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西门子6SE70系列变频器驱动电路的工作原理及常见故障维修
发布时间:2021-12-03        浏览次数:145        返回列表
西门子6SE70系列变频器的驱动电路
    西门子6SE70系列变频器的逆变器件用的都是IGBT,IGBT是绝缘栅双极型晶体管,它是在MOSFET和GTR的结合下产生的,同时具备两者的优点:开关速度快、驱动电路简单、通流能力强。下面就是它的内部等效电路和它的电器符号:
    要想使变频器能正常工作,输出稳定的三相交流电,就要对IGBT进行正确的驱动,使其准确无误的工作。那么驱动电路就显得尤为重要。下面就来重点讲解一下6SE70系列变频器的驱动电路。通过光耦来提供驱动信号,光耦A1458的特性是:2、3两个脚是它的信号输入端,8号脚和5号脚+24V电源的输入脚,6号脚是信号输出脚,同时5号脚是电源和输出的共地脚。在电路中当光耦不导通时,输出是高电平,导通时输出低电平。下面会几种情况来介绍驱动电路的工作原理。
3.0P
    ①电路中有IGBT存在,光耦不导通;
    在做驱动板检测时通常通过短接板上IGBT的C、E两点来实现电路中IGBT存在的情况。对驱动板加电源后图一中的3号脚和5号脚之间的电压是+24V,则4号脚和5号脚之间的电压是稳压管Z3的稳压值5.6V。由图二中可以看出上电后IGBT的G、E两端的静态电压是-5.6V,实现IGBTR 关断。
    在没有给光耦(JP1)导通信号时,光耦输出脚为高电平,则C点为高电平,那么Q1(5C)的基极为高电平,Q1截止,则A点为低电平,驱动管Q3、Q4不工作,6号脚为低电平,IGBT不导通。此时B点为低电平,Z2(12V稳压管)不工作,Q2(6C)截止。可以看到A21的7号脚通过4个并联的电阻和3号脚的+24V相连,图一中7号脚的高电平使反馈光耦(JP2)导通,可以看出A21的9号脚输出低电平使5C导通,使A22的7号脚为高电平,导通A22中的反馈光耦

(图1西门子变频器)使其9号脚输出低电平给CUVC控制板。
    ②电路中无IGBT,光耦导通;
    此时光耦(JP1)导通,光耦的6号脚输出低电平,使Z1反向导通,则Q1(5C)处于导通状态,A点为高电平,此时可以通过两个支路来走,一是通过R11使Q3导通使6号脚输出一个高电平让IGBT导通;二是通过D3、R5、D5使Z2(12V稳压管)反向导通,从而使Q2(6C)导通并通过R6和D6把A点的电平拉低,使Q3截止,B点的电位为12.7V。由于电容C4、C5的存在,对信号有延迟的作用,所以A点的高电平必先经过***支路使IGBT导通。可以看出IGBT1导通后使A21的8号脚和4号脚形成通路,可以看到B点的12.7V被降到5.6V使Q2(6C)截止。可以看到当IGBT存在的时候,Q2就处于截止的状态。此时,A21的7号脚的高电平使反馈光耦(JP2)导通,通过A22的9号脚输出低电平到CUVC控制板。
    ③无IGBT,无导通信号;
    此时的Q1、Q2都截止,反馈光耦(JP2)导通,通过A22的9号脚输出低电平到CUVC控制板。
    ④无IGBT,有导通信号;
    因为此时没有IGBT存在,则A21(或A22)的无法形成通路,则图一中的Q2(6C)导通,A点的高电平被吊低。那么Q3和Q4截止,6号无输出。由于Q2导通,则A21的7号脚的高电平通过Q2被拉低。反馈光耦(JP2)不导通,9号脚输出高电平,则A22的反馈光耦不导通,9号脚输出高电平到CUVC控制板。当然没有IGBT的状态是错误的状态,所以高电平的反馈信号也是错误的状态。
    变频器输出的三相中每一相都有两个IGBT,图二中A21及其驱动的IGBT1组成的电路被称作上路,A22及其驱动的IGBT2组成的电路被称作下路。从上面的分析可以知道上路的反馈信号是通过下路输出给CUVC控制板的。以上的四种工作状态是对上路的工作原理的分析,下路的工作原理中除了反馈信号是通过它本身反馈信号输出给CUVC控制板,其他部分的同上路,在这里就不再赘述了。
    从以上的分析可以得出,变频器在正常的工作状态下反馈光耦输出的信号始终是低电平,而且反馈光耦(JP2)始终处于导通的状态。所以驱动电路中***易损坏的元器件就非JP2莫属了。另外图一中Z3和Q3、Q4两个对管也比较容易损坏,原因有二:一是时间长了导致器件老化,因为这几个器件在电路中是损耗较大的,也更容易老化。二是IGBT损坏导致它们的终结。
    注:JP1的导通信号为方波,幅值大约在2.5V-4V之间,频率控制在10KHz-15KHz比较合适。紧凑11
    在日常维修常见的与驱动电路有关的故障有:
    ①故障号“F026”,此故障是在变频器自检正常后,给开机信号后变频器报出的故障号,多数情况是图一中8号角端的零电阻变值或开路,导致反馈信号输出高电平,一般更换后故障消失,可正常开机。也有少数情况是图一中的JP2反馈光耦老化不能正常工作,导致反馈信号输出高电平,一般更换后可正常开机。
    ②变频器可正常开机,并且没有报警,但是变频器输出的三相交流电压不平衡,即缺相。即有至少一相没有输出电压,此时如果接有电机的话,电机会出现抖动现象。造成这种现象的主要原因是图一中的JP1光耦的老化功能不正常,不能正常工作造成的,一般更换后机器正常输出稳定的三相电压。
    ③逆变功率模块IGBT损坏,这种情况下驱动电路几乎是不会幸存的,因为IGBT损坏的话,变频器主回路直流560V的高压会在瞬间通过损坏的IGBT控制极进入驱动电路,造成毁灭性的

(图2所示西门子紧凑型变频器)破坏,这种情况下的维修也是比较困难的,很多元器件如:图一中的对管Q3和Q4、端子4和5之间的5.6V稳压管Z3、端子3和4之间的3.9K电阻R12以及JP1和JP2等等。
    以上三种情况是我在日常维修中***常见到的,实际的情况并不止这三种,在维修工作中总是会出现很多让你意想不到情况,所以维修中***重要的就是在日常工作中的积累,话说回来,只要对驱动电路的工作原理了解透彻了,即使出现了你从来来没有见过的故障应付起来也会得心应手。以上三点并不一定全部正确,但至少包括了驱动电路故障的大部分情况,仅供参考。
    以上是我在日常工作中的一点总结和体会,希望可以给大家带来一点帮助。同时由于自己水平有限,难免有不足的地方,希望各位***师傅多多批评,不吝赐教。
 



 

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