變頻器主電路的檢測與維修研究

董永賽

摘要：隨著科技的不斷發(fā)展，主流的電器設(shè)備中已經(jīng)大量地運(yùn)用了變頻技術(shù)，我們生活中常見的冰箱、洗衣機(jī)、微波爐等都有變頻產(chǎn)品，在雷達(dá)方面也有較多的運(yùn)用。本文簡單介紹變頻調(diào)速技術(shù)在雷達(dá)伺服控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并主要對于其變頻器主電路的檢測與維修進(jìn)行分析探討，希望為變頻器產(chǎn)品和雷達(dá)的發(fā)展帶來一定的改善和幫助。

關(guān)鍵詞：變頻器主電路 變頻調(diào)速技術(shù) 雷達(dá)伺服控制系統(tǒng)

1引言

很長一段時(shí)間，直流電動機(jī)是我們的電氣設(shè)備主要的調(diào)速手段，直到變頻器出現(xiàn)。直流電動機(jī)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致一旦出現(xiàn)故障，檢修很困難。但是變頻技術(shù)的出現(xiàn)和不斷的發(fā)展，其在諸多方面均超越傳統(tǒng)直流電機(jī)，受到電器行業(yè)廣泛歡迎，電器隨之開啟了變頻時(shí)代。雷達(dá)行業(yè)也逐漸引入了變頻技術(shù)。

變頻器優(yōu)點(diǎn)有：啟動性能好、調(diào)速性能優(yōu)、能源消耗低等等。這個(gè)是符合我們社會可持續(xù)發(fā)展的理念的，節(jié)能、環(huán)保、高效?，F(xiàn)代的科技發(fā)展，應(yīng)用場景多樣，提別是在戰(zhàn)爭方面對雷達(dá)的機(jī)動性要求高，利用變頻器的調(diào)速及節(jié)能的特點(diǎn)可以很好適用于機(jī)動性強(qiáng)的平臺。

2變頻器在雷達(dá)伺服控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

雷達(dá)伺服控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)、變頻器、傳動裝置、傳感裝置等部分組成。其主要的工作原理是：

2.1單片機(jī)接收控制信合指令，經(jīng)過識別判定后，以當(dāng)前位置在軟件中設(shè)定參數(shù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。

2.2經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的模擬信號輸入變頻器作為控制信號，然后變頻器輸出信號。

2.3變頻器輸出的信號驅(qū)動交流伺服電機(jī)來讓雷達(dá)的天線進(jìn)行一個(gè)轉(zhuǎn)動。

2.4雷達(dá)天線通過角度傳感器傳回cpu得到數(shù)字化的位置信息，經(jīng)過計(jì)算后和實(shí)際位置進(jìn)行對比，采取pid控制策略，再經(jīng)過數(shù)模信號轉(zhuǎn)換輸入變頻器。

2.5由此變頻器進(jìn)行一個(gè)電機(jī)調(diào)節(jié)，最終達(dá)到一個(gè)期望的定位。

3雷達(dá)伺服系統(tǒng)中變頻器主電路工作原理

變頻器是雷達(dá)伺服系統(tǒng)中主要的驅(qū)動控制的器件。其主電路原理如圖所示，變頻器主電路是以“交流-直流-交流”的工作方式。通過整流、濾波、逆變?nèi)齻€(gè)環(huán)節(jié)將直流電變?yōu)榻涣麟姟Ｆ渚唧w的步驟如下：

3.1輸入交流電壓。

3.2整流。這部主要是通過三相橋式整流電路將輸入的交流電源整流成為脈沖直流，達(dá)到交流-直流的效果。

3.3濾波。這一步是經(jīng)過整理的直流電通過大容量的電容進(jìn)行一個(gè)濾波。

3.4逆變。逆變電路是變頻器的重要電路之一，濾波后的電壓通過逆變電路進(jìn)行直流-交流電的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為可調(diào)節(jié)電壓、頻率的交流電。

3.5輸出交流電壓。驅(qū)動異步電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。

4關(guān)于變頻器主電路故障分析

對于變頻器的故障分析，我們一般都要從問題產(chǎn)生的起源開始了解。最先應(yīng)該對變頻器主電路的損壞程度有一個(gè)大致的估計(jì)。此后我們可以進(jìn)行一個(gè)電路故障的分析流程：

4.1逆變電路與驅(qū)動電路的檢查

變頻器中的主要工作環(huán)節(jié)是逆變電路與驅(qū)動電路，這兩個(gè)電路的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，一般情況下其中一個(gè)電路出現(xiàn)問題，另一個(gè)電路也不會幸免。所以無論主要問題出現(xiàn)在這其中的哪一快，都必須將這兩個(gè)電路進(jìn)行檢查。

4.2電試機(jī)檢測

變頻器電路的主要的檢測手段是電試機(jī)檢測。我們在準(zhǔn)備檢測前應(yīng)該保證驅(qū)動電路在正常的工作狀態(tài)之下，并且將已經(jīng)損壞的逆變電路模塊更換后才能進(jìn)行檢測。整個(gè)電路是相互連通的，所以我們要對新替換的設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，防止在上電后出現(xiàn)故障，導(dǎo)致這個(gè)變頻器的損壞，這樣造成更大的損害。

5變頻器主電路的檢測與維修

首先是進(jìn)行斷開主電路操作，實(shí)際操作中只需要拆掉主電路中連接的一段銅排即可將供電端電源斷開，并且必須在儲能點(diǎn)釋放掉足夠的能量之后。一般我們在斷開處串聯(lián)兩只220V、25W的燈泡，以獲得足夠的耐壓性，以防在逆變電路短路的故障下有一個(gè)降壓限流的用途，使整個(gè)模塊不會有損壞的危險(xiǎn)。首先我們讓變頻器空載，將驅(qū)動電路的保護(hù)模塊的輸出信號回路切斷，以避免CPU有停機(jī)保護(hù)的動作。其上電后出現(xiàn)的情況如下：

5.1停機(jī)情況下通電，燈泡點(diǎn)亮。此時(shí)IGBT沒有導(dǎo)通的條件，燈泡被點(diǎn)亮的可能是3個(gè)模塊中至少一個(gè)上下臂IGBT擊穿或漏電。擊穿短路的情況，燈泡很亮。如果是漏電情況可利用排除法，拆除U相模塊，假如燈泡不亮，則可說明這個(gè)模塊已經(jīng)損壞，需要更換。

5.2通電后，電燈泡不亮，接受運(yùn)行信號后開始點(diǎn)亮。此時(shí)燈泡的燈光如果隨著頻率提升同步閃爍，這就可說明出現(xiàn)一相上臂或者下臂IGBT損壞。

5.3通電后，電燈泡不亮，且接受運(yùn)行信號仍不亮。這時(shí)我們運(yùn)用指針式萬用表測變頻器的輸出端電壓，隨著頻率均勻上升則表示逆變模塊基本沒有問題，可以輕負(fù)載實(shí)驗(yàn)。

5.4通電后，電燈泡不亮，啟動變頻器后仍不亮。但是輸出端電壓不平衡，偏相。這個(gè)可能是某一臂IGBT內(nèi)部開路，我們可以通過以下方式檢修：正常情況輸出端測得直流電壓為零，如果測得某一臂IGBT內(nèi)部開路導(dǎo)致該相異常則會測得直流分量，我們既能夠判斷出故障點(diǎn)。

以上在對逆變模塊正常修理完成以后，仍然沒有解決問題，此時(shí)我們將要把眼光重點(diǎn)放在驅(qū)動電路的檢測上。其重點(diǎn)元器件是光電耦合器和電源電路，這里是問題較集中的點(diǎn)，一般情況下由于失誤和電網(wǎng)的原因會造成這部分的故障，所以我們應(yīng)該在這里進(jìn)行一個(gè)重點(diǎn)檢測。

6結(jié)語

隨著變頻技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，其優(yōu)良的調(diào)速性能、調(diào)節(jié)簡單、操作方便等等優(yōu)點(diǎn)將在雷達(dá)伺服控制方面成為佼佼者。

同時(shí)，變頻器作為現(xiàn)代科技的一個(gè)重要體現(xiàn)，其技術(shù)含量必然是較高，相關(guān)人員的知識儲備要求也更高。并且隨著變頻器越來廣泛的應(yīng)用于我們生活生產(chǎn)中，變頻器的檢測與維修將會更加的被要求更高。其檢測與維修是一項(xiàng)技術(shù)含量很高并且較為復(fù)雜的工作，需要經(jīng)過大量的實(shí)踐操作和全面系統(tǒng)的排查才能夠快速找到問題所在，找到問題本質(zhì)。并且需要做好保護(hù)措施，防止疏忽導(dǎo)致問題擴(kuò)大。

我國在變頻器上的發(fā)展必然會隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展不斷提高。且變頻器的維修不可避免需要大量的替換的元器件，這帶來的市場也將是十分可觀的，也會帶來較大的發(fā)展前景。

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（作者單位：中國電子科技集團(tuán)第三十八研究所）