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變頻器光耦故障導致的無輸出電壓和報OC維修案例

一臺東元7200GA變頻器,由于雷擊導致炸機,拆機后發現整流模塊、開關電源開關管損壞,更換后恢復顯示。

然后對變頻器進行上電測試,但是一上電便顯示過電流(OC)故障。檢測U、V、W端子,發現三相電壓無輸出。

重新拆機,對驅動卡進行詳細檢測,該變頻器驅動卡上光耦為PC923和PC929,它們與SN0357配合使用以傳輸OC信號。

查看PC923的相關參數:輸入IF電流5∽20mA,電源電壓15∽35V,輸出峰值電流±0.4A,隔離電壓5000V,開通/關斷時間0.5μs。可直接驅動50A/1200V以下的IGBT模塊。PC923的電路結構同TLP250等相近,但輸出引腳不一樣。5、8腳之間可接入限流電阻,限制輸出電流以保護內部V1、V2三極管。常規應用,是將5、8腳短接,接入供電電源的正極。如果將輸出側引線改動一下,也可以與TLP520、3120等互為代換。

按照原理,PC923的 2、3腳為光電二極管輸入電路,2腳為光電二極管的陽極,3腳為光電二極管的陰極,按常理說,一般2腳常由+5V供電再經穩壓處理給出4V左右的激勵電源,而3腳接CPU的脈沖輸出端,低電平輸出有效,即輸出時從PC923的3腳拉入電流,使二極管導通。有觸發脈沖輸入且頻率較低時,3腳為3V上下的擺動電壓,當頻率上升時,該腳約為此3V電壓逐漸趨于穩定。無輸出時,3腳為4V左右的高電平(同2腳電平值相等)。

但是在實機測量PC923光耦的脈沖輸入引腳時,卻發現3腳的電平高,而2腳電平低。這是導致U、V、W無輸出的關鍵原因。 現在檢測的結果如下:未輸入運行指令時,3腳為0.5V高電平,2腳為接近0V的低電平;當輸入運行指令時,3腳降為0.2V,有高低電平的變化,說明CPU的脈沖已經到達了PC923。開始檢修時走了一個彎路,只注意了高、低電平的變化,并未注意電壓值的大小。顯然是2腳供電電壓的丟失,使 IGBT管得不到激勵脈沖,因而變頻器無輸出電壓。

檢查2腳供電為一只三極管和穩壓管的簡單串聯穩壓電源,三極管基極偏流電阻開路,導致供電電壓為零。更換偏流電阻后,測PC923的2、3腳電壓恢復正常。變頻器接受運行指令后,U、V、W端子有了輸出。

接下來解決通電時持續出現的OC故障。對負責傳輸OC信號的SN0357光耦進行測量,結果顯示輸入側兩個引腳的電壓為零,表明沒有OC信號輸入。同時,光耦輸出側的電壓為0.5V,這是不正常的。在沒有OC信號的情況下,兩個引腳之間的電壓應為5V(一個引腳連接到5V接地電平)。

這說明表明信號輸出引腳上的5V上拉電阻出現了問題,可能已改變或開路。因此,CPU錯誤地將這種情況解釋為從驅動電路接收到了OC信號,從而觸發了警報。在信號輸出引腳與5V電源之間連接一個10k電阻解決了這個問題。隨后的通電測試顯示信號輸出引腳電壓為5V,變頻器不再報OC故障。

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