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技術(shù)文章

如何屏蔽變頻器IGBT保護(hù)電路的故障報(bào)警信號?
DQZHAN技術(shù)訊：如何屏蔽變頻器IGBT保護(hù)電路的故障報(bào)警信號?
變頻器的電路檢修中，尤其是將驅(qū)動電路與主電路脫開檢修的過程中，經(jīng)常碰到OC故障報(bào)警現(xiàn)象，而此時(shí)變頻器處于故障保護(hù)狀態(tài)，脈沖傳輸通道被關(guān)閉，那么脈沖傳輸通道、驅(qū)動IC電路是否能正常工作呢?這就需要采取措施，暫時(shí)先屏蔽OC報(bào)警，便于檢測脈沖傳輸通道的故障。
本文以采用PC929驅(qū)動IC的電路為例(見圖1)，探討一下OC故障信號的特性及其屏蔽方法。曾有不少網(wǎng)友發(fā)帖子詢問這個(gè)問題，在這里算是比較**的做一個(gè)回復(fù)。
采用PC929驅(qū)動IC的驅(qū)動電路，由于具有IGBT導(dǎo)通管壓降檢測和OC故障報(bào)警功能，在連接電源驅(qū)動板和MCU主板，使驅(qū)動電路與IGBT相脫離的狀態(tài)下進(jìn)行檢修時(shí)，PC923的輸入端一旦輸入脈沖信號，因VT1未接入電路中，電路c點(diǎn)一直保持高電平狀態(tài)，不能滿足PC929內(nèi)部IGBT保護(hù)電路的“IGBT正常開通”檢測信號輸入的要求，PC2即向MCU主板送出OC報(bào)警信號，使MCU主板中止脈沖信號的輸出，使檢修者無法檢測和判斷脈沖傳輸通道(含驅(qū)動IC電路)是否正常。

圖1 屏蔽OC故障報(bào)警示意圖
我們先看一下OC故障的生成機(jī)制，再進(jìn)而找到屏蔽OC故障的方法。
1、OC信號的特性、來源及原因
OC信號的特性：
由PC929內(nèi)部的IGBT保護(hù)電路的電路特性可知，IGBT保護(hù)電路可等效為2輸入端與門電路，邏輯關(guān)系式為AB=Y。在A、B端兩路輸入信號均為高電平時(shí)，輸出端Y端為高電平時(shí)，輸出OC信號。
OC信號的生成條件：
1)驅(qū)動IC處于脈沖傳輸狀態(tài)，有正常脈沖信號輸入，輸入端11腳也有正常脈沖信號輸出;2)OC故障檢測信號輸入端9腳同時(shí)為高電平。滿足內(nèi)部IGBT保護(hù)電路的OC信號輸出動作條件，從8腳輸出OC信號。
OC信號的“瞬態(tài)”特性：
PC929的輸出OC信號，經(jīng)光耦合器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和隔離后，傳輸至MCU主板電路，MCU接受OC信號后，判斷IGBT出現(xiàn)嚴(yán)重過載故障，故停止脈沖信號的傳輸，同時(shí)在操作顯示面板給出OC故障報(bào)警(顯示OC或SC故障代碼);隨后，PC929內(nèi)部IGBT保護(hù)電路因A端信號為低電平，AB=Y的邏輯關(guān)系不再成立，OC信號隨之消失。
這說明PC929輸出的OC信號是一個(gè)“瞬態(tài)信號”，不是在故障發(fā)生后一直“保持住”的。當(dāng)變頻器實(shí)施OC報(bào)警、停機(jī)保護(hù)動作后，我們在驅(qū)動電路(參見圖5-14)PC929的8腳或PC2的輸出端4腳，并不能測到OC信號——OC信號輸出時(shí)表現(xiàn)為-9V*低電平和0V低電平，此時(shí)驅(qū)動IC的報(bào)警過程已經(jīng)結(jié)束。
變頻器說明書以對OC故障的注釋：
過電流，變頻器輸出電流超額定值的200%;變頻器輸出側(cè)(負(fù)載)短路;功率模塊短路。但一般對驅(qū)動電路異常所致的OC故障、電流互感器檢測電路異常誤報(bào)OC故障，未予提示。
OC信號的兩個(gè)來源：
通常，OC報(bào)警的信號來源有兩個(gè)：1)驅(qū)動IC報(bào)警，一般起動過程中，檢測到IGBT的嚴(yán)重過流(過電流為額定工作電流1.5~2倍以上)狀態(tài)時(shí)，輸出OC信號;2)電流檢測電路(指系由輸出電流互感器采樣的電流信號)報(bào)出的OC信號。在停機(jī)狀態(tài)，因電流檢測電路本身故障(如電流互感器損壞)產(chǎn)生誤報(bào)警信號，在運(yùn)行狀態(tài)，嚴(yán)重過流或三相電流嚴(yán)重不平衡時(shí)，報(bào)出OC信號。那么OC故障報(bào)警時(shí)，首先應(yīng)區(qū)分是驅(qū)動IC電路報(bào)警還是電流檢測電路報(bào)警。一般來說，驅(qū)動IC電路比較好找，電路面積大較顯眼，且易于采取報(bào)警屏蔽措施;電流檢測電路往往集中于MCU主板，查找比較費(fèi)力，屏蔽其信號也比較困難。因而經(jīng)常采取先排除動IC報(bào)OC故障的可能，再檢修電流檢測電路的方法，找到OC報(bào)警信號來源。若解除驅(qū)動IC的OC報(bào)警后，變頻器顯示與操作均正常，說明OC故障由動IC報(bào)出，須檢查逆變電路及驅(qū)動電路本身的故障。若變頻器仍報(bào)OC故障，則應(yīng)檢查電流檢測電路。
那么怎么知道是驅(qū)動IC報(bào)出了OC信號呢?當(dāng)將某路驅(qū)動IC電路的OC報(bào)警信號屏蔽，使其不再滿足OC報(bào)警條件，變頻器隨之不再報(bào)出OC故障，說明OC故障即是由該路驅(qū)動IC電路所報(bào)出。
OC報(bào)警的原因：
1)驅(qū)動供電的帶載能力差，使IGBT的導(dǎo)通管壓降增大;2)驅(qū)動IC或外接功率大器**，驅(qū)動能力變差，使IGBT欠激勵(lì)導(dǎo)通電阻變大; 3)IGBT損壞或性能變差，導(dǎo)通通電阻變大; 4)驅(qū)動IC電路誤報(bào)警。
錯(cuò)誤的OC報(bào)警：
PC929內(nèi)部IGBT管壓降檢測電路本身異常，則會使PC929在變頻器上電后即誤報(bào)OC故障，而且這個(gè)錯(cuò)誤的報(bào)警狀態(tài)是可以檢測到的。如8腳內(nèi)部晶體管V3出現(xiàn)短路故障，則上電后，則變頻器上電后，光耦合器PC2即產(chǎn)生輸入電流，輸出端4腳變?yōu)?V低電平，向MCU報(bào)出OC故障;
OC報(bào)警失效：
PC929外部IGBT管壓降檢測電路本身異常，如二極管D1斷路，對IGBT導(dǎo)通管壓降檢測失效，則在故障時(shí)不能完成正常檢測與報(bào)警任務(wù)，可能會造成IGBT的過電流而損壞。
2、OC信號的屏蔽方法
要想暫時(shí)解除驅(qū)動電路的OC信號報(bào)警，基本方法有3個(gè)：
1)切斷OC輸出信號的傳輸
暫時(shí)短接光耦合器PC2的輸入端1、2腳，使PC2停止信號輸出;將R11與電路暫時(shí)脫開(焊脫)，使PC2失去輸入電流停止報(bào)警工作;將PC929的OC報(bào)警信號輸出端8腳暫時(shí)與電路板脫開;將PC2的信號輸出端4腳脫開。
2)切斷IGBT管壓降檢測信號輸入電路
將R7、或D3暫時(shí)焊開，使IGBT檢測輸入信號回路中斷，強(qiáng)制內(nèi)部IGBT保護(hù)電路不動作。
3)“人為生成IGBT正常開通信號”
a、將圖5-14中的a、b點(diǎn)用短接，即將二極管D1的負(fù)極與驅(qū)動供電的0V*點(diǎn)短接，相當(dāng)于將所驅(qū)動IGBT的C、E極短接，使c點(diǎn)電位變?yōu)?V*低電平，滿足PC929內(nèi)部IGBT保護(hù)電路對“IGBT正常開通”檢測信號輸入的要求;
b、將圖5-14中的c點(diǎn)與供電-9V*點(diǎn)短接，使 PC929的9腳輸入信號保持為低電平，滿足正常檢測信號的輸入要求。
c、小功率變頻器，如果一體化功率模塊已脫離電路板，也可以將主端子U、N端暫時(shí)短接，達(dá)到屏蔽OC報(bào)警信號的目的。
信號屏蔽方法有多種，都能達(dá)到解除OC報(bào)警的要求，可據(jù)操作方便等具體情況而實(shí)施。作者本人習(xí)慣于采用“人為生成IGBT正常開通信號”的方法，不需要將元件焊離電路，方法簡便。使MCU主板和驅(qū)動電路均處于脈沖信號的正常傳輸狀態(tài)，以便于對驅(qū)動電路的檢修。
注意：檢修完畢后，一定要將“暫時(shí)短接線”解除，恢復(fù)原電路狀態(tài);使用“短接方法”，應(yīng)在電路無短路故障的危險(xiǎn)——只在信號回路進(jìn)行，確保無短路電流產(chǎn)生——的情況下進(jìn)行。

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