先用数字万用表二极管档测量直流母线和UVW的二极管压降,黑表笔接直流母线正极,红表笔分别测量UVW三相,U和V为0.46V, W为0.38V,通过对比感觉W相上桥臂异常,万用表改为电阻档测量直流母线正极和W相输出端阻值只有几百欧姆,确定igbt模块已经损坏。整流模块经过测量是好的。这个变频器使用的是整流桥和逆变桥分开的电路,igbt模块使用的六单元模块,内部包含一个温度测量电阻,模块型号是fs25r12w1t4。
模块针脚很细,从电路板上分离困难,模块跟散热片的固定螺丝在线路板上面也没有孔可以拆卸,由于模块已经损坏,可以采取强制向上翘动电路板的方法把模块针脚从模块内部拔出来,然后再从线路板上面用烙铁加热后用镊子拔掉,这样可以节约时间。只有少数几个封装的小功率模块可以这么做,其他模块不适用。
首先把直流母线滤波电容电路板从电源驱动板上面脱开,线路板翘起反过来之后看到背面有很多灰尘,直觉故障就是这些灰尘造成的线路板和元器件腐蚀引起的。清除灰尘,拔出线路板上的模块引脚,用洗板水清洗线路板。仔细观察有腐蚀的电路铜箔,没有发现问题,对驱动电路的电阻进行测量的时候发现了一个75欧姆的电阻变值为83欧姆,其他电阻正常,该电阻正是损坏igbt的那个桥臂的驱动电阻。更换该电阻。
该变频器驱动电路比较简单,只有模块的正向开通电压,没有截止负压。驱动电路上桥臂采用三只p701光耦,下桥臂没有使用光耦,跟CPU主板没有隔离,所以CPU主板上面是有强电的,这点需要注意。
六路驱动电路共用一路电源,上桥臂采用悬浮供电的方法。从下桥臂驱动供电的正极经过四只并联的16欧姆电阻再串联一只高压快恢复二极管隔离后给每一路上桥臂驱动滤波电容供电。在没有安装igbt模块并且igbt模块下桥臂没有工作的时候上桥臂光耦的供电是没有的。从电路上面可以看出,从光耦p701第5脚输出的驱动信号分两个支路到igbt模块的驱动脚,一路经75欧姆电阻到驱动脚,另外一路经30欧电阻和一个二极管串联的电路到模块驱动脚,这样就给模块提供了两种不同的开通和关断的速度,开通的时候电流经75欧姆电阻到驱动脚,关断的时候两个支路都起作用,这样可以加快模块的关断速度。
在安装igbt模块之前必须保证驱动电路的工作正常,必须通电测量驱动电路。首先把CPU板从上盖拆下来插在电源驱动板上面,从RST端子送入经过灯泡限流的直流530V电源,或者直接接在直流母线端子上面。因为上桥臂没有供电就无法测试驱动脚的动态驱动电压,所以可以采用跳线为上桥臂连接供电。方法是:用导线短接输出端的UVW,再连接到电路板igbt模块负极的位置。
接通变频器维修电源,面板显示CF3.4,根据以往的经验,问题出在igbt模块没有安装,检测不到模块温度,触发了报警。测量igbt模块内部温度检测引脚的阻值是6.3k欧姆,找一只6.2k欧姆贴片电阻焊在电路板温度检测引脚位置,再次通电报警消失。
短接变频器控制端子10V和AVI给变频器提供频率信号,短接DCM和MI1,变频器运行。
测量电路板igbt模块驱动脚电压,上桥臂三组直流电压在8V并且基本一致,三路下桥臂电压稍高一点也基本一致,驱动电路测试完成。取下屏蔽温度报警的电阻,拆除短接的连线。电路板刷三防漆,晾干。
把新模块按正确的方向固定在散热片上面(切不可直接焊在电路板上面),把电源驱动板对好模块针脚压下,固定在散热片上面,焊接好模块引脚。先不要焊接直流母线电容的连接,在两个正负极焊接处垫上绝缘纸,使电容器暂时脱开测试。确保电路故障时不会引起模块炸裂。
插上CPU板,给变频器通电,还是经灯泡限流的直流530V电压。启动变频器,测量输出三相电压平衡。
焊接好电容板与驱动板的连接处。把CPU板装回上盖中,整机组装。
在RST端连接电源,UVW端连接电机,启动变频器,运行正常,修复完成
这个型号的小功率变频器由于电源电路设计在一块立板上面,结构比较紧凑。如果遇到模块炸裂驱动电路损坏比较大的情况修复就有一定困难,并且很费时间。原因是电源立板安装的位置影响驱动电路下桥臂电路的维修和检测,电源板引脚多,拆下来比较困难,如果用引线连接测试的话需要很多根线。
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