变频器产品中主要有单相220V与三相380V的区分,当然输入缺相检测只存在于三相的产品中。图1所示为变频器主电路,R、S、T为三相交流输入,当其中的一相因为熔断器或断路器的故障而断开时,便认为是发生了输入缺相故障。
变频器缺相故障除了输入缺相外,还有一种是输出缺相,这将直接导致电机缺相运行。缺相时,电机静止时启动,电机就转不起来。若是在运行中缺相十分***,电机电流增大1.2倍,发热严重,震动加剧,急易烧坏电机。变频器通过检测输出电流,就可以判断三相输出是否缺相。
当变频器不发生缺相的正常情况下工作时,Udc上的电压如图2所示,一个工频周期内将有6个波头,此时直流电压Udc将不会低于470V,实际上对于一个7.5kW的变频器而言,其C的值大小一般为900uf,当满载运行时,可以计算出周期性的电压降落大致为40V,纹波系数不会超过7.5%。而当输入缺相发生时,一个工频周期中只有2个电压波头,且整流电压***低值为零。此时在上述条件下,可以估算出电压降落大致为150V,纹波系数要达到30%左右。
由此可以看出,在变频器输入缺相后仍在运行时,电容C将被反复大范围的充电,这种情况是不允许的,它必然将使电容器损坏,从而造成整台变频器的损坏。并且,若负载较轻,虽然不会造成电容的损坏,但是直流电压的纹波系数相比于正常时将会增大很多,而且目前变频器一般具有恒电压控制功能,这将造成开关占空比的振荡和负载电流的振荡。而负载较重时,则进一步损坏整流桥,促使变频器故障几率增大,如在送电时就发生缺相,由于单相大电流运行极易造成变频器烧毁。
检测变频器输入缺相,***简单的一种方法就是使用硬件检测,如图3所示是其中的一种方法。该电路中C0上的电压高低将反映R、S、T三相输入有无缺相,当发生缺相时,C0上的电压降低,光藕器件将不导通,A点的信号为高电平,对应缺相的发生。
当然,还可以从软件上进行输入缺相的检测,这是因为Udc在正常情况下,除直流成分外,其主要交流成分的周期为3.33ms,而在缺相的情况下,其主要交流成分的周期将变为10ms,因此通过检测Udc的交流成分的周期,就可以判断其是否缺相。
当安川变频器出现故障时,操作器会显示故障内容,并切断输出,电机自由减速停止。
以下是安川变频器故障报警代码说明及对应的故障原因,仅供参考。
OCOvercurrent过电流变频器的输出电流超过了过电流检出值·
GFgrorndF***lt接地变频器输出侧的接地电流超过了变频器额定输出电流的50%
PUFDCBusFuseOpen***丝熔断
SCShortCircuit负载短路变频器的输出或负载已短路
OVOvervoltage主回路过电压主回路直流电压超过电压检出值
UV1DCBusUndervolt主回路低电压主回路直流电压低于低电压检出
UV2CTLPSUndervolt控制电源异常控制电流的电压太低
UV3MCAnswerback防止浪涌回路故障
PFInputPhaLoss主回路电压异常
LFOutputPhaLoss输出欠相变频器输出侧发生了欠相
OH(OH1)HeatsinkOvertmp散热片过热变频器散热片的温度超过了设定值或105℃
RHDynBrkResistor安装形制动电阻过热
RRDynBrkTransistr内藏制动晶体管异常
OL1MotorOverloaded电机过负载电子热保护引起电机过负载保护动作
OL2InvOverloaded变频器过负载由电子热保护、引起变频器过负载保护动作
OL3OvertorqueDet1过力矩1电流超过(L6-02)以上并持续(L6-03)时间以上
OL4Overorquedet2过力矩2电流超过(L6-05)以上并持续(L6-06)时间以上
OSOverspeed过速度,速度在设定值(F1-08)以上并持续时间(F1-09)以上
PGOPGopenPG断线检出在下列条件时,PG脉冲未被输入的状态已经过了F1-14时间
F1-10,F1-11的设定适当。确认F1-10,F1-11的设定值。
EF4外部故障(输入端子4)www.diangon.com
EF5外部故障(输入端子5)
EF6外部故障(输入端子6)
EF7外部故障(输入端子7)
EF8外部故障(输入端子8)
CPF01COM-ERR(OP&INV)操作器传送异常
BBCircuitErr基极***回路不良
CPF03EEPROMErrorEEPROM不良
CPF04InternalA/DErr
CPU内部A/D变换器不良
CPFO5ExternalA/DErr
CPU内部A/D变换器不良
CPF06OptionError选择卡连接异常
CPF20OptionA/DError选择卡异常
CPF21OptionCPUdown传送选择卡的自己诊断异常
安川变频器的常见故障
1开关电源损坏
开关电源损坏是众多变频器***常见的故障,通常是由于开关电源的负载发生短路造成的,在众多变频器的开关电源线路设计上,安川变频器因该说是比较成功的。616G3采用了两级的开关电源,有点类似于富士G5,先由***级开关电源将直流母线侧500多伏的直流电压转变成300多伏的直流电压。然后再通过高频脉冲变压器的次级线圈输出5V、12V、24V等较低电压供变频器的控制板,驱动电路,检测电路等做电源使用。在第二级开关电源的设计上安川变频器使用了一个叫做TL431的可控稳压器件来调整开关管的占空比,从而达到稳定输出电压的目的。前几期我们谈到的LG变频器也使用了类似的控制方式。用作开关管的QM5HL-24以及TL431都是较容易损坏的器件。此外当我们在使用中如若听到刺耳的尖叫声,这是由脉冲变压器发出的,很有可能开关电源输出侧有短路现象。我们可以从输出侧查找故障。此外当发生无显示,控制端子无电压,DC12V,24V风扇不运转等现象时我们首先应该考虑是否开关电源损坏了。
2SC故障
SC故障是安川变频器较常见的故障。IGBT模块损坏,这是引起SC故障报警的原因之一。此外驱动电路损坏也容易导致SC故障报警。安川在驱动电路的设计上,上桥使用了驱动光耦PC923,这是专用于驱动IGBT模块的带有放大电路的一款光耦,安川的下桥驱动电路则是采用了光耦PC929,这是一款内部带有放大电路,及检测电路的光耦。此外电机抖动,三相电流,电压不平衡,有频率显示却无电压输出,这些现象都有可能是IGBT模块损坏。IGBT模块损坏的原因有多种,首先是外部负载发生故障而导致IGBT模块的损坏如负载发生短路,堵转等。其次驱动电路老化也有可能导致驱动波形失真,或驱动电压波动太大而导致IGBT损坏,从而导致SC故障报警。
3OH—过热
过热是平时会碰到的一个故障。当遇到这种情况时,首先会想到散热风扇是否运转,观察机器外部就会看到风扇是否运转,此外对于30kW以上的机器在机器内部也带有一个散热风扇,此风扇的损坏也会导致OH的报警。
4UV—欠压故障
当出现欠压故障时,首先应该检查输入电源是否缺相,假如输入电源没有问题那我们就要检查整流回路是否有问题,假如都没有问题,那就要看直流检测电路上是否有问题了。对于200V级的机器当直流母线电压低于190VDC,UV报警就要出现了;对于400V级的机器,当直流电压低于380VDC则故障报警出现。主要检测一下***电阻是否断路。
5GF—接地故障
接地故障也是平时会碰到的故障,在排除电机接地存在问题的原因外,***可能发生故障的部分就是霍尔传感器了,霍尔传感器由于受温度,湿度等环境因数的影响,工作点很容易发生飘移,导致GF报警。