ET521自动示波综合检测仪在丹佛斯维修中的典型应用

标签：变频器 智能电网

1引言

变频器的故障原因是多种多样的，很多故障原本就扑朔迷离，而有时我们自己处理的不彻底可能留下了隐患。所以在变频器检修过程中，除需要具备良好的基础知识与维修经验，亦要仔细与耐心，在维修过程当中使用那些较高档次的仪表也无疑显得极其重要。恰到好处地使用较高档仪表不仅给我们的维修工作带来方便，带来的更是速度与效率，同时也会使我们的维修质量更胜一筹。

2案例赏析

接修丹佛斯VLT 2800 1.5KW的变频器2台。因2台完全相同，在外壳上分别标记为“A”与“B”。之后拆卸CPU板，电源驱动板，IGBT模块等时亦以此类推。

用数字万用表的二极管档分别测量A，B主回路各二极管完好。然后上电后，变频器A故障为Err16(短路)，变频器B故障为Err14(接地故障)。同时测量发现A、B号变频器各自的V-N电压明显异常。

拆除变频器A模块后，经“常规四项”测量模块正常;拆除变频器B模块后，用数字表二极管档测量模块内所有二极管的正反向电压显示正常，但在用模拟表验证触发功能时发现P-V阻值为100K多，用晶体管直流参数测试仪测试时发现V相上管反向耐压仅为0.5V左右。复而再用数字表二极管档测量续流二极管导通压降正常，反向无穷大，当用200K档测量时显示正向电阻约50K左右，反向电阻为150K左右。

因模块需要购买，先修变频器A。

检查发现V相驱动IC A3150的⑥⑦到V相上管IGBT的G极阻值高达20K多，而测量150欧电阻正常。细看如下示意图所示a、b段铜箔上的绿色绝缘漆部分起泡脱落。

用刀片小心地刮掉绝缘漆后显现铜箔严重氧化。而此段铜箔的阻值正好是前面所测的阻值，说明此段铜箔已经严重氧化，使之阻值变大。用一细铜丝紧贴上面加锡焊好，再用放大镜观察及万用表测量没有发现问题。上电测量各个IGBT的G-E安装孔电压为0.6V左右。装上模块上电检测静态电压无异常后启动变频器，输出电压很平衡，完整装好带额定容量电机试机，输出电流平稳平衡，机器自身检测电流也与外测电流相对应。试机2小时后无异常现象，变频器A修复完毕。

然后检查变频器B。

发现此机和A大体相似，不过严重氧化段在b段。照例A如法炮制后，上电测量各个IGBT的G-E安装孔电压为0.6V左右。

当新购回的模块经“常规四项”测量模块正常后装入电路，上电测量静态电压无异常，在启动试机时，空载运行不久还没来得及测量完各相输出电压是否平衡复又跳Err14!当变频器跳故障停机后测量三相输出端与电源正负端电压正常，难道是检测电路有误?其后多次的试机频繁跳故障现象更让人摸不着头脑：

丹佛斯VLT 2800系列机器中没有输出端电流传感装置，所以像此机这样的故障报警如过流，短路，接地等均是驱动电路异常或是IGBT导通压降检测部分异常所至。上述二部分电路中尝有不稳定性隐蔽故障根源存在。从已检测到的数据分析，用万用表检测已显得无计可施，而且全面的检查上述二部分电路必须得再次拆下模块。

根据以往的经验首先怀疑的还是驱动部分有问题。此时具有示波功能的ET521A就派上用场了，使用ET521A示波功能中的单次扫描功能反复检测，最后在V相上管IGBT的G-E极间检测出存在如下2图所示的尖峰脉冲。第一个画面为上电即报故障时所捕捉到的波形之一，第二个画面为上电一段时间后报故障前捕捉到的波形之一。

经多次测试后发现问题竟然出在如前面变频器A处理过的那部分!看来问题还是b段氧化铜箔处理的不够彻底。幸好此部分不完全在模块下面，从模块的镙丝安装部位缺口处把原来的细铜丝拆除，用另一段比原来长约2倍的细铜丝，改为并排原氧化铜箔走向焊接，这样用放大镜更能清楚地检查焊接质量。如此处理后反复上电试机正常，完整组装后带负载试机正常。

3故障剖析

在正常情况下，铜箔a、b段是完成IGBT开通与关断工作时的电流必经之路。为什么在同一电流回路中因铜箔氧化后电阻变大的位置不同而导致截然不同的故障信号与损害结果：在变频器A中表现出的故障信息是Err16，模块完好;而在变频器B中表现出的故障信息是Err14，而模块已经永久性损坏。

首先分析变频器正常关断工作时的情况。

变频器上电后没有启动，或启动后在驱动脉冲的正常关断状态下，驱动IC A3150内部的Q1截止，Q2导通，Q2的管导通压降低于0.2V，经过二极管D和三个22欧并联的电阻，通过铜箔a、b形成IGBT的G-E极放电电流回路，把IGBT的G-E电压钳位在0.6V左右而使IGBT可靠截止。

然后分析变频器A的情况。当a段严重氧化而导致电阻变大时，虽然有A3150及前面电路的正常工作能把⑤-⑥⑦电压拉低到0.2V左右，但因a段氧化电阻的存在，此时仅能做到a段左端电压的钳位，在右端到IGBT的G极因氧化电阻的存在必然抬高IGBT的G极电位并远远高于正常关断时的0.6V。因a段氧化电阻的存在破坏了IGBT正常关断的条件，在关断时仍保持在弱导通状态，是以变频器A在启动运行后报Err16短路故障。

再来看一下变频器B的情况。当b段氧化时，在启动工作后与例A一样存在IGBT的G-E电压不能钳位在0.6V的截止电压而使之可靠关断。在没有启动时，经电容C耦合的电荷也通过150欧电阻加到IGBT 的G极而与E极形成一定的电位差。从理论上来说，b段左端到IGBT的G极之间电路中的各种分布电容也将抬高IGBT的G极电位。这两者的任一影响都有可能使IGBT进入弱导通状态。所以变频器B不仅在启动运行后会报Err14故障，有时上电后IGBT就已经进入弱导通状态而报此故障。在变频器B经过初次处理后没有彻底解决问题，是处理铜箔氧化段时存在虚假焊等而使电路工作在偶发性的非常规情况，所以普通万用表检测不到G-E极如此细微的窄脉冲尖峰电压。而当窄脉冲过后IGBT又能可靠截止，所以用万用表同样无法检测到V-N电压的异常变化。

4小结

维修工作的实质内容是在专业知识与检修经验的指引下，以维修员的分析思路为指导，使用各种仪器工具排查损坏部位直到具体的元器件或具体线路。不同档次的仪器工具有着不同的功能及性能指标，每个维修员能够拥有自己使用起来得心应手的工具也是检修工作中不可或缺的。每一次成功维修的背后，都少不了自身的专业知识与检修经验，同样也少不了各种维修工具的协助。在此次维修案例中，功不可没的维修工具当数ET521A多功能示波表。