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变频器OC故障原因

O C 故障在变频器的所有故障中出现的频率,也许是最高的,最为频繁的。在起动过程中报警,在停机过程中报警,在运行中报警,甚至于上电即报警。在变频器说明书中对 O C 故障的说明,大致有以下几种解释:负载侧短路,运行电流大于两倍以上时跳 O C 故障;变频器输出模块短路;变频器过电流;负载过大;加、减速时间太短等。

O C 故障预警的实质是:快速停机保护模块或运行有短路危险,模块已经坏掉!大部分变频器是在启动信号投入时,跳 O C 信号,此种情况往往是模块并没有损坏,而只是驱动电路存在异常或接受到误报警信号(但不排除有的机型是模块已经损坏);有的是上电即跳 O C 信号,则可能是模块已经坏掉,或者是具有其它运行会危及模块安全的因素,当具有这种因素存在时,有的变频器处理的措施是:操作面板能做其它参数设定工作,但不能进入操作运行;有的则是干脆拒绝所有操作,全面罢工算了。而在运行中的报 O C 信号:则有以下三种可能:

1 、属于负载方面的异常:起动、运行、停机过程中都有可能报 O C 故障,一般为负载过重或变频器容量不足;

2 、用户对变频器的运行参数不当,如对恒转矩负载错误设置为二次递减转矩负载,加、减速时间设置不当,尤其是对大惯性负载加、减速时间的设置。或者是对停机方式的处理不当。更有甚者,是对保护参数的误设,如对变频器或电机额定电流参数的减小性误设,使设备在额定电流以下竟出现频繁的过流报警停机,不能投入运行!

3 、属于变频器本身的故障原因:往往为驱动电路的电源供电电容失效造成驱动不足,使 C P U 接收到 I G B T 管压降过大的 O C 信号。

但三方面的原因可归纳为一点: 运行或停止状态中有严重过电流的情况发生或存在严重过电流的可能性,因而只有报出 O C 信号!

一般来讲,O C 故障的来源有以下三个方面:

1 、当逆变模块运行电流达额定电流的 3 倍以上时,I G B T 管子的管压降上升到 7 V 以上时,由驱动 I C 返回过载 O C 信号,通知 C P U ,实施快速停机保护;

2 、从变频器输出端的三只电流互感器(小功率机型有的采用两只) ,采集到急剧上升的异常电流后,由电压比较器(或由 C P U 内部电路)输出一个 O C 信号,通知 C P U ,实施快速停机保护。

3 、 I G B T 管子已有或正在发生了短路性和开路性损坏。由驱动 I C 检测到极其异常的管压降,尤其是开路时管压降要大于大于 7 V 的保护动作阀值。

这是故障检测电路及驱动电路正常时,变频器 O C 故障的三个来源。原因为负载侧出现电机堵转等异常过负载现象,或变频器模块内的质量缺限、器件老化等造成。

而由故障检测电路和驱动电路方面造成报 O C 故障的原因也有以下三方面:

1 、三相输出电流检测电路。当电流互感器的内电路损坏,使故障信号输出脚输出异常高的电压信号时,C P U以为运行电流大到已到短路程度了,报O C信号;

2 、驱动I C损坏,如 J 3 1 6的6脚内场效应管子短路后,将 6 脚电压拉为故障检出状态的低电平,C P U 报O C信号;

3 、驱动I C虽未损坏, 但驱动电路的异常导致了模块异常的工作状态,驱动电路报出O C信号。 驱动 I C 的供电常采用正负双电源的方式, 其正电压提供 I G B T导通的激励电流。其负电压为 I G T B 管子的截止提供助力,强制拉出I G B T 结电容的电荷,使其更为可靠和快速地截止。当正电压滤波电容(往往采用 4 7 u F 或 1 0 0 u F 电容,大功率机型也有采用 3 3 0 u F 的)的容量大为减小时,I G B T 管子因激励不足,即使运行在额定电流以下,也呈现较大的管压降,经检测电路处理,C P U报出O C故障;此际的故障表现为:变频器空载或带有极轻负载时,运行正常,稍微加载即报O C故障。

如果说正电压滤波电容的失效会导致 I G B T 管子的激励不足,而促使驱动  I C 报出 O C 故障,I G B T 管子尚不存在较大危险的话,那么负电压滤波电容的失效,则就危险得多了。在某一相上臂管子开通的同时,会将主回路正电压跳变到下管的 C 极上,如果负压钳位不足, 管子的结电容瞬时吸入电流有可能造成下臂管子的误导通,其后果是两只共通的管子对主直流电源造成了短路!在此种情况下模块极易炸裂!无论是正电压或负电压滤波电容的失效,变频器都有可能报出O C故障。

以上是故障检测和驱动电路方面报O C故障的现象,还有报O C故障的隐现象和似是而非的报O C现象,往往不被人注意。如下三例:

1 、检修一台阿尔法变频器,C N N 1 端子的第 8 脚为主回路直流电压检测信号输出脚,正常时应为 3 . 5 V 左右,当因电路损坏造成 5 V 以上的信号输出(相当于三相交流输入电压达 5 0 0 V 以上了)时,C P U 认为危及模块运行的安全了,于是不报过电压故障,而是上电即警示O C ,以引起用户的注意。

2 、在对阿尔法小功率变频器维修的过程中,发现该变频器有一个通病,容易跳O C故障。其表现为:多在启、停操作过程中跳故障,但有时也在运行中跳故障;有时候莫名其妙地又好了,能运行长短不一的一段时间。在以为已经没有问题的时候,又开始频繁跳 O C 故障;空载时用表笔测量 U、V、W 输出电压时,易跳故障,但接入电机后起动运行,又不跳了,再过一阵子,接入电机还是跳 O C故障。无论怎么查找故障原因和进行故障检测电路逐一的排查,就是找不出故障原因,可能电路存在说不清道不明的某种干扰,但干扰的来源与起因又很难查找。莫非是启/ 停瞬间逆变驱动模块的加载和卸载期间, 导致了 C P U 供电的波动而跳故障吗?测量 C P U 供电为 4 . 9 8 V ,很稳定,满足要求呀。后来偶尔将主板供电的 4 . 9 8 V 调整为 5 . 0 2 V ,再作起/ 停试验,故障竟然排除了!故障原因竟然为 5 V 供电偏低! 可见此故障的隐蔽之深。

3 、修理一台 P 9 型英威腾机器时,检查发现:上电操作面板显示 H . 0 0 ,所有操作全无效,C P U 拒绝所有操作。测量故障信号汇集处理电路U 7 - H C 4 0 4 4 的 4 、6 脚的过流信号,皆为负电压,而正常时静态应为6 V 正电压。顺电流检测电路往前查找,测电流信号输入放大 U 1 2 D 的的 8 、1 4 为 0 V ,正常;U 1 3 D 的 1 4 脚为负 8 V ,有误过流信号输出。将 R 1 5 1 焊开,断开此路过流故障信号,操作面板的所有参数设置均正常。故障原因为上电后检测到有过流信号,于是拒绝所有操作,先让变频器歇一会儿,待排除异常后才能操控。

从上文看来, 好多电路和好多方面的原因都能使变频器报出 O C 故障,但哪个电路更具有优先权呢?就故障检测电路来说,故障示警有没个预警层次呢?从保护角度而言,只要是危及了模块的安全,都会报出 O C 故障,正如上文所言。但在实施中,也可以看出一些预警层次。

1、驱动 I C 返回的 O C 信号是第 一位的,如从 J 3 1 6 的 6 脚、P C 9 2 9 的1 1 脚、I P M 模块的 O C 信号检出脚报出的信号。因是直接检测模块状态的, 所以只要 C P U 接收信号,立即封锁三相触发脉冲的输出,报出O C 信号;

2、由三相输出电流互感器报出的O C信号。此信号的报出有一个梯级过程:当有过流现象发生时,对轻度过流,经长延时处理和降低频率等处理后,报过电流但不会报 O C 对中度过流,经较短时间延时和其它处理无效后,报过电流,仍不报 O C 。只有出现变化剧烈且幅值极大的电流检测信号,则不经延时,直接报出 O C 信号;

3、有些机型对过、欠压的检测处理也按类似于电流检测一样的梯级报警层次: 如先报过电压, 并且伴有延时处理环节。 当检测到极高电压值时,才直报 O C ;

4、英威腾 P 9 / G 9 型机,间接显示 O C 的过程,也有梯级报警层次: 上电检测到模块或电流信号异常,拒绝所有操作;只检测到温度异常 ,可设参数值,但不能起停操作。由此看来,据危害程度的不同,报各类故障的时间也有所差异。C P U对 O C 信号的检测是直接停机保护或拒绝操作,越快越好,无时间延时处理;对其它危害程度较轻的故障信号,则有检测、延时、预报警、报警停机保护和配合频率调节以使过流现象消失等几个环节。此为O C信号与其它故障信号在处理上的不同之处。

因而对变频器的保护来说,O C 故障信号的预警级别当为红色级。为最高故障保护级别。具有对其无条件执行的最高优先级。