安川变频器的常见故障

2 安川变频器的常见故障

2.1 开关电源损坏

开关电源损坏是众多变频器最常见的故障，通常是由于开关电源的负载发生短路造成的，在众多变频器的开关电源线路设计上，安川变频器因该说是比较成功的。616G 3采用了两级的开关电源，有点类似于富士G5,先由第一级开关电源将直流母线侧500多伏的直流电压转变成300多伏的直流电压。然后再通过高频脉冲变压器的次级线圈输出5V、12V、24V等较低电压供变频器的控制板，驱动电路，检测电路等做电源使用。在第二级开关电源的设计上安川变频器使用了一个叫做TL431的可控稳压器件来调整开关管的占空比，从而达到稳定输出电压的目的。前几期我们谈到的LG变频器也使用了类似的控制方式。用作开关管的QM5HL-24以及TL431都是较容易损坏的器件。此外当我们在使用中如若听到刺耳的尖叫声，这是由脉冲变压器发出的，很有可能开关电源输出侧有短路现象。我们可以从输出侧查找故障。此外当发生无显示，控制端子无电压，DC12V，24V风扇不运转等现象时我们首先应该考虑是否开关电源损坏了。

2.2 SC故障

SC故障是安川变频器较常见的故障。IGBT模块损坏，这是引起SC故障报警的原因之一。此外驱动电路损坏也容易导致SC故障报警。安川在驱动电路的设计上，上桥使用了驱动光耦PC923，这是专用于驱动IGBT模块的带有放大电路的一款光耦，安川的下桥驱动电路则是采用了光耦PC929，这是一款内部带有放大电路，及检测电路的光耦。此外电机抖动，三相电流，电压不平衡，有频率显示却无电压输出，这些现象都有可能是IGBT模块损坏。IGBT模块损坏的原因有多种，首先是外部负载发生故障而导致IGBT 模块的损坏如负载发生短路，堵转等。其次驱动电路老化也有可能导致驱动波形失真，或驱动电压波动太大而导致IGBT损坏,从而导致SC故障报警。

2.3 OH—过热

过热是平时会碰到的一个故障。当遇到这种情况时，首先会想到散热风扇是否运转，观察机器外部就会看到风扇是否运转，此外对于30kW以上的机器在机器内部也带有一个散热风扇，此风扇的损坏也会导致OH的报警。

2.4 UV—欠压故障

当出现欠压故障时，首先应该检查输入电源是否缺相，假如输入电源没有问题那我们就要检查整流回路是否有问题，假如都没有问题，那就要看直流检测电路上是否有问题了。对于200V级的机器当直流母线电压低于190VDC，UV报警就要出现了;对于400V级的机器，当直流电压低于380VDC则故障报警出现。主要检测一下降压电阻是否断路。

2.5 GF—接地故障

接地故障也是平时会碰到的故障，在排除电机接地存在问题的原因外，最可能发生故障的部分就是霍尔传感器了，霍尔传感器由于受温度，湿度等环境因数的影响，工作点很容易发生飘移，导致GF报警。

变频器在运行的过程中，可能会出现种种问题，需要进行维修和检修; 而变频器在停机较长时间后，由于各种原因，也可能会造成故障。本文将介绍一种所遇到的变频器在停机4个月后，恢复运行时出现的故障。

2 故障现象

一台拖动潜污泵的安川616P5变频器，在线停机4个多月恢复运行时发现，自开机的整个运行过程中，屏显50Hz的频率，表显78A 电流。按照工艺要求泵机应在50Hz以下范围内运行变化。显然，变频器的变频功能失控。

3 故障分析与检测

变频器能运行在50Hz的工频中且输出380V的电压，泵机运行。这些现象表明功率模块输出正常，控制电路失常。616P5是通用型变频器，它的控制电路核心元件是一块内含CPU的产生脉宽调制信号的专用大规模集成电路L 7300526A 。该变频器通常处在远程传输控制中，从控制端子接受4~20mA的电流信号。根据通用型变频器工作原理，“频率设定不可调”故障现象，可能来自两个单元电路:

(1) A/D转换器

(2) PWM的调制信号。

本着先易后难的检修思路, 为排除A/D转换电路的隐患，采用排斥法检测, 即首先卸掉控制端子相关电缆, 改用键盘〈即数字操作器〉输入频率设定植, 屏显故障现象依旧。

第二步，采用比较法检测，即用MODEL100信号发生器分别从控制端子FI-FC，FV-FC输入4~2mA，0~10V模拟信号，结果屏显故障现象依旧。从键盘输入数码〈参数设定值〉，是通过编码扫描程序进入CPU 系统，控制端子输入的模拟信号则是经过A/D转换后并经逻辑电路处理进入CPU系统。通过排斥法和比较法的检测，可以确认A/D转换电路正常。芯片L 7300526A 采用数字双边沿调制载波方式产生脉宽调制信号，驱动晶体管功率模块构成的三相逆变器。载波频率等于输出频率和载波倍数的乘积。对于载波倍数的每个值，芯片内部的译码器都保存一组相应的δ值(δ值是一个可调的时间间隔量，用于调制脉冲边沿)。每个δ值都是以数字形式存储，与它相应的脉冲调制宽度由对应数值的计数速率所确定。

译码器根据载波频率和δ调制，最终得出控制信号。译码器总共产生3个控制信号，每个输出级分配1个，它们彼此相差120°相位角。616P5的载波参数n050设定的载波变化区间分别是[1、2、4~6]、[8]、[7~9]。

[1、2、4~6]载波频率=设定值×⒉5kHz(固定)，(同理8、7~9省略)。输出频率=载波频率/载波倍数。根据616P5的载波参数n050的含义，重新核查载波设置值，结果发现屏显输出的是一个非有效值“ 10” 且不可调(616P5载波变化区间的有效值为1-9); 由此可见“屏显输出50Hz不可变”的故障显然与载波倍数的δ有关。

现以附图作进一步的分析，载波在一个周期内有9个脉冲，它的两个边沿都用一个可调的时间间隔量δ加以调制而且使δ∝sinθ。θ为未被调制时载波脉冲边沿所处的时间或称为相位角。sinθ为正值时，该处的脉冲变宽，sinθ为负值时，该处的脉冲变窄。输出的三相脉冲边沿及周期性显然为δ∝sinθ所调制。如附图三相输出电压所示。

从附图中可以看出变频器若在基频下运行，载波调制的脉冲个数必然要足够的多。附图中的VR-Y就是R相和Y相相减的线电压。这显然也表明了在一个周期内载波脉冲的个数越多，线电压平均值波形越接近正弦。综上所述，载波调制功能的正常与否直接影响功率晶体管开关频率的变化，从而影响输出电压(即频率)的变化。

4 结束语

该故障的根本原因是L 7300526A 的CPU 系统内部的译码器δ调制程序读出异常。像雷电的感应波、电网峰、谷浪涌、4~20mA 电流异常等，这些干扰性的因素冲击都有可能造成CPU 程序异常。( 限于资料方面的技术原因，笔者无法利用笔记本电脑手段诊断该变频器的CPU 程序，以作更为具体的查证) 。更换主控板ETC615162-S3013 。变频器恢复正常运行。