[故障表現(xiàn)和診斷] 一臺正弦SINE303型7.5kW變頻器，現(xiàn)場啟動運行中，頻率上升到7Hz左右，跳欠電壓故障代碼而停機。故障復(fù)位后再行起動，電機才動一下，面板不顯示了，機器像沒通電一樣，模變頻器外殼，感覺很熱。測量R和+之間的正向電阻值，正常時應(yīng)等于整流二極管的正向電阻（或正向?qū)妷褐担?，現(xiàn)在測量值為無窮大，初步判斷充電電阻斷路。

[電路構(gòu)成] 正弦SINE303型7.5kW變頻器的主電路，如圖1所示（將逆變功率電路省略未畫），整流和儲通電容之間，接有R92限流充電電阻和充電繼電器REYAY1。在三相電源輸入端子之間，并聯(lián)有壓敏電阻元件和電容，以吸收電網(wǎng)側(cè)的電壓尖峰。

[故障分析和檢修] 拆機檢查，充電電阻R92已燒斷。另行提供DC24V電源，單獨給充電繼電器REYAY1上電，細聽其觸點動作聲音，由此判斷REYAY1的工作狀態(tài)。在觸點閉合狀態(tài)，由電阻擋測量觸點的接觸電阻，未見異常，本著 “眼見為實”的原則，拆光繼電器外殼，觀測觸點狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)觸點有燒灼現(xiàn)象，換新繼電器和充電電阻后，故障排除。

圖1 正弦SINE303型7.5kW變頻器的整流、充電和儲能電路

[故障表現(xiàn)和診斷] 臺達DVP-1 22kW變頻器，上電無反應(yīng)，操作面板無顯示，測量控制端子的24V電壓為0。判斷為開關(guān)電源或開關(guān)電源的供電回路故障。

[電路構(gòu)成] 臺達DVP-1 22kW變頻器的主電路，由晶閘管半控橋，儲能電路和逆變電路構(gòu)成。晶閘管3相半控橋的工作原理簡述如下：

變頻器上電初始時期，VT1~VT3等3只晶閘管器件因無觸發(fā)信號送入，處于截止?fàn)顟B(tài)。R相輸入交流電壓（與S、T相構(gòu)成通路）經(jīng)D1半波整流、R1/R4限流、直流電抗器L為直流回路的儲能電容充電，使主電路的P、N端子間的直流電壓逐漸上升至一定值時，開關(guān)電源電路起振工作，主板MCU器件檢測到直流回路的電壓值上升至某一閾值后，從DJP1的23端子輸出低電平的“晶閘管開通信號”，光耦合器DPH7由此產(chǎn)生輸入側(cè)電流，輸出側(cè)內(nèi)部光敏晶體管導(dǎo)通，將振蕩器DU2由3腳輸出的脈沖信號輸入晶體管DQ14的基極，經(jīng)復(fù)合放大器DQ14、DQ15進行功率放大，由二極管DD16、DD30、DD31將觸發(fā)脈沖信號分為3路，輸入至晶閘管VT1~VT3等3只晶閘管的柵陰結(jié)，使VT1~VT3等3只晶閘管同時開通，由3只晶閘管和3只整流二極管構(gòu)成的半控橋電路“變身為”3相橋式整流電路。

圖2 中達VDF-B型22kW變頻器主電路（簡化圖）

脈沖形成電路的供電電源由開關(guān)電源電路（開關(guān)變壓器DT1的一個繞組）提供，整流電源的負端接主電路P端（3只晶閘管的陰極），振蕩電路輸出的正向脈沖，經(jīng)功率放大電路輸入晶閘管的柵極，形成觸發(fā)電流的通路。觸發(fā)脈沖形成電路由DU2、DQ14、DQ15等元件組成。時基電路1455B（同NE555）與外圍DR64、DR45、DD27/DD28、DC42等定時元件構(gòu)成多諧振蕩電路，脈沖信號由3腳輸出，脈沖信號向后級電路的傳輸與否受耦合器DPH7（MCU主板信號）的控制。變頻器上電及主電路儲能電容充電結(jié)束后，DU2輸出脈沖信號一直在傳輸中，與常規(guī)晶閘管調(diào)壓電路中的觸發(fā)信號不同，信號不必與電網(wǎng)同步和具備確定的相位關(guān)系，這是一個振蕩頻率約為5kHz的“高頻觸發(fā)信號”，隨機性地加到晶閘管的柵陰結(jié)上，總是使用3只晶閘管在電網(wǎng)電壓過零點位置“盡早”開通。

 [故障分析和檢修] 晶閘管半控橋整流電路的檢測思路，檢修方法和步驟如下：

1、故障表現(xiàn)和檢修思路

晶閘管電路的典型故障表現(xiàn)，是啟動時報“欠電壓”故障，或上電無反應(yīng)（操作顯示面板也無指示）。上電無反應(yīng)說明開關(guān)電源失去電源供應(yīng)，變頻器的充電限流電阻可能已經(jīng)燒斷，但其故障原因有可能是3只晶閘管半控橋沒有投入正常，啟動過程中，運行電流流經(jīng)充電限流電阻令其燒斷。

另外，報“欠電壓”故障和3相電源電壓偏低、儲能電容的電容量變小，直流電壓檢測電路誤報故障等，都有關(guān)系，須排除其它故障原因后，再檢修晶閘管整流電路。

1）上電無反應(yīng)。檢查（見圖2）D1、R1/R4等充電限流電路，排除其故障后，進而檢查晶閘管整流電路和脈沖形成電路；

2）上電即（為變頻器輸送3相交流電源的空氣斷路器）跳閘，說明晶閘管整流電路存在短路故障，用萬用表測量晶閘管半控橋，檢查損壞元件；

4）上電反應(yīng)正常，但一給出起動信號，即報“欠電壓”故障，先排除其它故障原因后，再檢查是否由晶閘管半控橋模塊損壞或觸發(fā)電路不良造成的故障原因：

a、晶閘管半控橋模塊中有1只晶閘管損壞或1路觸發(fā)脈沖電路不良，空載或輕載運行正常，負載率達50%以上時報欠電壓故障，保護停機；

b、晶閘管半控橋模塊中有2只晶閘管損壞或3路觸發(fā)信號丟失，晶控管半控橋電路不工作，輕載投入啟動信號，即報欠電壓故障，變頻器處于停機保護狀態(tài)。

2、故障檢修方法和步驟

1）先排除晶閘管半控模塊的故障

確診為晶閘管整流電路沒有正常工作，本著先易后難的故障檢查原則，和先檢查故障概率高的元件或電路，后檢查故障概率低的元件電路的原則，先在機器停電狀態(tài)，測量判斷并排除3塊晶閘管半控橋的故障，再進而檢修脈沖觸發(fā)電路。

2）還可以進一步劃分脈沖形成電路的故障范圍

觸發(fā)脈沖形成電路輸出的脈沖信號，換言之，觸發(fā)脈沖形成電路，是變頻器上電后即開始工作的。但觸發(fā)脈沖信號能否加到晶閘管的柵陰結(jié)上，受到MCU主板來的“開關(guān)信號”的控制，暫時短接光耦合器DPH7輸出側(cè)（3、4腳）進行試驗——人為形成“模擬的MCU晶閘管開通控制信號”，若晶閘管半控橋電路能正常工作，或在3只晶閘管的柵陰結(jié)能測得1V左右的正向脈沖電壓值（柵極搭紅表筆），說明DU2、DQ14、DQ15等脈沖形成電路是正常工作的，只是MCU主板的晶閘管開通信號，未能正常送入光耦合器DPH7的輸入側(cè)。

故障檢查范圍在光耦合器DPH7、排線端子的23端子及MCU主板前級電路，當(dāng)MCU輸出晶閘管開通信號，23端子應(yīng)該變?yōu)?V（針對+5V而言）的低電平，或測量DPH7輸入側(cè)（1、2腳之間）的電壓值為1.2V左右，說明由MCU主板的晶閘管開通控制信號已正常輸入DPH7，DPH7不能正常傳輸控制信號已經(jīng)損壞；若測量23端子電壓為+5V，或測量DPH7輸入側(cè)（1、2腳之間）的電壓值為0V左右，說明MCU主板未送入晶閘管開通信號，檢查MCU主板前級電路的故障原因。

若暫時短接DPH7的輸出側(cè)，在晶閘管的柵陰結(jié)上仍檢測不到正常的脈沖信號電壓，說明觸發(fā)脈沖形成電路本身故障。

上電檢測直流回路的儲能電容兩端無530V直流電壓，進一步檢測預(yù)充電電路的保險管FUSE1已經(jīng)熔斷，致使開關(guān)電源得不到輸入電源，整機不工作?？紤]到熔斷原因為三相整流電路中可控硅元件因未被觸發(fā)導(dǎo)通，預(yù)充電電路因承受運行電流沖擊，而使FUSE1熔斷。將FUSE1換新后，上電在三只可控硅的觸發(fā)端子均檢測不到直流電壓。當(dāng)短接觸發(fā)電路中的DQ3時，三只可控硅的觸發(fā)端子均有觸發(fā)電壓輸入，三只可控硅開通。檢查DQ3的集電結(jié)已經(jīng)開路損壞，將 DQ3用功率管BU406代換后，故障排除。

[故障表現(xiàn)和診斷] 臺達VDF-B型22kW變頻器，故障狀態(tài)同上例。經(jīng)檢測，充電電阻已經(jīng)斷路，判斷晶閘管半控橋主電路或觸發(fā)電路存在故障。

[故障分析和檢修] 檢查充電電阻R1、R4已經(jīng)燒斷（參見圖2），換電阻后上電檢查：短接觸發(fā)脈沖放大晶體管DQ15的C、E極，測量G1、K1，G2、K2，G3、K3觸發(fā)端子間仍無觸發(fā)電壓信號；測量振蕩器DU2的3腳有直流電壓輸出，說明振蕩電路工作正常；測量光電耦合器DPH7的1腳無1.3V輸入電壓，排線端子DJ6的24腳電壓僅為0.3V。DPH7因無信號電壓輸入，內(nèi)部輸出側(cè)三極管未導(dǎo)通，主電路晶閘管不能得到觸發(fā)電流。

分析：1）是直流回路的電壓檢測電路故障，使MCU誤以為儲能電容的電荷尚未充滿，因而不輸出可控硅開通指令；2）還是CPU的I/O口內(nèi)部電路故障，不能輸出+5V高電平指令呢？變頻器上電，在停機狀態(tài)下，由預(yù)充電回路，也能在儲能電容上建立起500V以上的電壓。

空載操作變頻器起動運行試驗，輸出正常，未報出欠電壓故障。檢查DJP1的端子排線（23引腳）至MCU主板MCU的引腳連接，都沒有什么問題，說明光耦合器DPH7的輸入側(cè)無輸入信號是由于MCU的I/O口內(nèi)電路損壞所致。

是由廠家購進MCU主板，還是采用應(yīng)急措施修復(fù)此例故障呢？在不更換MCU主板的前提下，有兩種方法，都可以將此故障變通修復(fù)：

圖3  使晶閘管處延時開通的控制電路

1、直接將DQ15短接，變頻器上電時，由預(yù)充電電路為儲能電容充電，當(dāng)充電電壓建立起一定幅度后，如450V，開關(guān)電源起振，觸發(fā)電路得電，三只可控硅得到觸發(fā)電源而開通；可控硅開通時有較小的沖擊電流，但基本上無妨。

加裝一個三極管R、C延時電路，在開關(guān)電源起振后，控制DPH7延時得電，以便延時送出可控硅開通的控制信號。增加延時控制電路如上圖3所示。

只需將DPH7的1腳元件拆除，加裝由上圖5只元件組成的延時電路即可。在開關(guān)電源起振工作后，從排線端子DJP1的的10端引入+15V電源電壓，經(jīng)R1給C2充電到C2上電壓上升為12V左右時，DW1擊穿導(dǎo)通，三極管Q1有偏流而導(dǎo)通，驅(qū)動DPH7，接通可控硅的觸發(fā)電流通路。 電路的延時時間約為3秒。此時儲能電容上已建立起500V左右的電壓值，三只晶閘管器件便在無沖擊電流的情況下順利開通了。

[故障表現(xiàn)和診斷] 接修一臺海利普HLP-P型15kW變頻器，用戶反映該變頻器上電后無反應(yīng)，可能是有保險絲燒斷了（用戶不明白變頻器電路結(jié)構(gòu)，故有此猜測性判斷）。經(jīng)測量判斷，充電電阻已經(jīng)燒斷。

[電路構(gòu)成] 海利普HLP-P型15kW變頻器主電路和輔助控制電路，如圖4所示，對FU熔斷器的檢測電路、充電接觸器的控制電路、充電接觸器的狀態(tài)檢測電路，也在圖4中一并畫出。

[故障分析和檢修] 接手變頻器后，不要忙著為變頻器上電試機，先用數(shù)字萬用表的二極管擋，測量R、S、T電源輸入端與直流P端（黑表筆搭P端），正常時應(yīng)該是整流橋電路內(nèi)部3只二極管的正向電壓值（串聯(lián)限流電阻的電阻值可忽略不計），現(xiàn)在測量結(jié)果顯示正向電壓值均為無窮大，從圖4電路分析，整流橋內(nèi)部3只二極管同時損壞的概率極低，最大可能是充電電阻已經(jīng)斷路了。拆開變頻器機殼，測量充電接觸器（型號為XSC1-015）主觸點兩端電阻值，遠遠大于50Ω（嘿，接著就發(fā)現(xiàn)機殼內(nèi)部限流電阻損壞碎裂形成的白色硬塊了），判斷充電限流電阻已經(jīng)損壞。

維修經(jīng)驗告訴我：限流電阻損壞的背后有可能隱藏著另一個原兇——充電接觸器的工作狀態(tài)不良，在起動變頻器后，因充電接觸器沒有正常動作，運行電流流過限流電阻使其燒毀。當(dāng)然也存在因限流電阻本身質(zhì)量缺陷或電網(wǎng)劣化引起異常浪涌充電電流而使限流電阻燒壞的原因。

更換限流電阻后，在上電瞬間，注意傾聽充電接觸器的吸合聲音，上電1至2秒后，聽到“哐”的一聲響（伴隨有機殼的微微震動），說明充電接觸器工作狀態(tài)正常。

圖4 海利普HLP-P型15kW變頻器主電路和輔助控制電路圖

為了杜絕故障隱患，降低故障返修率，將充電接觸器的外殼拆開，觀測觸點狀態(tài)良好，證實該例故障，僅為單純限流電阻燒壞，更換后故障排除。

一臺送修海利普品牌15kW變頻器（參見圖4主電路），電源開關(guān)合閘即跳，用戶懷疑變頻器損壞送修。測量變頻器主R、S、T與P、N主端子之間的電阻正常，逆變功率電路也無問題，慎重起見，用調(diào)壓器為變頻器調(diào)壓供電，試進行起、停操作，變頻器工作正常。判斷故障原因為用戶為變頻器所供電的電源開關(guān)（60A空氣斷路器）不良，建議用戶更換后試機，變頻器工作正常。

[檢修小結(jié)] 本例故障，將故障范圍延伸至變頻器外部——變頻器的供電線路異常上來！這也是變頻器維修者有時要面臨的問題，有些故障其實是外部線路、負載的故障，及變頻器工作參數(shù)調(diào)節(jié)不適宜的問題。如本例故障，系為變頻器提供工作電源的空氣斷路器不良（正常電流下誤跳閘分斷）所造成。不一定都是變頻器的原因啊。維修者頭腦中，要有這根“弦”兒。

一臺送修海利普HLP-P型15kW變頻器，在運行中操作人員聽到機內(nèi)爆響，隨即電源開關(guān)跳閘。測量S、T電源端子之間的電阻為數(shù)十歐姆，進一步測量S、R、T與P、N之間的正、反向電阻值，S、P端子之間的電阻值為0，確定該變頻器的整流功率模塊已經(jīng)損壞。檢查主電路儲能電容和逆變功率電路，未發(fā)現(xiàn)什么異常。按原型號（MDS100B-16）更換100A1600V的3相整流模塊后，測量主端子之間的電阻值恢復(fù)正常，上電試機，故障排除。

接修一臺運行中報欠電壓停機報警的變頻器，由于維修部沒有帶（額定負載）載條件，只能盡量從主電路著手，找到故障器件。拆開變頻器機殼，先直觀觀察儲能電容有無異常，然后上電，觀察和傾聽充電接觸器的動作狀況，都正常。這時拆開充電接觸器外殼，發(fā)現(xiàn)主觸點燒灼嚴重，造成虛接。換用同型號交流接觸器，安裝試機，故障排除。

一臺海利普HLP-P型15kW送修變頻器（參見圖4電路），用戶反映輕載時運行時正常，接近滿載后，報欠電壓故障而停機。根據(jù)故障表現(xiàn)，充電接觸器主觸點接觸不良和儲電容容量小的可能都有。詢問用戶，變頻器使用年限達4年以上了，工作現(xiàn)場環(huán)境溫度偏高，判斷儲能電容的容量減小可能性為大。拆開機殼，解除儲能電容的連接線后，用電容表檢測電容量，兩只串聯(lián)電解電容均有不同程度的容量減小現(xiàn)象，分別由原值的3300μF變?yōu)?300μF和1800μF。更換優(yōu)質(zhì)電容后，試機正常。

說明：上兩例故障，限于維修部條件，一般不能為變頻器帶上額定負載試機，為降低返修率，首先要明確確定故障根源，找到故障根源并修復(fù)。再就是可聯(lián)系就近工廠，創(chuàng)造試機條件，最好是確定故障已根除后，再交付用戶。

用戶電話反映，變頻器運行以后，報欠電壓故障而停機，空載運行正常。判斷為變頻器主電路故障。送修后，首先要排除電壓檢測電路誤報故障的可能性（空載運行正常），檢查充電接觸器的主觸點接觸正常、儲能電容的電容量，都沒有發(fā)現(xiàn)什么問題。詢問用戶電工，是否為3相電源電壓偏低，回答說3相電源電壓都在390V左右，無偏低現(xiàn)象。又詢問電工檢查為變頻器供電的空氣斷路器有無問題，電工回答說是新?lián)Q的，不會有問題。

未查出變頻器的其它故障，只得現(xiàn)場裝機試驗，運行中測量變頻器的3相輸出電壓，發(fā)現(xiàn)S、T兩相之間僅為200V，嚴重偏低，測量空氣斷路器的輸入電壓正常，判斷為新?lián)Q的電源開關(guān)（空氣斷路器）不良。這也是一例由電源異常造成的故障報警與停機保護實例，給人的教訓(xùn)是：一是要先排除變頻器的外部原因，再檢修變頻器；二是即使新?lián)Q的器件（如新購的空氣斷路器），也有可能是壞的。