中达VFD变频器电流检测电路

中达VFD-B型22kW变频器电流检测与保护电路——故障报警代码解密之一本例机型的电流检测与保护电路，其电路结构与信号处理方式分为：1）前级电流检测信号处理电路，用电流互感器取得输出电流信号；2）电流检测电路的模拟信号处理电路，将前级电流检测信号进行模拟放大后，输入MCU 引脚；3）接地故障信号处理电路，用比较器电路取得开关量故障报警信号；4）过流故障信号处理电路，用比较器电路取得开关量故障报警信号。

为了检修上的方便，电流检测信号的输入端、输出端和运算放大器的输入、输出脚，标注了静态电压值，读者也可由标注电压值的不同，比较处于线性放大器区的模拟信号处理电路，和处于非线性放大区的电压比较器电路，两者的特点和不同。

由之“推测”出变频器运行中对动态信号的处理过程，和故障时开关量输出信号的变化趋势。

注意：MCU主板电路中，部分小体积贴片电阻，没有阻值标注，只能标出在线测量值。

如同属1kΩ电阻，以下电路图中标注102（有标注电阻）的，是实际值；标注为1kΩ（无标注电阻）的，是在线测量值，请读者予以注意。

1、前级电流检测信号处理电路电流互感器CS1~CS3分别取出U、V、W运行电流信号，由集成运算放大器DU1内部3组放大器和外围元件构成的同相比例放大器，将信号电压放大约1.5倍后，送入后级电流检测电路。

注意，因电流互感器CS1~CS3焊装于一块小线路板上，经J1*/DJ2端子输入至DU1进行放大，再经DJP1/J1端子排引入MCU主板电路，检修过程中，为了测量方便，当J1*与DJ2的端子排脱离时，因3级同相放大器的同相输入端“悬空”，会使输出端电压由0V变为-13.6V （三组放大器的供电为+15V、-15V），则后级电路因输入异常的“过电流信号”，形成故障停机报警信号。

若J1*与DJ2的端子排脱离后，再为控制板上电，则报出“GFF”故障代码，意为输出端“接地故障”；若在上电后使之脱离，则报出“OC”故障代码，意为“过电流故障”。

可见，当电流检测电路的“源头”产生异常时，后级各个检测电路同时有了异常信号输出时，MCU 先行判断并报出比较严重的故障，如接地故障等，以起到警示作用。

操作显示面板显示OC或GFF故障代码时，可以操作面板STOP/RESET按键进行故障复位。

屏蔽该故障的方法，是解决DU1同相输入端子悬空的问题，可暂时将DU1的5、10、12脚短接后，再接供电电源地。

前级电路检测信号处理电路的故障检测和判断：电流检测电路能正常工作的前提是，供电电源正常和静态工作点正常。

因而检测静态工作点，是检修中重要的一个步骤。

1）CS1~CS3电流互感器的信号输出端，静态电压正常值为0V 。

若测得静态输出电压值为正或负的0V 以上电压值，切断输出端与后级电路的连接，输出电压值无变化，说明电流互感器内部电路损坏；2）DU1内部3组放大器的静态电压值，正常时也为0V （空载运行时仍为0V ）。

测得有正或负的电压值输出时说明DU1损坏。

在带载运行中，测DU1的7、8、14脚输出交流电压幅度应相等。

若不相等，测输入端5、10、12脚输入电压值若不等，说明CS1~CS3电流互感器，有坏掉的。

DU1 TL0741-15V +15V图1 前级电流检测信号处理电路2、电流检测电路的模拟信号处理电路由前级电路输出的交流电压信号，由MCU 主板的排线端子J1引入MCU 主板，因输入该电路的UI 、VI 、WI 电流检测信号为以0V 为基准上下浮动的交流电压信号，直接输入U2组成的3组（同相端接地的）反相放大器，放大器只对0V 以下负半波输入信号起作用，输出电压也为0V 以下的负电压信号，不能满足对输入信号进行“全部放大”和适应MCU 单极性输入电压的要求，所以由-2.5V基准电压源电路，向U2的2、9、12脚先行提供-2.5V的直流偏置电压，人为形成输出端2.5V的静态输出（MCU判断2.5V为电流零点，大于零点为正半波电流信号，小于零点为负半波电流信号）。

这样，当输入交流电压信号时，输出端电压便以2.5V为“中心”形成0~3V左右的输出信号电压。

发所以该电路，又起到将-1.5V~1.5V交流输入信号，转变为0~3V的交-直变换——电平位移的作用。

电流检测电路的模拟信号处理电路，输出的模拟电压信号，主要用于运行电流值显示和VVV/F控制，但检测电路本身异常时，也会在上电或运行中误报过流故障。

R17591 P10.5/AN5/KI.192 P10.4/AN4/KI.0图2 电流检测电路的模拟信号处理电路电流检测电路的模拟信号处理电路的故障表现：同一个故障来源，在待机和运行两个不同的工作状态，会显示两个不同的故障代码。

换言之，同一个故障来源，依据变频器工作状态的不同，会出现两种故障报警。

下面以待机和运行两种工作状态为例，分析一下电流检测电路的模拟信号处理电路，在电路本身故障时误报故障的相关现象。

1）上电后。

当U电流检测输出信号——U2的8脚电压偏离正常值2.5V时，MCU上电后检测93脚输入信号电压值异常（U相电流值不为零，说明检测电路硬件电路异常），面板显示“CF3.3”故障代码，意为“U相电流感测器异常”，提示用户送厂维修。

故障信号不能复位（操作面板STOP/RESET按键无效）。

2）运行中。

投入起动信号，但频率值未及上升尚为0时，当U相电流检测输出信号——U2的8脚偏离2.5V正常值，面板显示“GFF”故障代码，意为“接地故障产生”。

但故障信号可以复位。

如上，当VI、WI另两路电流检测信号处理电路异常时，会报“CF3.4”、“CF3.5”的V 相、W相“电流感测器异常”故障，拒绝开机操作。

电流检测电路的模拟信号处理电路的故障检测和判断：1）-2.5V直流偏置电压和信号电压的输入，使U2电路形成加法器的电路结构。

静态时，因为信号电压为0V，U2电路实际构成-2.5V的反相器电路，输出端正常电压值应为2.5V。

由放大器两输入端的“虚短”特性可知，U2内部放大器两输入端的电压值应等于0V。

2）-2.5V基准电压源的异常，同时影响到3组反相比例放大器的工作异常，对电流检测电路进行检测时，不要忽略对基准电压源电路的检查——同供电电源重要性一样，只有当基准电压源工作正常了，放大器电路才能正常工作。

3）根据故障代码提示内容，检修相关电路。

如上电后显示“CF3.5”故障代码，说明W 相电流检测电路的模拟信号处理电路异常，重点检查U2的1、2、3脚相关电路。

3、接地故障信号处理电路接在故障处理电路，由反相求和（加法器）电路、窗口电压比较器（迟滞电压比较器）电路，和由Q4晶体管组成的电平转换电路构成。

图3 接地故障信号处理电路由J1端子排的3、1、4脚引入的UI、VI、WI电流检测信号，输入U2的5/6/7脚放大器和外围电路组成的反相求和电路，在输出3相电流平衡时，由R198、R199、R200形成“中性点”的电压接近0V，DU2的输出端7脚接近0V，后级U4 维持原输出状态不变（1、7脚电压为15V高电平），晶体管Q4基极偏流为零处于截止状态，U7（MCU器件）的75脚输入信号为由R208限流引入，D19钳位后的5.6V高电平信号，MCU判断无接地短路故障产生，变频器正常运行。

当因负载电机绕组的单相接地故障（或其它原因），导致3相电流不平衡度上升至一定程度时，UI、VI、WI相加出现信号电压差，U2的7脚输入电压值高于0.9V或低于-1.05V时，U4窗口电压比较器的输出端1脚或7脚内部放大管导通，由15V高电平变为-15V低电平，Q4产生基极偏流而饱和导通，发射极电平变为0V低电平，二极管D54反偏截止，U7的75脚的5.6V高电平信号变为0V，MCU判断产生接地故障信号，变频器报警并停机保护。

接地故障信号处理电路的故障表现：1）上电后。

若因检测电路本身故障原因，上电后，接地故障信号即存在，表现为U7的75脚输入0V低电平，面板显示“HPF.1”故障代码，意为“控制器硬件电路异常”。

注意！有时变频器在上电后，可能会报出一个在变频器使用说明书中，无法查到的一个故障代码，（试分析）意为“控制电路有异常故障信号存在”，提示厂家售后服务人员检查检测电路部分。

但对一般（未接受厂家技术培训的）维修人员而言，上电后遇到这种查不到代码意义的报警现象，往往是一头雾水，不知所措了。

对此类现象，检修的重点，是检测各个检测电路的输出端，看是否有错误的故障报警信号存在，解除检测电路的误报警后，故障也就随之修复了。

2）运行中。

有接地故障信号输出时，面板显示GFF（接地故障）代码。

电流检测电路的模拟信号处理电路的故障检测和判断：1）在待机状态，确定电路的静态工作点是否正常。

U2的5/6/7脚电路，为线性放大器，3个引脚的静态电压值均为0V；U4的两组比较器电路，处于非线性放大区，两个引脚之间有较大的电压差，并且输出状态为15V高电平状态；Q4接成电压跟随器（也称射极输出器）电路，发射结输出电压状态是跟随于基极电压状态的，也是一个同相放大器。

测量静态电压值与标注值有较大差异，则检查故障原因并排他故障使其恢复为正常值。

2）变频器上电后显示不明意义的故障代码，不接受运行信号。

变频器上电即显示某一（报警）代码，复位操作无效，拒绝接受起动信号，但可以进行参数设置等操作，说明MCU在上电自检过程中，发现有危险故障信号存在（因检测电路异常可能导致运行危险），给出警示，并拒绝起动操作。

发现不明意义的报警代码，暂且将其假定为某一故障报警信号，检查电流、电压、温度、IGBT管压降检测等检测电路，确定是否有故障报警信号输出。

若存在报警信号输出，屏蔽报警信号后，变频器显示正常，则修复检测电路的误报警故障；发现报警信号存在屏蔽无效，或未发现报警信号的存在，就要考虑其它方面的原因了。

现在一些变频器厂家，为了实现销售商“索要用户欠款方便”的要求，添加了一个变频器到达设置运行期限后自动停机的软件功能，变频器运行到一定的积累时间后，自动停机，上电后显示某一代码，不能操作运行。

检修人员，不可避免地要遭遇如此的问题，解决方法是：a、尽量多掌握一些由变频器的“万能密码”或所谓“超级密码”，输入相关的密码后，可解除变频器运行锁定状态，或可以改写相关参数，达到使变频器正常运行的目的；2）怀疑是此类原因，或不明代码意义时，咨询厂家技术人员是一个好的方法。

MCU自检过程中，对一些硬件电路异常的报警，其意义是什么，有时也只有厂家技术人员，才能给予有效的提示。

由此我们可找到解决问题的又一个途径。

4、过流故障信号处理电路过流故障信号处理电路，对输入UI、VI、WI电流检测信号，完成精密半波整流、输出IUVW电流检测信号至MCU的89脚。

同时该输出信号，进一步经梯级电压比较器电路，获得开关量过流故障报警信号，输入MCU的17、18引脚。