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深度了解变频器OC故障的来源及解析

来源:本站 人气: 发布时间:2015-12-29 16:09:00

  • 深度了解变频器OC故障的来源及解析

        其中OC故障在变频器的所有故障中出现的频率,是最高的。其中在起动过程中报警,在运行中报警,以至于上电即警示的,还甚至以其它的故障代码或现象间接地告知你:且该台变频器存在OC类的且障!且在变频器说明书中对OC故障的说明,OC:过流故障;SC:短路故障。英威腾变频器,且会区别报出两个故障,而其它变频器,并不加以区别,则能报出一个OC故障。且OL1、OL2、OC都属于过流故障的,前二者为轻度过流信号,但OC为重度过流信号,故障发生时需要最快的保护速度。说明书中,对OC故障大致有以下几种解释:负载侧短路,运行电流大于两倍以上时跳OC故障。有的变频器不报OC故障,报出中文提示:变频器输出模块短路,变频器输出端短路,变频器过电流等。变频器OC故障的具体故障原因是:1、负载过重;2、加、减速时间太短;3、逆变模块损坏;4、驱动电路损坏等。

        有的变频器并不告知你故障的类别,其中当有OC故障存在,且开机会造成更大的危险时,则会索性造成类似程序死机表面的现象,如英威腾的P9/G9系列机,然而当开机检测到模块故障时,且操作面板便出现H:00字符,所有按键的操作均被拒绝。不明内里的人都会以为:程序死机了,则是CPU主板出了问题。还有的变频器则更为有趣的,当别的故障原因(如过电压)且会导致运行中的模块损坏时,或者说在此故障状态下模块运行具有潜在的危险时,即在停机状态,且也会警示OC故障。如阿尔法ALPHA2000型的机器,且当直流回路电压检测电路损坏,且CPU检测到危险的(高)电源电压信号时,然而好像来不及报过电压故障了,且直接报OC故障得了,免得使用者会对电源电压过高的提示不在意的,或者运行即可导致逆变模块损坏的!

        一台台安N2型的小功率机型,上电即跳UL或UU故障的,拒绝操作。且检查三相电流互感器的信号,从而三路信号有严重偏差,且起码是已经坏掉了两只。且但查该说明书的故障代码表,无此两种故障的代码,且猜测这种代码是厂方维修人员才能破解的密码,不足为外人道的。而是否也为间接地提示OC故障呢?

        变频器电路(程序)从而设计者的初衷是这样的:当上电检测的模块已坏掉,或运行中出现危及模块安全的因素甚至模块已损坏时,会及时报出OC故障。其起因大致是负载侧短路或过重负载导致了严重过电流,或变频器因驱动不良或模块本身损坏造成了过电流甚至短路现像必须快速实施停护保护措施!

        综上所述,OC故障预警的实质是:快速停机保护模块,或运行有短路危险,或模块已经坏掉!不允许再开机运行。从保护上讲,模块在变频器的“价值比重”如同显像管、液晶屏在彩电中的价值,是不言而喻的;就产生OC故障后强制运行的危险性而言,轻者有可能损坏模块,重者则有可能使设备爆炸造成严重的人身伤害!所以设计人员对模块故障不能不做第一位的考虑!撇开检测电路损坏误报的OC故障不说,还有的变频器无“故障”,仅仅是电源电压有稍许难以意料的偏差,或是某种干扰,也会频报OC故障,而这种故障检修起来,就更是不能从一般意义上OC故障成因着手,来进行检修了。不“讲理”地报OC故障,也应该以“不讲理”的思维方式,来破解OC故障背后的秘密了。且大部分变频器是在启动信号投入时,跳OC信号,此种情况往往是模块并没有损坏的,而只是驱动电路存在异常使IGBT不能被良好驱动;有的是上电即跳OC信号,则可能是模块或驱动电路本身的故障,输出电路检测电路本身的故障,或者是具有其它的运行会危及模块安全的因素(如过电压),当具有这种因素的存在时,且有的变频器处理的措施是:操作的显示面板能调看和修改参数,但不能进行运行操作的;有的则是干脆拒绝所有操作,全面罢工算了。而在运行中报OC信号:则有以下三种可能:

    1、属于负载方面的异常:起动、运行、过程中都有可能报OC故障,一般为负载过重,负载有堵转现象,变频器功率容量不足;

    2、用户对变频器的运行参数调节不当,如对恒转矩负载错误设置为二次递减转矩负载,加、减速时间设置不当,尤其是对大惯性负载加、减速时间的设置。或者是对停机方式的处理不当。更有甚者,是对保护参数的误设,如对变频器或电机额定电流参数的误设(保护动作值小于额定电流值),使设备在额定电流以下竟出现频繁的过流报警停机,不能投入运行!

    3、而属于变频器本身的故障原因:往往为驱动电路的电源供电电容失效造成的驱动不足,使CPU接收到由驱动电路内部IGBT管压降检测电路报出的OC信号。且三方面的原因可归纳为一点:运行状态中有严重的过电流的情况发生,因而会报出OC信号!一般来讲,且OC故障的来源有以下四个方面:

    1、当逆变模块运行的电流超大,且达额定电流的2倍以上时,而IGBT管子的管压降上升到7V以上,且由驱动IC返回OC过流信号,通知CPU,实施快速停机保护。OC报警在启动和运行过程中报出;

    2、从变频器输出端的三只电流互感器(小功率机型有的采用两只),采集到急剧上升的异常电流后,由电压比较器(或由CPU内部电路)输出一个OC信号,通知CPU,实施快速停机保护。信号在停机、启动或运行状态都有可能报出。停机状态下,当然没有输出电流信号,只能是电流检测电路本身故障,向CPU误报了一个“过流信号”;

    3、IGBT管子已有或正在发生了短路性和开路性损坏,或IGBT性能不良导通内阻增大。由驱动IC检测到“极其异常的”管压降,当然IGBT开路时,C、E间会出现高达500V以上的管压降了。OC故障在启动过程中报出;

    4、驱动电路不良,使IGBT不能被良好驱动,形成异常的管压降,驱动电路报出OC故障,此故障在启动过程中报出。

    上述第四种原因,其危害程度最大,可能会导致逆变模块的炸裂。分析如下:

        且驱动IC虽未损坏,但驱动电路的异常导致了模块异常工作的状态,驱动电路在此时报出了OC信号,不但不算误报,而且是非常及时和可表扬的。且驱动IC的供电常采用正负双电源的方式,且其正电压提供IGBT导通的激励电流。其负电压为IGTB管子的截止提供助力的,强制拉出IGBT结电容的电荷,且使其更为可靠和快速地截止。且当正电压滤波电容(往往采用47uF或100uF电容,大功率机型也有采用330uF的)的容量大为减小时,IGBT管子因激励不足,即使运行在额定电流以下,也呈现较大的管压降,经检测电路处理,CPU报出OC故障;此际的故障表现为:变频器空载或带有极轻负载时,运行正常,稍微加载即报OC故障。

        如果说正电压滤波电容的失效会导致IGBT管子的激励不足,而促使驱动IC报出OC故障,IGBT管子尚不存在较大危险的话,那么负电压滤波电容的失效,则就危险得多了。在某一相上臂管子开通的同时,会将主回路正电压跳变到下管的C极上,如果负压钳位不足(或负压回路断路),管子的结电容瞬时吸入电流有可能造成下臂管子的误导通,其后果是两只共通的管子对530V直流电源造成了短路!在此种情况下模块极易炸裂!当触发端子开路,IGBT的触发端子开路时,危害则更为直接,接受启动信号,模块非炸了不可。上述都是报OC故障的“显现象”,还有报OC故障的“隐现象”和似是而非的报OC现象,往往不被人注意。如下三例:

    1、如检修一台阿尔法变频器,CNN1端子的第8脚为主回路直流电压的检测信号的输出脚,且正常时应为3V左右,当因电路损坏会造成4V以上的“信号输出”(相当于三相交流的输入电压达700V以上了)时,CPU都认为危及模块运行的安全了,于是不报过电压故障的,而是上电即警示OC的,且以引起用户的注意。这个OC实质上是OU过电压的故障,以OU代OC,从未出于软件设计者的考虑(和硬件电路结构所限),只在上电瞬间报出。运行中报出的OC和OU,则恢复本来面目。

    2、在对阿尔法小功率变频器维修的过程中,发现该变频器有一个通病——容易跳OC故障。其表现为:多在启、停操作过程中跳故障,但有时也在运行中跳故障;有时候莫名其妙地又好了,能运行长短不一的一段时间。在以为已经没有问题的时候,又开始频繁跳OC故障;空载时用表笔测量U、V、W输出电压时,易跳故障,但接入电机后起动运行,又不跳了,再过一阵子,接入电机还是跳OC故障。最后查出故障原因竟然为5V供电偏低!CPU误报OC故障。OC故障和+5V供电高低扯了上关系,实在是不多见啊。

    3、从而修理一台P9型英威腾机器时,检查发现:上电,操作面板显示H.00,所有操作全无效,CPU拒绝所有的操作。测量故障的信号汇集处理的电路为U7-HC4044-4、6脚的过流信号,皆为负电压,而正常时静态应为6V正电压的。顺电流的检测电路往前查找,测电流信号的输入放大U12D的的8、14为0V,正常;但U13D的14脚为-8V,有误过流信号的输出。将R151焊开,断开此路过流故障的信号,操作面板的所有参数设置均正常的。故障原因为上电后检测到有过流信号的,于是拒绝所有操作,出现“程序卡住”现象。该机型以“程序卡住”、拒绝操作的方式,提示变频器有OC故障存在!

        从上文看来,好多电路和好多方面的原因都能使变频器报出OC故障,但哪个故障检测电路所报的OC信号更具有优先权呢?就故障检测电路来说,故障示警有没个预警层次呢?从保护角度而言,数方面的因素只要是危及了模块的安全,都会报出OC故障,正如上文所言。但在报警行为”实施过程中,也可以看出一些预警层次。

    1、驱动IC返回的OC信号是第一位的,如从J316的6脚、PC929的11脚、IPM模块的OC信号检出脚报出的信号。因是直接检测模块状态的,所以只要CPU接收信号,CPU立即封锁三相触发脉冲的输出,报出OC信号;

    2、由三相输出的电流互感器报出的OC信号。此信号的报出有一个梯级的过程:当有过流现象的发生时,对轻度过流,且经长延时处理和降低频率等处理后,报过电流但不会报OC的。对中度过流,经较短的时间延时和其它处理无效后,报过电流,仍不报OC。且只有出现变化剧烈且幅值极大的电流检测信号,则不经延时,直接报出OC信号;

    3、有些机型对过、欠压的检测处理也按类似于电流检测一样的梯级报警层次:如先报过电压,并且伴有延时的处理环节。当检测到极高的电压值时,才直报OC或OU;

    4、英威腾P9/G9型机,间接显示OC的过程,也有梯级报警层次:上电检测到模块或电流信号异常,拒绝所有操作;只检测到温度异常,可设参数值,但不能起停操作。

        由此看来,据危害程度的不同,报各类故障的时间也有所差异。CPU对OC信号的检测是直接停机保护或拒绝操作,越快越好,无时间延时处理;对其它危害程度较轻的故障信号,则有检测、延时、预报警、报警停机保护和配合频率调节以使过流现象消失等几个环节。此为OC信号与其它故障信号在处理上的不同之处。因而对变频器的保护来说,OC故障信号的预警级别当为红色级。为最高故障保护级别。具有对其无条件执行的最高优先权。因变频器软件编写者的思路不同,而报警方式不一。当变频器“拐着弯儿”报警时,我们要静下心来,配合故障信号处理电路的状态检测,找到故障代码背后的“东西”,从而解决问题和排除故障。



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