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深度了解變頻器OC故障的來(lái)源及解析

來(lái)源:本站 人氣: 發(fā)布時(shí)間:2015-12-29 16:09:00

  • 深度了解變頻器OC故障的來(lái)源及解析

        其中OC故障在變頻器的所有故障中出現的頻率,是最高的。其中在起動(dòng)過(guò)程中報警,在運行中報警,以至于上電即警示的,還甚至以其它的故障代碼或現象間接地告知你:且該臺變頻器存在OC類(lèi)的且障!且在變頻器說(shuō)明書(shū)中對OC故障的說(shuō)明,OC:過(guò)流故障;SC:短路故障。英威騰變頻器,且會(huì )區別報出兩個(gè)故障,而其它變頻器,并不加以區別,則能報出一個(gè)OC故障。且OL1、OL2、OC都屬于過(guò)流故障的,前二者為輕度過(guò)流信號,但OC為重度過(guò)流信號,故障發(fā)生時(shí)需要最快的保護速度。說(shuō)明書(shū)中,對OC故障大致有以下幾種解釋?zhuān)贺撦d側短路,運行電流大于兩倍以上時(shí)跳OC故障。有的變頻器不報OC故障,報出中文提示:變頻器輸出模塊短路,變頻器輸出端短路,變頻器過(guò)電流等。變頻器OC故障的具體故障原因是:1、負載過(guò)重;2、加、減速時(shí)間太短;3、逆變模塊損壞;4、驅動(dòng)電路損壞等。

        有的變頻器并不告知你故障的類(lèi)別,其中當有OC故障存在,且開(kāi)機會(huì )造成更大的危險時(shí),則會(huì )索性造成類(lèi)似程序死機表面的現象,如英威騰的P9/G9系列機,然而當開(kāi)機檢測到模塊故障時(shí),且操作面板便出現H:00字符,所有按鍵的操作均被拒絕。不明內里的人都會(huì )以為:程序死機了,則是CPU主板出了問(wèn)題。還有的變頻器則更為有趣的,當別的故障原因(如過(guò)電壓)且會(huì )導致運行中的模塊損壞時(shí),或者說(shuō)在此故障狀態(tài)下模塊運行具有潛在的危險時(shí),即在停機狀態(tài),且也會(huì )警示OC故障。如阿爾法ALPHA2000型的機器,且當直流回路電壓檢測電路損壞,且CPU檢測到危險的(高)電源電壓信號時(shí),然而好像來(lái)不及報過(guò)電壓故障了,且直接報OC故障得了,免得使用者會(huì )對電源電壓過(guò)高的提示不在意的,或者運行即可導致逆變模塊損壞的!

        一臺臺安N2型的小功率機型,上電即跳UL或UU故障的,拒絕操作。且檢查三相電流互感器的信號,從而三路信號有嚴重偏差,且起碼是已經(jīng)壞掉了兩只。且但查該說(shuō)明書(shū)的故障代碼表,無(wú)此兩種故障的代碼,且猜測這種代碼是廠(chǎng)方維修人員才能破解的密碼,不足為外人道的。而是否也為間接地提示OC故障呢?

        變頻器電路(程序)從而設計者的初衷是這樣的:當上電檢測的模塊已壞掉,或運行中出現危及模塊安全的因素甚至模塊已損壞時(shí),會(huì )及時(shí)報出OC故障。其起因大致是負載側短路或過(guò)重負載導致了嚴重過(guò)電流,或變頻器因驅動(dòng)不良或模塊本身?yè)p壞造成了過(guò)電流甚至短路現像必須快速實(shí)施停護保護措施!

        綜上所述,OC故障預警的實(shí)質(zhì)是:快速停機保護模塊,或運行有短路危險,或模塊已經(jīng)壞掉!不允許再開(kāi)機運行。從保護上講,模塊在變頻器的“價(jià)值比重”如同顯像管、液晶屏在彩電中的價(jià)值,是不言而喻的;就產(chǎn)生OC故障后強制運行的危險性而言,輕者有可能損壞模塊,重者則有可能使設備爆炸造成嚴重的人身傷害!所以設計人員對模塊故障不能不做第一位的考慮!撇開(kāi)檢測電路損壞誤報的OC故障不說(shuō),還有的變頻器無(wú)“故障”,僅僅是電源電壓有稍許難以意料的偏差,或是某種干擾,也會(huì )頻報OC故障,而這種故障檢修起來(lái),就更是不能從一般意義上OC故障成因著(zhù)手,來(lái)進(jìn)行檢修了。不“講理”地報OC故障,也應該以“不講理”的思維方式,來(lái)破解OC故障背后的秘密了。且大部分變頻器是在啟動(dòng)信號投入時(shí),跳OC信號,此種情況往往是模塊并沒(méi)有損壞的,而只是驅動(dòng)電路存在異常使IGBT不能被良好驅動(dòng);有的是上電即跳OC信號,則可能是模塊或驅動(dòng)電路本身的故障,輸出電路檢測電路本身的故障,或者是具有其它的運行會(huì )危及模塊安全的因素(如過(guò)電壓),當具有這種因素的存在時(shí),且有的變頻器處理的措施是:操作的顯示面板能調看和修改參數,但不能進(jìn)行運行操作的;有的則是干脆拒絕所有操作,全面罷工算了。而在運行中報OC信號:則有以下三種可能:

    1、屬于負載方面的異常:起動(dòng)、運行、過(guò)程中都有可能報OC故障,一般為負載過(guò)重,負載有堵轉現象,變頻器功率容量不足;

    2、用戶(hù)對變頻器的運行參數調節不當,如對恒轉矩負載錯誤設置為二次遞減轉矩負載,加、減速時(shí)間設置不當,尤其是對大慣性負載加、減速時(shí)間的設置。或者是對停機方式的處理不當。更有甚者,是對保護參數的誤設,如對變頻器或電機額定電流參數的誤設(保護動(dòng)作值小于額定電流值),使設備在額定電流以下竟出現頻繁的過(guò)流報警停機,不能投入運行!

    3、而屬于變頻器本身的故障原因:往往為驅動(dòng)電路的電源供電電容失效造成的驅動(dòng)不足,使CPU接收到由驅動(dòng)電路內部IGBT管壓降檢測電路報出的OC信號。且三方面的原因可歸納為一點(diǎn):運行狀態(tài)中有嚴重的過(guò)電流的情況發(fā)生,因而會(huì )報出OC信號!一般來(lái)講,且OC故障的來(lái)源有以下四個(gè)方面:

    1、當逆變模塊運行的電流超大,且達額定電流的2倍以上時(shí),而IGBT管子的管壓降上升到7V以上,且由驅動(dòng)IC返回OC過(guò)流信號,通知CPU,實(shí)施快速停機保護。OC報警在啟動(dòng)和運行過(guò)程中報出;

    2、從變頻器輸出端的三只電流互感器(小功率機型有的采用兩只),采集到急劇上升的異常電流后,由電壓比較器(或由CPU內部電路)輸出一個(gè)OC信號,通知CPU,實(shí)施快速停機保護。信號在停機、啟動(dòng)或運行狀態(tài)都有可能報出。停機狀態(tài)下,當然沒(méi)有輸出電流信號,只能是電流檢測電路本身故障,向CPU誤報了一個(gè)“過(guò)流信號”;

    3、IGBT管子已有或正在發(fā)生了短路性和開(kāi)路性損壞,或IGBT性能不良導通內阻增大。由驅動(dòng)IC檢測到“極其異常的”管壓降,當然IGBT開(kāi)路時(shí),C、E間會(huì )出現高達500V以上的管壓降了。OC故障在啟動(dòng)過(guò)程中報出;

    4、驅動(dòng)電路不良,使IGBT不能被良好驅動(dòng),形成異常的管壓降,驅動(dòng)電路報出OC故障,此故障在啟動(dòng)過(guò)程中報出。

    上述第四種原因,其危害程度最大,可能會(huì )導致逆變模塊的炸裂。分析如下:

        且驅動(dòng)IC雖未損壞,但驅動(dòng)電路的異常導致了模塊異常工作的狀態(tài),驅動(dòng)電路在此時(shí)報出了OC信號,不但不算誤報,而且是非常及時(shí)和可表?yè)P的。且驅動(dòng)IC的供電常采用正負雙電源的方式,且其正電壓提供IGBT導通的激勵電流。其負電壓為IGTB管子的截止提供助力的,強制拉出IGBT結電容的電荷,且使其更為可靠和快速地截止。且當正電壓濾波電容(往往采用47uF或100uF電容,大功率機型也有采用330uF的)的容量大為減小時(shí),IGBT管子因激勵不足,即使運行在額定電流以下,也呈現較大的管壓降,經(jīng)檢測電路處理,CPU報出OC故障;此際的故障表現為:變頻器空載或帶有極輕負載時(shí),運行正常,稍微加載即報OC故障。

        如果說(shuō)正電壓濾波電容的失效會(huì )導致IGBT管子的激勵不足,而促使驅動(dòng)IC報出OC故障,IGBT管子尚不存在較大危險的話(huà),那么負電壓濾波電容的失效,則就危險得多了。在某一相上臂管子開(kāi)通的同時(shí),會(huì )將主回路正電壓跳變到下管的C極上,如果負壓鉗位不足(或負壓回路斷路),管子的結電容瞬時(shí)吸入電流有可能造成下臂管子的誤導通,其后果是兩只共通的管子對530V直流電源造成了短路!在此種情況下模塊極易炸裂!當觸發(fā)端子開(kāi)路,IGBT的觸發(fā)端子開(kāi)路時(shí),危害則更為直接,接受啟動(dòng)信號,模塊非炸了不可。上述都是報OC故障的“顯現象”,還有報OC故障的“隱現象”和似是而非的報OC現象,往往不被人注意。如下三例:

    1、如檢修一臺阿爾法變頻器,CNN1端子的第8腳為主回路直流電壓的檢測信號的輸出腳,且正常時(shí)應為3V左右,當因電路損壞會(huì )造成4V以上的“信號輸出”(相當于三相交流的輸入電壓達700V以上了)時(shí),CPU都認為危及模塊運行的安全了,于是不報過(guò)電壓故障的,而是上電即警示OC的,且以引起用戶(hù)的注意。這個(gè)OC實(shí)質(zhì)上是OU過(guò)電壓的故障,以OU代OC,從未出于軟件設計者的考慮(和硬件電路結構所限),只在上電瞬間報出。運行中報出的OC和OU,則恢復本來(lái)面目。

    2、在對阿爾法小功率變頻器維修的過(guò)程中,發(fā)現該變頻器有一個(gè)通病——容易跳OC故障。其表現為:多在啟、停操作過(guò)程中跳故障,但有時(shí)也在運行中跳故障;有時(shí)候莫名其妙地又好了,能運行長(cháng)短不一的一段時(shí)間。在以為已經(jīng)沒(méi)有問(wèn)題的時(shí)候,又開(kāi)始頻繁跳OC故障;空載時(shí)用表筆測量U、V、W輸出電壓時(shí),易跳故障,但接入電機后起動(dòng)運行,又不跳了,再過(guò)一陣子,接入電機還是跳OC故障。最后查出故障原因竟然為5V供電偏低!CPU誤報OC故障。OC故障和+5V供電高低扯了上關(guān)系,實(shí)在是不多見(jiàn)啊。

    3、從而修理一臺P9型英威騰機器時(shí),檢查發(fā)現:上電,操作面板顯示H.00,所有操作全無(wú)效,CPU拒絕所有的操作。測量故障的信號匯集處理的電路為U7-HC4044-4、6腳的過(guò)流信號,皆為負電壓,而正常時(shí)靜態(tài)應為6V正電壓的。順電流的檢測電路往前查找,測電流信號的輸入放大U12D的的8、14為0V,正常;但U13D的14腳為-8V,有誤過(guò)流信號的輸出。將R151焊開(kāi),斷開(kāi)此路過(guò)流故障的信號,操作面板的所有參數設置均正常的。故障原因為上電后檢測到有過(guò)流信號的,于是拒絕所有操作,出現“程序卡住”現象。該機型以“程序卡住”、拒絕操作的方式,提示變頻器有OC故障存在!

        從上文看來(lái),好多電路和好多方面的原因都能使變頻器報出OC故障,但哪個(gè)故障檢測電路所報的OC信號更具有優(yōu)先權呢?就故障檢測電路來(lái)說(shuō),故障示警有沒(méi)個(gè)預警層次呢?從保護角度而言,數方面的因素只要是危及了模塊的安全,都會(huì )報出OC故障,正如上文所言。但在報警行為”實(shí)施過(guò)程中,也可以看出一些預警層次。

    1、驅動(dòng)IC返回的OC信號是第一位的,如從J316的6腳、PC929的11腳、IPM模塊的OC信號檢出腳報出的信號。因是直接檢測模塊狀態(tài)的,所以只要CPU接收信號,CPU立即封鎖三相觸發(fā)脈沖的輸出,報出OC信號;

    2、由三相輸出的電流互感器報出的OC信號。此信號的報出有一個(gè)梯級的過(guò)程:當有過(guò)流現象的發(fā)生時(shí),對輕度過(guò)流,且經(jīng)長(cháng)延時(shí)處理和降低頻率等處理后,報過(guò)電流但不會(huì )報OC的。對中度過(guò)流,經(jīng)較短的時(shí)間延時(shí)和其它處理無(wú)效后,報過(guò)電流,仍不報OC。且只有出現變化劇烈且幅值極大的電流檢測信號,則不經(jīng)延時(shí),直接報出OC信號;

    3、有些機型對過(guò)、欠壓的檢測處理也按類(lèi)似于電流檢測一樣的梯級報警層次:如先報過(guò)電壓,并且伴有延時(shí)的處理環(huán)節。當檢測到極高的電壓值時(shí),才直報OC或OU;

    4、英威騰P9/G9型機,間接顯示OC的過(guò)程,也有梯級報警層次:上電檢測到模塊或電流信號異常,拒絕所有操作;只檢測到溫度異常,可設參數值,但不能起停操作。

        由此看來(lái),據危害程度的不同,報各類(lèi)故障的時(shí)間也有所差異。CPU對OC信號的檢測是直接停機保護或拒絕操作,越快越好,無(wú)時(shí)間延時(shí)處理;對其它危害程度較輕的故障信號,則有檢測、延時(shí)、預報警、報警停機保護和配合頻率調節以使過(guò)流現象消失等幾個(gè)環(huán)節。此為OC信號與其它故障信號在處理上的不同之處。因而對變頻器的保護來(lái)說(shuō),OC故障信號的預警級別當為紅色級。為最高故障保護級別。具有對其無(wú)條件執行的最高優(yōu)先權。因變頻器軟件編寫(xiě)者的思路不同,而報警方式不一。當變頻器“拐著(zhù)彎兒”報警時(shí),我們要靜下心來(lái),配合故障信號處理電路的狀態(tài)檢測,找到故障代碼背后的“東西”,從而解決問(wèn)題和排除故障。



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