浅析变频器驱动电路常见问题的解决方案
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作者: 曹立波
[摘 要]变频器是通过将工频电源变换成各种频率的交流电源的方式来使机器变速工作的设备。变频器发展至今已成为一种高科技产品，具有自动控制和通讯的能力。变频器广泛地应用于工业自动控制系统I电力%--T-系统等领域。本文将简单的介绍几种变频器驱动电路的常见问题，并提供其解决方案。
[关键词]变频器 驱动电路 解决方案
中图分类号：TN773 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0272-01
变频器经过一段时间的发展已经有一些分支型号，但现在通用型的变频器一般都可以分为下面几个部分：整流桥、中间直流电路、预充电电路、逆变桥、控制电路、驱动电路等。其中驱动电路是变频器的核心组成部分。变频器出现的故障有一大部分原因就是变频器的驱动电路出现问题，因而了解变频器驱动电路的故障成因以及维修方法是十分有用的。
一、变频器驱动电路的常见问题
1、驱动电路无输出
在变频器出现各种故障时，要检查变频器各个组成部分有没有出现问题。而在检查驱动电路时，可以发现变频器驱动电路出现的故障通常有以下几种，如驱动电路无输出，或驱动电路的输出信号偏低。而驱动电路无输出的原因主要有开关电源中的滤波电容器损坏，光藕合器损坏或放大电路损坏等。当开关电源中的滤波电容器损坏时便会导致无电流经过驱动电流，在这种情况下驱动电路自然无输出。光藕合器损坏也会导致这种情况，光藕合器是光藕驱动电路中的重要组成部分，这种驱动的主要模块便是各种型号的光藕合器，外围再辅佐以驱动电源和限流电阻构成了最简单的驱动电路，因而当光藕合器损坏时，电流输出便被阻断了。放大电路作为驱动电路的输出通道，其损坏驱动电路也同样无输出。
2、驱动电路的输出信号偏低
驱动电路的输出信号偏低是变频器驱动电路常见的另一种故障。造成这种故障的主要原因有：开关电源中的滤波电容器老化，电容量减小。稳压二极管老化也是造成驱动电路的输出信号偏低的主要原因。稳压二极管的稳压值偏高，便加大了IGBT截止时的反向电压，使驱动模块输出的平均电压减小，从而造成驱动电路的输出信号偏低 。有些时候还伴随着变频器抖动或启动报警器的故障。
二、变频器驱动电路的解决方案
1、变频器驱动电路的检查
变频器的故障以及其产生故障的原因是繁多且杂的，例如元件老化，安装环境不良，突然停电，电源电压冲击过大这些因素都有可能使变频器受到大面积的损坏，驱动器中的大功率模块损坏时，例如变频器大电容后的快熔开路，或者是IGBT逆变模块损坏，驱动电路基本都不可能完好无损。所以我们在实际维修中一定要先确定驱动电路正常工作，而不能直接换上好的快熔或者IGBT逆变模块，否则很容易损坏刚换好的器件。在进行维修前，对于变频器驱动电路的惯例检查主要有：检查驱动模块的输出信号，驱动模块的带负载能力和驱动电路的通电检查。检查驱动模块的输出信号的基本方法是用一个模拟信号源，向驱动电路提供4一10mA的信号电流，例如可以用一个20V的稳压电源串联一个5k的电阻，再接上电压表，就可以得到电压值，再与标准值比较判断驱动模块的输出信号是否正常。
检查驱动模块的带负载能力时，由于驱动模块的带负载能力是由于IGBT栅一射之间存在结电容，所以驱动模块的输出端能够提供足够的驱动电流。但实际上检查时通常难以得到结电容的具体数据，因而在测定驱动模块的带载能力时，也不可以通过测量数据直接判断驱动模块的带负载能力是否正常。但可以利用驱动模块是由六个驱动模块独立组成的，不大可能同时损坏的特点，通常采用六个模块互相比较的办法，判断六个驱动模块是否带负载能力都正常。对驱动电路的通电检查也常常通过六个驱动模块的输出信号进行比较来进行判断。检查当驱动电路接通电源，输出侧是否有信号输出。在不通电的情况下也可以用万用表测量输出侧的电阻。另外我们也要了解GTR模块和IGBT模块驱动电路的区别，两种功率模块前者为电流驱动，后者则是电压驱动
2、变频器驱动电路的维修
变频器的复杂结构以及智能化的特点使得变频器驱动电路的维修也具有一定难度以及复杂性。但笼统来说，变频器驱动电路的维修主要工作是找到驱动电路故障的原因，再进行维修或更换，这需要长期的工作经验的积累。下面介绍一个变频器驱动电路的维修上的实例，此变频器为安川61665，3.7kW的变频器，故障现象为三相输出正常，但在低速时电动机会抖动，无法正常运行。根据故障的现状初步估计是变频器驱动电路损坏，首先确定变频器的故障是否是由变频器驱动电路损坏造成的，确定后将变频器打开，将逆变模块从印刷电路板上卸下，然后检查驱动电路的通电的通电情况，即使用电子示波器观察六路驱动电路电流通过时的波形是否一致，不一致的驱动电路版块便是已损坏的，更换上好的驱动电路版块，然后再用示波器观察，当六路波形一致后，便可装上IGBT逆变模块，然后进行负载实验，抖动现象基本消除。若变频器使用年数超过3年，驱动电路的元件很可能发生老化现象，导致驱动电路的输出信号偏低，抖动等故障。这种情况下建议将驱动电路的电解电容全部更换。
三、变频器驱动电路的日常维护
1、变频器在安装环境上的防范措施
变频器的复杂构造使得其对于安装环境有一定的要求。在不同的环境中变频器需要有不同的防范措施。比如在大型工厂的附近，可以采用橡胶或者其他缓振配件的使用来减少震荡，将变频器固定住也可以。而若安装环境是在一些潮湿或腐蚀性环境，则要防止电器元件的因为生锈、接触不良或者绝缘度降低而形成短路，另外变频器要尽量安装到阴凉处或者是日光直射不到的地方，因为高温会造成电子器件寿命及可靠性的降低。同时也要尽量避开高寒环境，因为在有一些地区和特殊环境下的高寒，同样会导致变频器因温度过低不能正常工作。
2、变频器在电源系统上的防范措施
在工作时变频器经常需要在瞬间停电后继续运行，这便需要变频器最好有独立的线路，以满足负载电机的降速比例，并减少停电状态下对变频器造成的损坏。同时一些特殊的运行设备需要采用专用的变压器对变频器供电，这种变频器在断电时可以自动切换频率，同时也是对变频器的一种保护。在变频器输入侧加装滤波电抗器或多种整流桥回路，降低高次谐波分量，可以避免变频器过度发热。
3、防范电压冲击尖峰的措施
防范电压冲击尖峰措施的常见做法是在变频器的输入端增加一个压敏电阻或其他吸收器件，来保证驱动电路的输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压值，从而减免冲击电压造成过电压损坏的状况，但这种压敏电阻的使用寿命不长。现在国内外开始使用一种吸收网，是在吸收器件的基础上多加了一个控制片，采用冲击形成追加Rc来抵抗电压冲击。比前面单一的电阻更有效且寿命更长。
如今，变频器驱动电路技术的发展一日千里，不断向着高集成化方向发展，目前已经有光耦驱动电路等各种新型驱动电路，驱动电路的性能与功效也有了足步的发展。这里所能涉及到的也只是关于变频驱动电路技术的浅层部分，希望能对广大技术人员和变频器爱好者有所帮助，也希望从事变频维修行业的人能继续专研并积累经验。
参考文献
[1] 苗伟.智能故障诊断及其在变频器中的应用研究[D].河南科技大学 2009
[2] 李世明.高故障容限变频器控制技术研究[D].哈尔滨工业大学 2011
[3] 张晓波.风力发电系统中变频器的故障诊断研究[D].新疆大学 2010
[4] 刘志强.混合动力车用电机驱动系统故障诊断及容错技术研究[D].哈尔滨工业大学2010
[5] 李鑫.基于小波变换的TWERD变频器故障诊断研究[D].哈尔滨工业大学 2010
[6] 景士锟.高压变频器故障诊断系统的研究[D].中国石油大学2009
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