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（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，所以由基准电压源电路，向U2的2、9、12脚先行提供的直流偏置电压，人为形成输出端的静态输出（MCU 判断为电流零点，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~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。

R175

91 P10.5/AN5/KI.1

92 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“”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“”、“”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）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电路实际构成的反相器电路，输出端正常电压值应为。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）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