯示

機(jī)器型號：ATV31HU55N4/5.5KW變頻器

故障現(xiàn)象：面板無顯示，控制端口無+10V、+24V

維修方法：拆開線路板后，有明顯的焦味，目測D16已經(jīng)燒焦。風(fēng)扇線路原理圖見圖7用萬用表測量C35兩端短路，當(dāng)檢查到C83(1UF)貼片電容時，電容短路。更換后故障排除。

⑹無顯示

機(jī)器型號：ATV31HU22N4/2.2KW變頻器

故障現(xiàn)象：面板無顯示，控制端口無+10V、+24V。 

維修方法：拆開線路板后，有明顯的焦味，目測D16已經(jīng)燒焦。更換D16（F65J），未插24V風(fēng)扇，機(jī)器正常。插上風(fēng)扇后，顯示正常，但啟動電動機(jī)后，風(fēng)扇開始運(yùn)轉(zhuǎn)，有明顯的焦味，接著顯示消失。打開線路板后，發(fā)現(xiàn)D16(F65J)又燒毀，懷疑D16電流太小。更換大電流二極管，通電試機(jī)，還是燒毀D16。根據(jù)圖5檢查外圍線路正常，考慮風(fēng)扇是否電流過大，改用0.1A/24V的風(fēng)扇（原是0.24A/24V的風(fēng)扇），接通線路后還是燒毀D16,維修陷入絕境。后來考慮到風(fēng)扇不運(yùn)轉(zhuǎn)時+24V正常，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)后立即燒壞D16，也就是D16不能帶負(fù)載。懷疑開關(guān)電源的震蕩頻率是否升高，檢查開關(guān)線路的震蕩貼片電容，當(dāng)查到C26時（見圖6），發(fā)現(xiàn)沒有容量，用2200P的電容更換后機(jī)器恢復(fù)正常。

⑺無顯示

機(jī)器型號：ATV31HU55N4/5.5KW變頻器

故障現(xiàn)象：面板無顯示，控制端口無+10V、+24V。

維修方法：打開線路板，發(fā)現(xiàn)IGBT模塊有明顯的擊穿痕跡，拆開模塊可以看到模塊內(nèi)的三相橋已經(jīng)損壞，模塊的型號是西門康公司產(chǎn)的Skiip 31NAB125T12。考慮到模塊價格高且很難購買，平時在維修國產(chǎn)變頻器經(jīng)常看到用兩只橋堆代替三相橋。就到市場上購買了兩只35A/1200V的單相橋堆，在外殼的鋁板上打兩個孔固定好橋堆。橋堆的接線樁頭一定要用熱縮管包裹好（以防觸電），將接線接入線路板，通電后機(jī)器正常，所改裝的變頻器一直使用到現(xiàn)在。用此方法共修復(fù)了六臺5.5KW和7.5KW變頻器。大大降低了維修成本。

⑻無顯示

機(jī)器型號：ATV31HU22N4/2.2KW變頻器

故障現(xiàn)象：面板無顯示，控制端口無+10V、+24V。

維修方法：打開線路板，發(fā)現(xiàn)模塊（FP15R12YT3）已經(jīng)明顯擊穿，根據(jù)圖3，檢查模塊外圍線路發(fā)現(xiàn)ZD142、ZD152(16V穩(wěn)壓管)、D143、D153(A6)、R127、R137(120Ω)已經(jīng)損壞，更換上述元件后，通電有顯示，但顯示故障代碼“SCF”,查手冊得知是電動機(jī)短路。電動機(jī)還未接入變頻器，考慮到R127、R137的損壞，更換了下橋驅(qū)動集成電路IC101(原型號為TD62930F,替換型號為TD62930FG)，通電機(jī)器正常。

⑼無顯示

機(jī)器型號：ATV31HU75N4/7.5KW變頻器

故障現(xiàn)象：面板無顯示，控制端口無+10V、+24V。

維修方法：打開線路板，發(fā)現(xiàn)模塊（Skiip 32NAB125T12）IGBT管已經(jīng)損壞兩組，根據(jù)圖4查模塊外圍元件，發(fā)現(xiàn)ZD171、ZD172(15V穩(wěn)壓管)、D112、D122(A6)、R111(51Ω)、PC1(HCNW3120)損壞，更換上述元件后，通電顯示正常，但顯示故障代碼“SCF”。考慮到光耦PC1(HCNW3120)的損壞，更換IC102(SN74HC14ANSR)后，故障排除。

⑽INF故障報警

機(jī)器型號：ATV31H075N4/0.75KW變頻器

維修方法：面板按鍵不起作用，短接CN11的2和7腳后，故障依舊。更換顯示板和薄膜面板后，故障未排除，試更換存儲器IC3(M93C76MN3T)后，故障排除。

⑾CFF故障報警

機(jī)器型號：ATV31HU30N4A/3KW變頻器

維修方法：查廠家安裝編程手冊為配置故障，進(jìn)入菜單調(diào)整相關(guān)參數(shù)和恢復(fù)出廠設(shè)置，均未能排除。更換IC3（F93C76）存儲器后，故障排除。

⑿CRF報警

機(jī)器型號：ATV31HU22N4A/2.2KW變頻器

維修方法：使用三年以上的變頻器，此種報警較多。正常只要把機(jī)器電源多開關(guān)幾次，一般此故障報警能夠消失。查廠家安裝編程手冊為：“電容器負(fù)載電路”有故障，廠家分析可能原因為：“負(fù)載繼電器控制故障或充電電阻損壞”。本例故障是采用多次開關(guān)電源后報警故障未能恢復(fù)正常，拆開機(jī)器檢查充電電阻R1A、R1B(39Ω/7W)正常，查分壓電阻R11、R12(100K/7W)正常，測C1A、C2A(550μF/420V)容量正常。發(fā)現(xiàn)電容器線路板表面氧化嚴(yán)重積灰較多，清理表面氧化層和積灰，并用絕緣清漆處理板面后裝機(jī)試機(jī)故障排除。

二、施耐德ATV58 22KW變頻器的電源板維修經(jīng)驗

同行快遞過來一塊施耐德ATV58 22KW變頻器的電源板。

初步檢查電路板有多處拆焊痕跡，電源管S2000AF已換為BU508，而電源IC INTC001107已不見蹤影。

第一步：清理電路板：重新對焊接過的元器件進(jìn)行補(bǔ)焊等工作并檢查是否有損壞元器件，發(fā)現(xiàn)一型號為IRFU120的場效應(yīng)管損壞，將其拆下，同時拆下電源管BU508。

第二步：試驗變壓器：用常見的“電視機(jī)電源代換模塊”（直流300V的，而本電路板供電為直流540V供電）接入電路并用直流300V給其供電，經(jīng)過檢驗證實(shí)變壓器完好。在用電源模塊試機(jī)的時候，剛一通電發(fā)現(xiàn)電路板下冒煙（我把焊盤面朝上放置的，這樣方便測量相關(guān)電路電壓）。趕緊斷電檢查并沒有發(fā)現(xiàn)有燒黑的跡象，用手摸各元器件也無過熱的情況。卻發(fā)現(xiàn)一型號為P6KE 250CA的二極管掉落在維修臺上——因整塊電路板有厚達(dá)1mm多的保護(hù)膠膜覆蓋著，是同行前期修理時沒有先行挖出引腳，可能是嫌要清除焊盤上的膠膜太麻煩，直接從電路板上方剪斷引腳測量，測量后發(fā)現(xiàn)“沒問題”后重又焊接上。

我在用“電源模塊”試驗變壓器時，巧遇到了同行和我用萬用表都沒有在“第一時間”檢測到已損壞的二極管 P6KE 250CA。查看它的參數(shù)是為 250V雙向快速恢復(fù)穩(wěn)壓二極管。用晶體管直流參數(shù)測試表測試該二極管時發(fā)現(xiàn)“穩(wěn)壓值”僅為 50V左右。我用這種獨(dú)特的修機(jī)方法“完善了”用萬用表檢測元器件某些性能不全面時的局限性。對該二極管的誤判是一個典型的“萬用表誤判”實(shí)例。

第三步：裝新電源 IC的前期工作：在通過第二步證明變壓器完好后（如有異常應(yīng)先行找到代換的或是手工繞制線圈修復(fù)變壓器后進(jìn)行）。因沒有 IRFU120的管子，用常見的且參數(shù)相近的 IRF630代替。也因沒有 P6KE 250CA更換，用代換管

裝上。換用直流 540V給電路板供電后所測出的 INTC001107的焊盤各腳電壓如表1所示

施耐德變頻器開關(guān)電源IC電壓值

因沒有INTC001107的資料，而且難以從電路板上看出哪個引腳為供電端（電源腳一般會并聯(lián)有較大容量電容和接在變壓器反饋繞組整流二極管的正端）。但從所測出的電壓值看它的供電或是啟動腳應(yīng)該是12腳或是14腳。

這是電壓大體上正常的情況，如果焊盤腳上有較高的對地電位則應(yīng)檢查它能提供多大的對地電流，如果電流只有幾毫安到十幾毫安的話大可放心。如果說電流達(dá)到幾十毫安甚至更高的話則應(yīng)查出原因后方可焊裝電源 IC，否則因故障未完全排除而使電源工作異常，甚至有可能再次燒壞電源 IC或是電源管等相關(guān)元器件 特別提醒的是：如果沒有拆除并聯(lián)在其上的電容的話，其“放電電流”可能引起誤判甚至燒表。

第四步：檢查電源IC的工作情況：裝上INTC001107，因不知哪個腳為輸出，且電路板上有膠膜覆蓋，故用指針表直流10V檔直接測量電源管G-E焊盤電壓，測量有3-5V的波動直流電壓，說明電源IC已工作并輸出驅(qū)動電壓。

第五步：裝上電源管S2000AF試機(jī)：上電后變壓器有低頻叫聲且測量電源次級輸出電壓僅為正常值的1/3左右。此時陷入迷茫：是INTC001107性能不良？是IRFU120用IRF630代換不成功？還是電路中另有隱蔽性故障？

再次仔細(xì)查看電路板并認(rèn)真分析后認(rèn)為同行前期修理時用普通帶引線二極管代換電路板上一貼片二極管的嫌疑很大：如果他采用普通的而非高頻二極管的話，電源IC INTC001107的正常工作條件是不能滿足的。拆下查看型號，標(biāo)志已看不清，果斷換上一高頻貼片二極管，電源叫聲消失，輸出電壓正常！

第六步：繼續(xù)整理資料：電源正常后測得INTC001107各腳電壓如表1所示。因整塊電路板上覆蓋有保護(hù)膠膜，為了不再使它受到更大的破壞，電路圖就不再繪出了。相信以手頭既有的文字資料也能滿足日常維修工作的需要。

三、施耐德變頻器常見故障及判斷

　(1)施耐德變頻器OC報警

　　鍵盤面板LCD顯示:加、減、恒速時過電流。

對于短時間大電流的OC報警，一般情況下是驅(qū)動板的電流檢測回路出了問題，模塊也可能已受到?jīng)_擊(損壞)，有可能復(fù)位后繼續(xù)出現(xiàn)故障，產(chǎn)生的原因基本是以下幾種情況:電機(jī)電纜過長、電纜選型臨界造成的輸出漏電流過大或輸出電纜接頭松動和電纜受損造成的負(fù)載電流升高時產(chǎn)生的電弧效應(yīng)。小容量(7.5G11以下)變頻器的24V風(fēng)扇電源短路時也會造成OC3報警，此時主板上的24V風(fēng)扇電源會損壞，主板其它功能正常。若出現(xiàn)“1、OC2”報警且不能復(fù)位或一上電就顯示“OC3”報警，則可能是主板出了問題若一按RUN鍵就顯示“OC3”報警，則是驅(qū)動板壞了。

   (2)施耐德變頻器OLU報警

　　鍵盤面板LCD顯示:變頻器過負(fù)載。

當(dāng)G/P9系列變頻器出現(xiàn)此報警時可通過三種方法解決:首先修改一下“轉(zhuǎn)矩提升”、“加減速時間”和“節(jié)能運(yùn)行”的參數(shù)設(shè)置其次用卡表測量變頻器的輸出是否真正過大最后用示波器觀察主板左上角檢測點(diǎn)的輸出來判斷主板是否已經(jīng)損壞。字串1

　　(3)施耐德變頻器OU1報警

　　鍵盤面板LCD顯示:加速時過電壓。

　　當(dāng)通用變頻器出現(xiàn)“OU”報警時，首先應(yīng)考慮電纜是否太長、絕緣是否老化，直流中間環(huán)節(jié)的電解電容是否損壞，同時針對大慣量負(fù)載可以考慮做一下電機(jī)的在線自整定。另外在啟動時用萬用表測量一下中間直流環(huán)節(jié)電壓，若測量儀表顯示電壓與操作面板LCD顯示電壓不同，則主板的檢測電路有故障，需更換主板。當(dāng)直流母線電壓高于780VDC時，變頻器做OU報警當(dāng)?shù)陀?/span>350VDC時，變頻器做欠壓LU報警。

(4) LU報警

　　鍵盤面板LCD顯示:欠電壓

如果設(shè)備經(jīng)常“LU欠電壓”報警，則可考慮將變頻器的參數(shù)初始化(H03設(shè)成1后確認(rèn))，然后提高變頻器的載波頻率(參數(shù)F26)。若E9設(shè)備LU欠電壓報警且不能復(fù)位，則是(電源)驅(qū)動板出了問題。

　　(5)EF報警

　　鍵盤面板LCD顯示:對地短路故障。

　　G/P9系列變頻器出現(xiàn)此報警時可能是主板或霍爾元件出現(xiàn)了故障。

　　(6)Er1報警

　　鍵盤面板LCD顯示:存貯器異常。

　　關(guān)于G/P9系列變頻器“ER1不復(fù)位”故障的處理:去掉FWD—CD短路片，上電、一直按住RESET鍵下電，知道LED電源指示燈熄滅再松手然后再重新上電，看看“ER1不復(fù)位”故障是否解除，若通過這種方法也不能解除，則說明內(nèi)部碼已丟失，只能換主板了。

    (7)施耐德變頻器Er7報警