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ABB ACS600变频器常见故障分析

2017-06-26 11:53分类:电气工程 阅读:

 

1、ACS600变频器的工作原理和内部结构
  ACS600多传动变频器系统的主要由辅助控制单元(acu)、进线单元(icu)、滤波单元(fiu)、供电单元(isu)和若干逆变器组成。辅助控制单元、进线单元、滤波单元主要由断路器、接触器、集电器、电抗器等元件组成,供电单元和逆变器主要由各控制板、功率模块和其他元器件 组成。这里我们主要讨论的是供电单元和逆变器内部器件损坏的维修。变频器系统在工作时由供电单元将三相交流电整流为直流电,通过直流母线送至各逆变器,供 电单元和逆变器均可以实现四象限运行,可将电机的发电状态下的交流电通过直流母线实现逆变器共享或通过供电单元送回电网。
  供电单元在硬件结构上与逆变器基本一致。主要由电源板 (npow)、主电路接口板(nint)、门极驱动板(ngdr)、和IGBT功率模块组成,在供电单元使用三块功率模块并联使用时需要用到匹配板 (nxpp),在逆变器中还会用到禁止误启动板(ngps),模块内部除了上述控制板和功率元件外还有电容器、电流互感器、放电电阻、风机等元器件。在模 块外部有一个控制单元(ndcu),由控制板(namc)和I/O接口板(nioc)两块电路板组成,控制板是供电单元和逆变器的控制核心,变频器的应用 软件和参数组就储存于此,i/o接口板负责各I/O信号的采集和输出,同时可以连接cdp312控制盘。在供电单元或逆变器工作时,电源板提供内部使用的 24v、15v电源, 主电路接口板采集各种内部信号,并接收来自控制单元输出的处理结果,提供信号给门极驱动板。门极驱动板接收主电路接口板的信号,提供驱动IGBT门级动作的信号,随后igbt功率模块通过开关通断将直流逆变为交流,或将交流整流为直流,驱动电机或回馈电能。模块内部各控制板、元器件的连接采用的是插接件连 接,控制单元与逆变器模块、上位机、各选件(编码器适配器、通讯适配器等)之间采用的是光纤连接。弄清模块及控制单元的作用和连接方式,是变频器内部故障 检修的基础。再此基础上要进一步掌握各板件连接端子信号的功能,元器件正常与否的测量方法。这样故障的分析、查找、修复就容易多了。

2、ACS600多传动变频器常见故障分析
2.1、电源板故障
(1)故障现象
  驱动电机无动作,cdp312控制盘无显示。
(2)故障分析处理
  cdp312控制盘连接在控制单元的nioc板上,首先就要检查控制单元的电源。控制单元的电源是24v直流电源,可以由外部直流电源供电,也可以由内部电源板供电。电源板的作用是将直流母线上的直流电(560v左右)转换成24v、15v两组电源供主电路接口板和其他部件 使用。首先要确定直流母线电压是否正常,正常时板载绿色led灯(v15)亮,可以通过测量电源板插接端子x31的1脚和4脚进行确认,如果没有电压,则应向上检查直流母线上的快速熔断器,通常快速熔断器的熔断多数都伴随功率模块的损坏,所以一旦发现熔断器熔断一定要先检查功率模块,切不可盲目更换熔断 器。在直流母线电压测量正常的情况下,板载v15led灯不亮时,板载熔断器f1熔断的可能性较大,可以用万用表进行检测其好坏。板载熔断器f1的主要作用是对直流输入电压进行保护。通过多次同类故障的维修来看,其熔断通常由直流母线的瞬间电压波动造成,在确定板载元件无外观损坏的情况下可以直接更换。当电源板输入侧均正常时,测量输出侧。插接端子x34是供给控制单元的直流24v电源,测量1脚和2脚进行确认,如果没有电压,则说明电源板开关电源部分损 坏,需要更换电源板。电源板插接端子x32是供给主电路接口板,用作门级驱动电压,正常时用万用表测量(表笔接4脚),2脚-24v,3脚-15v,5脚+15v,6脚+24v,当出现功率模块无法触发或其他疑难故障时要重点检测该处。在本例中,经检测是电源板开关电源部分损坏,更换新板后故障排除。

2.2、控制单元故障
(1)故障现象
  驱动电机无动作,cdp312控制盘无显示。
(2)故障分析处理
  首先排除直流24v供电电源故障。在本例中控制单元的输入24v电源正常,但控制单元namc板上电源正常指示灯(v4)不亮,这说明控制单元内 部出现了元件损坏。一般情况下控制板元件损坏,用户是无法自己修复的,只能更换控制单元或namc板。但笔者通过对控制单元内的namc和nioc板的研 究发现,在namc板的电源部分有一个贴片保险(f1),在以往损坏的控制单元中,该保险损坏所占比率在50%以上,说明该处是的acs600变频器控制 单元的一个薄弱环节。该保险损坏时外观并无异常,可以通过万用表测量检出。由于该保险是非常小的贴片元件,无法直接更换,笔者采取将保险两端信号线引出, 在外部串接玻璃保险管的方法,对损坏控制单元进行了修复,效果良好。以前遇到过类似问题的朋友,可以查看一下以往更换过的故障控制单元,看看是否同一问 题,如果可以采用这种方法修复的话,将使价值万元的元件获得重生。
2.3、IGBT功率模块故障
(1)故障现象
  驱动电机无动作,变频器接收到运行信号后马上报“ppcc link”故障。
(2)故障分析处理
  “ppcc link”按照变频器手册上的提示是nint板和namc板之间的光纤连接出现了问题。但实际情况却并不是这样,事实上光纤连接故障发生的概率是非常之低 的,“ppcc link”的出现往往伴随着IGBT功率模块的损坏,这是笔者多年来在acs600变频器维修过程中得出的经验。检修时,首先通过检测排除光纤连接故障。 然后对IGBT功率模块进行检测(每块IGBT由三个独立的模块构成,既可独立运行,也可并联运行)。在进行测量前,IGBT要脱开交流侧的电机连接电缆 和直流汇流排,否则会产生由电容和电机绕组带来的错误测量值。用万用表的二极管挡,对IGBT各模块的交流侧端子(p)和直流正极(+)、负极(-)进行 测量。正常时,黑表笔接p,红表笔接-,显示为0.34v,表笔对调时截止;黑表笔接+,红表笔接p,显示为0.34v,表笔对调时截止。在本例 中,IGBT其中一相的模块的+、p之间短路,说明该相的一只续流二极管已被击穿,需要更换IGBT功率模块。按照变频器手册的要求,在更换IGBT时需 要同时更换主电路接口板和门极驱动板。这说明多数IGBT功率模块的损坏是由于主电路接口板和门极驱动板损坏后提供了错误的触发信号造成的。笔者在对IGBT功率模块损坏的现象和原因进行了多年的探究后发现,IGBT的损坏可分为两类,一类是功率模块整体的炸裂,还有一类就是前述的模块单相的击穿,前者就是由于主电路接口板或门极驱动板损坏造成的,而后者主要是由于线路中瞬时的电压、电流的波动造成的,这种情况可以不必更换主电路接口板和门极驱动板, 从而降低维修成本。

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