变频器光耦故障导致的无输出电压和报OC维修案例

一台东元7200GA变频器,由于雷击导致炸机,拆机后发现整流模块、开关电源开关管损坏,更换后恢复显示。

然后对变频器进行上电测试,但是一上电便显示过电流(OC)故障。检测U、V、W端子,发现三相电压无输出。

重新拆机,对驱动卡进行详细检测,该变频器驱动卡上光耦为PC923和PC929,它们与SN0357配合使用以传输OC信号。

查看PC923的相关参数:输入IF电流5∽20mA,电源电压15∽35V,输出峰值电流±0.4A,隔离电压5000V,开通/关断时间0.5μs。可直接驱动50A/1200V以下的IGBT模块。PC923的电路结构同TLP250等相近,但输出引脚不一样。5、8脚之间可接入限流电阻,限制输出电流以保护内部V1、V2三极管。常规应用,是将5、8脚短接,接入供电电源的正极。如果将输出侧引线改动一下,也可以与TLP520、3120等互为代换。

按照原理,PC923的 2、3脚为光电二极管输入电路,2脚为光电二极管的阳极,3脚为光电二极管的阴极,按常理说,一般2脚常由+5V供电再经稳压处理给出4V左右的激励电源,而3脚接CPU的脉冲输出端,低电平输出有效,即输出时从PC923的3脚拉入电流,使二极管导通。有触发脉冲输入且频率较低时,3脚为3V上下的摆动电压,当频率上升时,该脚约为此3V电压逐渐趋于稳定。无输出时,3脚为4V左右的高电平(同2脚电平值相等)。

但是在实机测量PC923光耦的脉冲输入引脚时,却发现3脚的电平高,而2脚电平低。这是导致U、V、W无输出的关键原因。 现在检测的结果如下:未输入运行指令时,3脚为0.5V高电平,2脚为接近0V的低电平;当输入运行指令时,3脚降为0.2V,有高低电平的变化,说明CPU的脉冲已经到达了PC923。开始检修时走了一个弯路,只注意了高、低电平的变化,并未注意电压值的大小。显然是2脚供电电压的丢失,使 IGBT管得不到激励脉冲,因而变频器无输出电压。

检查2脚供电为一只三极管和稳压管的简单串联稳压电源,三极管基极偏流电阻开路,导致供电电压为零。更换偏流电阻后,测PC923的2、3脚电压恢复正常。变频器接受运行指令后,U、V、W端子有了输出。

接下来解决通电时持续出现的OC故障。对负责传输OC信号的SN0357光耦进行测量,结果显示输入侧两个引脚的电压为零,表明没有OC信号输入。同时,光耦输出侧的电压为0.5V,这是不正常的。在没有OC信号的情况下,两个引脚之间的电压应为5V(一个引脚连接到5V接地电平)。

这说明表明信号输出引脚上的5V上拉电阻出现了问题,可能已改变或开路。因此,CPU错误地将这种情况解释为从驱动电路接收到了OC信号,从而触发了警报。在信号输出引脚与5V电源之间连接一个10k电阻解决了这个问题。随后的通电测试显示信号输出引脚电压为5V,变频器不再报OC故障。

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