淺析ABBACS600多傳動變頻器維1

1、淺析ABB ACS600多傳動變頻器維修newmaker1 引言abb acs600系列變頻器面世已經十余年了，在我國的發(fā)電、化工、造紙、冶金、交通運輸等各行各業(yè)均有廣泛的應用。該系列變頻器以其穩(wěn)定的性能，豐富的選件擴展功能，可靈活應用的編程環(huán)境，良好的力矩特性贏得了用戶的認可。特別是acs600多傳動變頻器由于具有能量反饋功能，在節(jié)能方面性能優(yōu)良，所以在提升機上的應用效果非常理想。雖然該系列變頻器已經退市多年，但由于保有量巨大，并將在今后相當長的一段時間繼續(xù)使用，所以探究其維修技術與方法仍具有重要意義。筆者從事變頻器維修工作十余年，對acs600系列變頻器有著較深入的了解。我公司現有14臺門

2、座式起重機，主要從事碼頭散貨的船舶裝卸作業(yè)，驅動系統(tǒng)全部采用了acs600多傳動變頻器，經過近十年的使用目前均良好運行?？偟膩碚f，變頻器系統(tǒng)的故障率還是較低的，但由于受工作環(huán)境(主要是溫度、振動、粉塵等因素)的影響變頻器內部的元器件損壞還是時有發(fā)生。筆者將多年來在實際工作中的維修經驗和技巧進行了總結，希望和廣大同行進行一下交流和探討。圖1 acs600多傳動變頻器系統(tǒng)的構成2 acs600多傳動變頻器的工作原理和內部結構acs600多傳動變頻器系統(tǒng)的主要由輔助控制單元(acu)、進線單元(icu)、濾波單元(fiu)、供電單元(isu)和若干逆變器組成，如圖1所示。輔助控制單元、進線單元、濾波

3、單元主要由斷路器、接觸器、集電器、電抗器等元件組成，供電單元和逆變器主要由各控制板、功率模塊和其他元器件組成。這里我們主要討論的是供電單元和逆變器內部器件損壞的維修。變頻器系統(tǒng)在工作時由供電單元將三相交流電整流為直流電，通過直流母線送至各逆變器，供電單元和逆變器均可以實現四象限運行，可將電機的發(fā)電狀態(tài)下的交流電通過直流母線實現逆變器共享或通過供電單元送回電網。供電單元在硬件結構上與逆變器基本一致，如圖2所示。主要由電源板(npow)、主電路接口板(nint)、門極驅動板(ngdr)、和igbt功率模塊組成，在供電單元使用三塊功率模塊并聯(lián)使用時需要用到匹配板(nxpp)，在逆變器中還會用到禁止誤

4、啟動板(ngps)，模塊內部除了上述控制板和功率元件外還有電容器、電流互感器、放電電阻、風機等元器件。在模塊外部有一個控制單元(ndcu)，由控制板(namc)和i/o接口板(nioc)兩塊電路板組成，控制板是供電單元和逆變器的控制核心，變頻器的應用軟件和參數組就儲存于此，i/o接口板負責各i/o信號的采集和輸出，同時可以連接cdp312控制盤。在供電單元或逆變器工作時，電源板提供內部使用的24v、15v電源, 主電路接口板采集各種內部信號，并接收來自控制單元輸出的處理結果，提供信號給門極驅動板。門極驅動板接收主電路接口板的信號，提供驅動igbt門級動作的信號，隨后igbt功率模塊通過開關通斷

5、將直流逆變?yōu)榻涣鳎驅⒔涣髡鳛橹绷鳎寗与姍C或回饋電能。模塊內部各控制板、元器件的連接采用的是插接件連接，控制單元與逆變器模塊、上位機、各選件(編碼器適配器、通訊適配器等)之間采用的是光纖連接。弄清模塊及控制單元的作用和連接方式，是變頻器內部故障檢修的基礎。再此基礎上要進一步掌握各板件連接端子信號的功能，元器件正常與否的測量方法。這樣故障的分析、查找、修復就容易多了。3 acs600多傳動變頻器常見故障分析3.1電源板故障(1)故障現象驅動電機無動作，cdp312控制盤無顯示。(2)故障分析處理cdp312控制盤連接在控制單元的nioc板上，首先就要檢查控制單元的電源?？刂茊卧碾娫词?4v

6、直流電源，可以由外部直流電源供電，也可以由內部電源板供電。本例中是由電源板供電。電源板的作用是將直流母線上的直流電(560v左右)轉換成24v、15v兩組電源供主電路接口板和其他部件使用。首先要確定直流母線電壓是否正常，正常時板載綠色led燈(v15)亮，可以通過測量電源板插接端子x31的1腳和4腳進行確認，如果沒有電壓，則應向上檢查直流母線上的快速熔斷器，通?？焖偃蹟嗥鞯娜蹟喽鄶刀及殡S功率模塊的損壞，所以一旦發(fā)現熔斷器熔斷一定要先檢查功率模塊，切不可盲目更換熔斷器。在直流母線電壓測量正常的情況下，板載v15led燈不亮時，板載熔斷器f1熔斷的可能性較大，可以用萬用表進行檢測其好壞。板載熔斷器

7、f1的主要作用是對直流輸入電壓進行保護。通過多次同類故障的維修來看，其熔斷通常由直流母線的瞬間電壓波動造成，在確定板載元件無外觀損壞的情況下可以直接更換。當電源板輸入側均正常時，測量輸出側。插接端子x34是供給控制單元的直流24v電源，測量1腳和2腳進行確認，如果沒有電壓，則說明電源板開關電源部分損壞，需要更換電源板。電源板插接端子x32是供給主電路接口板，用作門級驅動電壓，正常時用萬用表測量(表筆接4腳)，2腳-24v，3腳-15v，5腳+15v，6腳+24v，當出現功率模塊無法觸發(fā)或其他疑難故障時要重點檢測該處。在本例中，經檢測是電源板開關電源部分損壞，更換新板后故障排除。圖2 逆變器模塊

8、內部結構3.2控制單元故障(1)故障現象驅動電機無動作，cdp312控制盤無顯示。(2)故障分析處理首先排除直流24v供電電源故障。在本例中控制單元的輸入24v電源正常，但控制單元namc板上電源正常指示燈(v4)不亮，這說明控制單元內部出現了元件損壞。一般情況下控制板元件損壞，用戶是無法自己修復的，只能更換控制單元或namc板。但筆者通過對控制單元內的namc和nioc板的研究發(fā)現，在namc板的電源部分有一個貼片保險(f1)，在以往損壞的控制單元中，該保險損壞所占比率在50%以上，說明該處是的acs600變頻器控制單元的一個薄弱環(huán)節(jié)。該保險損壞時外觀并無異常，可以通過萬用表測量檢出。由于該

9、保險是非常小的貼片元件，無法直接更換，筆者采取將保險兩端信號線引出，在外部串接玻璃保險管的方法，對損壞控制單元進行了修復，效果良好。以前遇到過類似問題的朋友，可以查看一下以往更換過的故障控制單元，看看是否同一問題，如果可以采用這種方法修復的話，將使價值萬元的元件獲得重生。3.3 igbt功率模塊故障(1)故障現象驅動電機無動作，變頻器接收到運行信號后馬上報“ppcc link”故障。(2)故障分析處理“ppcc link”按照變頻器手冊上的提示是nint板和namc板之間的光纖連接出現了問題。但實際情況卻并不是這樣，事實上光纖連接故障發(fā)生的概率是非常之低的，“ppcc link”的出現往往伴隨

10、著igbt功率模塊的損壞，這是筆者多年來在acs600變頻器維修過程中得出的經驗。檢修時，首先通過檢測排除光纖連接故障。然后對igbt功率模塊進行檢測(每塊igbt由三個獨立的模塊構成，既可獨立運行，也可并聯(lián)運行)。在進行測量前，igbt要脫開交流側的電機連接電纜和直流匯流排，否則會產生由電容和電機繞組帶來的錯誤測量值。用萬用表的二極管擋，對igbt各模塊的交流側端子(p)和直流正極()、負極()進行測量。正常時，黑表筆接p，紅表筆接，顯示為0.34v，表筆對調時截止；黑表筆接，紅表筆接p，顯示為0.34v，表筆對調時截止。在本例中，igbt其中一相的模塊的+、p之間短路，說明該相的一只續(xù)流二

11、極管已被擊穿，需要更換igbt功率模塊。按照變頻器手冊的要求，在更換igbt時需要同時更換主電路接口板和門極驅動板。這說明多數igbt功率模塊的損壞是由于主電路接口板和門極驅動板損壞后提供了錯誤的觸發(fā)信號造成的。筆者在對igbt功率模塊損壞的現象和原因進行了多年的探究后發(fā)現，igbt的損壞可分為兩類，一類是功率模塊整體的炸裂，還有一類就是前述的模塊單相的擊穿，前者就是由于主電路接口板或門極驅動板損壞造成的，而后者主要是由于線路中瞬時的電壓、電流的波動造成的，這種情況可以不必更換主電路接口板和門極驅動板，從而降低維修成本。3.4電容器故障(1)故障現象驅動電機無動作，cdp312控制盤無顯示，直

12、流熔斷器熔斷。(2)故障分析處理直流熔斷器熔斷，說明線路中存在短路點，首先重點排查igbt功率模塊。在本例中，igbt模塊經測量正常，線路測量也未發(fā)現短路點存在，線路及各控制板、元器件也未發(fā)現燒灼痕跡。靜態(tài)測量時正常，而故障現象顯示存在短路點，這說明有元器件在加載電壓后，特性發(fā)生了變化，可能發(fā)生這種情況可能性最大的就是電容類元件。這時可以采用一個簡便的方法加以驗證。從直流母線直接用導線連接到電容器組，導線上串接一個660v10a的快速熔斷器，然后上電測試。本例中，在直流母線上電時，隨后伴隨一聲清脆的“叭”的聲響，快速熔斷器熔斷，從而證實了有電容器被擊穿放電。在對電容器仔細檢查后發(fā)現，一只電容器

13、的外皮上有一個米粒大的放電孔，更換后故障排除。電容器損壞后用萬用表是無法檢出的，有條件的可以用專門的電容測試儀進行檢測。按照變頻器手冊上的說明，電容器的最小使用壽命為100000小時，但其受工作條件(主要是溫度、載流量)的影響很大。這里需要注意的是電容器備件不能長期存放，在使用前要定期充電，至少每年充一次，可以自制充電器在機下進行。3.5放電電阻故障(1)故障現象驅動電機無動作，cdp312控制盤無顯示，直流熔斷器熔斷。(2)故障分析處理直流熔斷器熔斷，說明線路中存在短路點，用萬用表測量顯示逆變器直流正負匯流排之間短路，在脫開igbt功率模塊和電容器組后，短路依舊。在正負匯流排之間和電容器組并聯(lián)了一個電阻，其作業(yè)是在變頻器系統(tǒng)停止運行后，釋放電容器上存儲的電能，其