英威騰5.5kW變頻器雷擊故障維修實例解析

    接手一臺英威騰變頻器維修，檢查功率模塊已經(jīng)炸裂損壞。拆掉損壞模塊后，單獨用DC500V為開關(guān)電源上電，面板先是顯示ltE（意為“電流檢測電路故障”）故障代碼，隨后顯示OC3（意為“恒速運行過電流”）故障代碼，由故障報警現(xiàn)象判斷，屬于變頻器雷擊故障維修，估計是雷擊至電流檢測電路損壞，上電后MCU檢測到異常的過電流報警信號，而給出過流示警，拒絕接受起動信號，給驅(qū)動電路和其它電路故障的進一步檢測帶來不便。
    那么這個ltE和OC3報警信號是由哪部分電路輸出的呢？
    機器為小功率機型，未采用霍爾式電流互感器采樣輸出電流信號。在U、V、W輸出回路中串接有mΩ級（一般為3~5mΩ）電流采樣電阻，將電阻兩端的電壓降信號，作為采樣電流信號，輸入后級由線性光耦和差分放大器構(gòu)成的電流檢測前級電路，得到輸出電流的檢測信號。將V相電流檢測電路的前級電路。測繪如圖1所示。

圖1 V相電流檢測電路的前級電路

    由MCU主板來的脈沖信號，由PC3（AT350光耦器件）驅(qū)動IC耳隔離的功率放大后，經(jīng)GV、EV脈沖端子直接驅(qū)動逆變電路中的VT1（IGBT）。V相輸出電流在采樣電阻R24、R25上形成轉(zhuǎn)化為電壓降信號，輸入由U11、U12組成的前級電流檢測電路。

圖2 線性光耦A7840引腳和電路原理框圖

    U11（A7840）為線性光耦器件（見圖2），除具有電氣隔離作用以外，輸入電阻高至480kΩ,能對mV級輸入電壓信號進行線性放大，并轉(zhuǎn)化為差分信號輸出。本身的電壓放大信號數(shù)為8倍。本例電路，U12差分放大器的電壓放大倍數(shù)為5，因而電路總的電壓放大倍數(shù)為5×8=40倍，工作中在IV電流信號檢測點，可得到0~1V左右的檢測信號輸出。
    電流檢測電路的靜態(tài)輸出如圖1標示，單電源+5V供電條件下，A7840的差分信號輸出端6、7腳電壓值均為2.5V，即輸出差分信號為0，后級運放電路輸出電壓值亦為0；現(xiàn)在實測值6腳電壓為3.87V，7腳電壓為1.29V。A7840最大輸入電壓為320mV，其最大輸出電壓差值為2.5V左右。顯然，此時A7840外于錯誤的“電流采樣最大值輸出”狀態(tài)，測IV信號檢測點電壓值高達11V以上，此電流檢測信號輸入MCU引腳，致使其判斷存在過流、模塊短路故障，而報出OC3故障代碼。
    先假定電流檢測電路的元件，如U10、U11、U12等全部是好的，在逆變功率模塊拆除狀態(tài)下，電路會否誤報故障呢？用什么方法可以屏蔽掉此故障信號呢？
    A7840為光耦器件，其輸入、輸出側(cè)需要兩路獨立的供電電源。輸入側(cè)5V電源，是由V相驅(qū)動電路供電電源的V+、VGND取得的16V供電，再經(jīng)5V穩(wěn)壓器U10處理所得。供電的負極，經(jīng)逆變功率模塊內(nèi)部的觸發(fā)信號地和V*輸出線（見圖1模塊內(nèi)部的粗連線）引入至U10的公共端。當逆變模塊拆除后，相當于EV與V*的連接斷開，即U10的公共端懸空，從而造成A7840輸入側(cè)的5V供電丟失！
    A7840其“內(nèi)部電路環(huán)境”所決定了，只有1、4腳的5V供電正常時，輸出側(cè)差分信號值才為0，表現(xiàn)為6、7腳電壓值均為2.5V；當輸入側(cè)供電消失后，6、7腳電壓不再相等，形成最大的差分輸出，后續(xù)電路因而輸出過流報警信號。
    做了個試驗：在A7840輸入側(cè)5V供電消失情況下，無論短接2、3輸入腳，或干脆將1、2、3、4腳同時短接，都無法使輸出側(cè)差分電壓值為0，這可能是內(nèi)部特殊電路結(jié)構(gòu)所決定的。因而屏蔽OC故障，要采用什么簡易的方法呢？
    方法是，恢復A7840的輸入側(cè)供電。即拆除功率模塊后，將EV端子與V*輸出端子用導線連接，即可消除電流檢測電路的誤報警。采用這個方法，還有一個附帶的收獲，即當恢復A7840的輸入側(cè)的正常供電后，測輸出側(cè)仍有差分信號電壓輸出，則可判斷A7840已經(jīng)損壞。
    所接手的本例故障，即V相電流檢測電路是好的，而另兩路中的A7840和5V穩(wěn)壓器，均已損壞，即使恢復了正常供電，仍有錯誤的電流檢測信號輸出。更換5V穩(wěn)壓器和A7840后，采用恢復輸入側(cè)5V供電的故障屏蔽方法后，不再誤報故障，電流檢測電路的故障修復同時也告完成。最后代換功率模塊后，變頻器修復完成。

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