入門級變頻器維修方法與技巧 (簡版) 2/4
第二部分：變頻器的主要結構。
變頻器的主要結構可以用一句話來形容：交流變直流，直流再變交流。先說交流變直流的基礎理論，首先一個原理要知道的是，交流耦合變壓器不管是降壓還是升壓，變出來的還是交流電壓，需要通過二極管整流之后才能得到直流電壓，但是這個直流電壓是不純凈的，用示波器就可以看到它還帶有交流成分，需要加上濾波電容，去掉交流成分，電容的作用是隔直通交，這是電工常識里的理論。常說變頻器里的大電容是儲能電容，也是濾波電容。反正一句話，整流二極管將三相交流電整成直流電，IGBT再將直流電調(diào)制成頻率可控的三相交流電，這就是變頻器的主要結構。
變頻器的詳細結構按功能分類有：整流電路、濾波電路、開關電源、CPU主板、I/O接口電路、驅動電路、IGBT逆變電路、檢測電路。以最普通的國產(chǎn)小功率（幾千瓦到十幾個千瓦）變頻器為例，變頻器的工作結構按電路流程描述如下，三相交流電接入三相整流橋，整流后得到直流母線電壓，經(jīng)過充電電阻供給儲能電容，當電容上的直流電壓達到開關電源最低工作電壓后，開關電源啟動并輸出電壓供給CPU主板電壓和驅動板，CPU主板工作后顯示屏工作，同時檢測電源電壓正常后，發(fā)出指令給繼電器將充電電阻短接，以確保后續(xù)電流供應。驅動電路工作后輸出負壓，將IGBT各組控制極嚴格鎖定在關斷狀態(tài)，當I/O電路接到運行、方向、頻率等工作指令后，CPU命令驅動電路按程序設定的規(guī)律導通各個IGBT，產(chǎn)生一個頻率和曲線特性可控的三相交流電流，驅動電機按照用戶設定的方式運轉。
這里有一個靈魂拷問，既然IGBT管的控制腳沒有負壓會導通，而每一相又是上下橋結構，那么上電初始階段，電容已經(jīng)充了一部分電壓，比如充電到200V，而此時開關電源還沒有工作，驅動電路也就沒有負壓，同時這200V的直流母線電壓已經(jīng)加到了IGBT橋組的正負極上，為什么IGBT管沒有導通沒有短路沒有炸呢？這個問題我可以說在很多的書籍和資料上都沒有單獨列出來講清楚。這就是變頻器設計電路中一個必不可少的環(huán)節(jié)，都會在每只IGBT的控制極上并聯(lián)一顆5---10K的電阻，這顆電阻能保證IGBT的控制極不導通，新買來的IGBT模塊它的控制極上也有一個金屬短路環(huán)，就是防止導通的。這個事情對于小功率變頻器來講不用考慮，因為這個電阻和IGBT模塊都已經(jīng)焊接在電路板上，而有些大功率變頻器，廠家沒有把門極保護板也就是那顆電阻設計在模塊上焊死，而是用插頭線連接，如果這個線松動或者脫落，對于變頻器維修的時候就是個必須要考慮的問題。
更大功率的變頻器基本結構也是如此，大同小異，比如不同的地方可能有，三相整流橋可能是普通整流橋加三相半控橋可控硅一起組成整流電路，那就少了充電電阻和繼電器，比如雷諾爾RNB3000/70KW變頻器、施耐德ATV61/45KW變頻器，都是這種結構。維修這類變頻器時注意一個特征，一是找到主整流電路的可控硅及觸發(fā)電路，二是找到CPU板530V直流電壓的供電電路，可控硅導通之前電子板是如何得到工作電壓的，這兩點搞清楚了，維修其他問題就和普通變頻器一樣了，基本都是按照故障代碼去修。再大一點的變頻器可能使用三相半控橋整流，用可控硅作為充電短接元件。
第三部分：變頻器的分類。
一般分類方法都是通俗易懂的，各大變頻器品牌官方網(wǎng)站的分類叫法基本都一致：通用型變頻器、風機水泵型變頻器、重載型變頻器、矢量變頻器、電梯專用變頻器、煤礦防爆變頻器、中壓變頻器、高壓變頻器，這些都是按功能用途來分類的。對于變頻器維修技術人員來講，我認為分成三類：開環(huán)工作的變頻器、閉環(huán)工作的變頻器、中高壓等特殊變頻器。開環(huán)變頻器維修方法，隨便找個小電機都可以試機，維修時遇到得也是最多的一種，閉環(huán)變頻器（其實伺服驅動器也應該包含在這一類里面）如電梯專用變頻器，維修時需要接入控制系統(tǒng)和反饋器件，維修比較麻煩（當然也有一相當部分品牌的電梯變頻器是可以設置成開環(huán)模式來調(diào)試的，只不過一般修變頻器的人員包括我自己，對這種機器的設置不了解不熟悉，更不敢輕易恢復參數(shù)因為裝到電梯上不會調(diào)試）。中高壓變頻器里面中壓變頻器660V的，變頻器維修倒是還比較接近通用變頻器，但是高壓變頻器我想接觸過的人就不多了，一是因為高壓變頻器一般是另一個細分行業(yè)的人在做，二是像利德華福等好多品牌，人家的客戶都是備案保護的，不是主攻那塊業(yè)務的幾乎不會有客戶主動找來。
很多矢量型變頻器其實都是可以擴展PG卡完成閉環(huán)工作的，只是廠家出售的時候默認沒有配PG卡，像安川的G7變頻器和后來新型號的H1000變頻器，它在開發(fā)的時候定位就是用于起重機，就會有配套的板卡，實際中大部分設備用的是無PG矢量功能。普通的矢量變頻器維修的時候可以改成開環(huán)來維修，日常工作中維修最多的變頻器就是可以開環(huán)運轉的變頻器，文章中一般情況下默認的也是針對通用變頻器。
第四部分：變頻器維修基本條件.
據(jù)我了解有相當一部分維修變頻器的從業(yè)技術人員都是從家電維修技術轉行過來的，這也是非常切實有效的途徑，不管是維修什么電子產(chǎn)品，扎實的電子電路基礎都是必不可少的軟件條件。這些知識包括但不僅限于：電阻（包括色環(huán)電阻、貼片電阻）、電容、二極管、三極管、電感、可控硅、場效應管、IGBT、光電耦合器、單片機、MCU、CPU、比較器、各種傳感器的識別、參數(shù)替換、好壞判斷、拆裝更換，掌握開關電源電路、振蕩電路、比較器放大器電路等基礎電路的分析。如果這些知識不全面，維修變頻器時就可能遇到各種各樣的瓶頸。
硬件方面必要的有三相或者單相380V電源，一般辦公室或者寫字樓里面沒有供應三相交流電，可通過購買一只220V變380V的變壓器來給變頻器供電，但是這種方法很有局限性，因為單相升壓變壓器功率有限，所以維修后測試負載的功率就有限，對于很多大功率的變頻器，或者用戶那邊送修時提供的變頻器故障都不明確，修復后測試性能又要求相對較高的情況，就沒辦法有效測試了，妙工科技作為專業(yè)變頻器維修服務商，早已使用三相交流電和升級了大功率對拖實驗裝置。
如果變頻器出現(xiàn)缺相保護，可通過參數(shù)將其報警功能屏蔽，一般規(guī)律是這樣，11KW以下變頻器基本沒有缺相保護，11KW至50KW的變頻器，輸入缺相保護可以通過參數(shù)設置屏蔽，有沒有不能屏蔽的變頻器記不清楚了，更大的變頻器包括前面所有變頻器缺相保護都可以通過短接檢測光耦來實現(xiàn)不保護。然后是一臺小功率三相交流電動機，幾百瓦到幾千瓦均可，用于測試變頻器，功率不宜過大，要考慮維修小功率變頻器，大功率變頻器拖小功率電動機沒問題，小功率變頻器可拖不了大功率電動機，簡易一點的維修部一般都是備一到兩臺幾百到幾千瓦小電機來試機。
未完待續(xù)3/4
