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    深度了解變頻器OC故障的來源及解析

    來源:本站 人氣: 發布時間:2015-12-29 16:09:00

    • 深度了解變頻器OC故障的來源及解析

          其中OC故障在變頻器的所有故障中出現的頻率,是最高的。其中在起動過程中報警,在運行中報警,以至于上電即警示的,還甚至以其它的故障代碼或現象間接地告知你:且該臺變頻器存在OC類的且障!且在變頻器說明書中對OC故障的說明,OC:過流故障;SC:短路故障。英威騰變頻器,且會區別報出兩個故障,而其它變頻器,并不加以區別,則能報出一個OC故障。且OL1、OL2、OC都屬于過流故障的,前二者為輕度過流信號,但OC為重度過流信號,故障發生時需要最快的保護速度。說明書中,對OC故障大致有以下幾種解釋:負載側短路,運行電流大于兩倍以上時跳OC故障。有的變頻器不報OC故障,報出中文提示:變頻器輸出模塊短路,變頻器輸出端短路,變頻器過電流等。變頻器OC故障的具體故障原因是:1、負載過重;2、加、減速時間太短;3、逆變模塊損壞;4、驅動電路損壞等。

          有的變頻器并不告知你故障的類別,其中當有OC故障存在,且開機會造成更大的危險時,則會索性造成類似程序死機表面的現象,如英威騰的P9/G9系列機,然而當開機檢測到模塊故障時,且操作面板便出現H:00字符,所有按鍵的操作均被拒絕。不明內里的人都會以為:程序死機了,則是CPU主板出了問題。還有的變頻器則更為有趣的,當別的故障原因(如過電壓)且會導致運行中的模塊損壞時,或者說在此故障狀態下模塊運行具有潛在的危險時,即在停機狀態,且也會警示OC故障。如阿爾法ALPHA2000型的機器,且當直流回路電壓檢測電路損壞,且CPU檢測到危險的(高)電源電壓信號時,然而好像來不及報過電壓故障了,且直接報OC故障得了,免得使用者會對電源電壓過高的提示不在意的,或者運行即可導致逆變模塊損壞的!

          一臺臺安N2型的小功率機型,上電即跳UL或UU故障的,拒絕操作。且檢查三相電流互感器的信號,從而三路信號有嚴重偏差,且起碼是已經壞掉了兩只。且但查該說明書的故障代碼表,無此兩種故障的代碼,且猜測這種代碼是廠方維修人員才能破解的密碼,不足為外人道的。而是否也為間接地提示OC故障呢?

          變頻器電路(程序)從而設計者的初衷是這樣的:當上電檢測的模塊已壞掉,或運行中出現危及模塊安全的因素甚至模塊已損壞時,會及時報出OC故障。其起因大致是負載側短路或過重負載導致了嚴重過電流,或變頻器因驅動不良或模塊本身損壞造成了過電流甚至短路現像必須快速實施停護保護措施!

          綜上所述,OC故障預警的實質是:快速停機保護模塊,或運行有短路危險,或模塊已經壞掉!不允許再開機運行。從保護上講,模塊在變頻器的“價值比重”如同顯像管、液晶屏在彩電中的價值,是不言而喻的;就產生OC故障后強制運行的危險性而言,輕者有可能損壞模塊,重者則有可能使設備爆炸造成嚴重的人身傷害!所以設計人員對模塊故障不能不做第一位的考慮!撇開檢測電路損壞誤報的OC故障不說,還有的變頻器無“故障”,僅僅是電源電壓有稍許難以意料的偏差,或是某種干擾,也會頻報OC故障,而這種故障檢修起來,就更是不能從一般意義上OC故障成因著手,來進行檢修了。不“講理”地報OC故障,也應該以“不講理”的思維方式,來破解OC故障背后的秘密了。且大部分變頻器是在啟動信號投入時,跳OC信號,此種情況往往是模塊并沒有損壞的,而只是驅動電路存在異常使IGBT不能被良好驅動;有的是上電即跳OC信號,則可能是模塊或驅動電路本身的故障,輸出電路檢測電路本身的故障,或者是具有其它的運行會危及模塊安全的因素(如過電壓),當具有這種因素的存在時,且有的變頻器處理的措施是:操作的顯示面板能調看和修改參數,但不能進行運行操作的;有的則是干脆拒絕所有操作,全面罷工算了。而在運行中報OC信號:則有以下三種可能:

      1、屬于負載方面的異常:起動、運行、過程中都有可能報OC故障,一般為負載過重,負載有堵轉現象,變頻器功率容量不足;

      2、用戶對變頻器的運行參數調節不當,如對恒轉矩負載錯誤設置為二次遞減轉矩負載,加、減速時間設置不當,尤其是對大慣性負載加、減速時間的設置。或者是對停機方式的處理不當。更有甚者,是對保護參數的誤設,如對變頻器或電機額定電流參數的誤設(保護動作值小于額定電流值),使設備在額定電流以下竟出現頻繁的過流報警停機,不能投入運行!

      3、而屬于變頻器本身的故障原因:往往為驅動電路的電源供電電容失效造成的驅動不足,使CPU接收到由驅動電路內部IGBT管壓降檢測電路報出的OC信號。且三方面的原因可歸納為一點:運行狀態中有嚴重的過電流的情況發生,因而會報出OC信號!一般來講,且OC故障的來源有以下四個方面:

      1、當逆變模塊運行的電流超大,且達額定電流的2倍以上時,而IGBT管子的管壓降上升到7V以上,且由驅動IC返回OC過流信號,通知CPU,實施快速停機保護。OC報警在啟動和運行過程中報出;

      2、從變頻器輸出端的三只電流互感器(小功率機型有的采用兩只),采集到急劇上升的異常電流后,由電壓比較器(或由CPU內部電路)輸出一個OC信號,通知CPU,實施快速停機保護。信號在停機、啟動或運行狀態都有可能報出。停機狀態下,當然沒有輸出電流信號,只能是電流檢測電路本身故障,向CPU誤報了一個“過流信號”;

      3、IGBT管子已有或正在發生了短路性和開路性損壞,或IGBT性能不良導通內阻增大。由驅動IC檢測到“極其異常的”管壓降,當然IGBT開路時,C、E間會出現高達500V以上的管壓降了。OC故障在啟動過程中報出;

      4、驅動電路不良,使IGBT不能被良好驅動,形成異常的管壓降,驅動電路報出OC故障,此故障在啟動過程中報出。

      上述第四種原因,其危害程度最大,可能會導致逆變模塊的炸裂。分析如下:

          且驅動IC雖未損壞,但驅動電路的異常導致了模塊異常工作的狀態,驅動電路在此時報出了OC信號,不但不算誤報,而且是非常及時和可表揚的。且驅動IC的供電常采用正負雙電源的方式,且其正電壓提供IGBT導通的激勵電流。其負電壓為IGTB管子的截止提供助力的,強制拉出IGBT結電容的電荷,且使其更為可靠和快速地截止。且當正電壓濾波電容(往往采用47uF或100uF電容,大功率機型也有采用330uF的)的容量大為減小時,IGBT管子因激勵不足,即使運行在額定電流以下,也呈現較大的管壓降,經檢測電路處理,CPU報出OC故障;此際的故障表現為:變頻器空載或帶有極輕負載時,運行正常,稍微加載即報OC故障。

          如果說正電壓濾波電容的失效會導致IGBT管子的激勵不足,而促使驅動IC報出OC故障,IGBT管子尚不存在較大危險的話,那么負電壓濾波電容的失效,則就危險得多了。在某一相上臂管子開通的同時,會將主回路正電壓跳變到下管的C極上,如果負壓鉗位不足(或負壓回路斷路),管子的結電容瞬時吸入電流有可能造成下臂管子的誤導通,其后果是兩只共通的管子對530V直流電源造成了短路!在此種情況下模塊極易炸裂!當觸發端子開路,IGBT的觸發端子開路時,危害則更為直接,接受啟動信號,模塊非炸了不可。上述都是報OC故障的“顯現象”,還有報OC故障的“隱現象”和似是而非的報OC現象,往往不被人注意。如下三例:

      1、如檢修一臺阿爾法變頻器,CNN1端子的第8腳為主回路直流電壓的檢測信號的輸出腳,且正常時應為3V左右,當因電路損壞會造成4V以上的“信號輸出”(相當于三相交流的輸入電壓達700V以上了)時,CPU都認為危及模塊運行的安全了,于是不報過電壓故障的,而是上電即警示OC的,且以引起用戶的注意。這個OC實質上是OU過電壓的故障,以OU代OC,從未出于軟件設計者的考慮(和硬件電路結構所限),只在上電瞬間報出。運行中報出的OC和OU,則恢復本來面目。

      2、在對阿爾法小功率變頻器維修的過程中,發現該變頻器有一個通病——容易跳OC故障。其表現為:多在啟、停操作過程中跳故障,但有時也在運行中跳故障;有時候莫名其妙地又好了,能運行長短不一的一段時間。在以為已經沒有問題的時候,又開始頻繁跳OC故障;空載時用表筆測量U、V、W輸出電壓時,易跳故障,但接入電機后起動運行,又不跳了,再過一陣子,接入電機還是跳OC故障。最后查出故障原因竟然為5V供電偏低!CPU誤報OC故障。OC故障和+5V供電高低扯了上關系,實在是不多見啊。

      3、從而修理一臺P9型英威騰機器時,檢查發現:上電,操作面板顯示H.00,所有操作全無效,CPU拒絕所有的操作。測量故障的信號匯集處理的電路為U7-HC4044-4、6腳的過流信號,皆為負電壓,而正常時靜態應為6V正電壓的。順電流的檢測電路往前查找,測電流信號的輸入放大U12D的的8、14為0V,正常;但U13D的14腳為-8V,有誤過流信號的輸出。將R151焊開,斷開此路過流故障的信號,操作面板的所有參數設置均正常的。故障原因為上電后檢測到有過流信號的,于是拒絕所有操作,出現“程序卡住”現象。該機型以“程序卡住”、拒絕操作的方式,提示變頻器有OC故障存在!

          從上文看來,好多電路和好多方面的原因都能使變頻器報出OC故障,但哪個故障檢測電路所報的OC信號更具有優先權呢?就故障檢測電路來說,故障示警有沒個預警層次呢?從保護角度而言,數方面的因素只要是危及了模塊的安全,都會報出OC故障,正如上文所言。但在報警行為”實施過程中,也可以看出一些預警層次。

      1、驅動IC返回的OC信號是第一位的,如從J316的6腳、PC929的11腳、IPM模塊的OC信號檢出腳報出的信號。因是直接檢測模塊狀態的,所以只要CPU接收信號,CPU立即封鎖三相觸發脈沖的輸出,報出OC信號;

      2、由三相輸出的電流互感器報出的OC信號。此信號的報出有一個梯級的過程:當有過流現象的發生時,對輕度過流,且經長延時處理和降低頻率等處理后,報過電流但不會報OC的。對中度過流,經較短的時間延時和其它處理無效后,報過電流,仍不報OC。且只有出現變化劇烈且幅值極大的電流檢測信號,則不經延時,直接報出OC信號;

      3、有些機型對過、欠壓的檢測處理也按類似于電流檢測一樣的梯級報警層次:如先報過電壓,并且伴有延時的處理環節。當檢測到極高的電壓值時,才直報OC或OU;

      4、英威騰P9/G9型機,間接顯示OC的過程,也有梯級報警層次:上電檢測到模塊或電流信號異常,拒絕所有操作;只檢測到溫度異常,可設參數值,但不能起停操作。

          由此看來,據危害程度的不同,報各類故障的時間也有所差異。CPU對OC信號的檢測是直接停機保護或拒絕操作,越快越好,無時間延時處理;對其它危害程度較輕的故障信號,則有檢測、延時、預報警、報警停機保護和配合頻率調節以使過流現象消失等幾個環節。此為OC信號與其它故障信號在處理上的不同之處。因而對變頻器的保護來說,OC故障信號的預警級別當為紅色級。為最高故障保護級別。具有對其無條件執行的最高優先權。因變頻器軟件編寫者的思路不同,而報警方式不一。當變頻器“拐著彎兒”報警時,我們要靜下心來,配合故障信號處理電路的狀態檢測,找到故障代碼背后的“東西”,從而解決問題和排除故障。



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