入門級(jí)變頻器維修方法與技巧 (簡版) 1/4
前言：
重慶妙工科技有限公司潛心于工業(yè)控制產(chǎn)品維修技術(shù)，特別是變頻器和直流調(diào)速器維修，這兩種產(chǎn)品的維修技術(shù)結(jié)合了強(qiáng)電和弱電技術(shù)，而現(xiàn)實(shí)中相當(dāng)多的從業(yè)技術(shù)人員無法將兩者結(jié)合，搞弱電的不怎么懂強(qiáng)電，搞強(qiáng)電的更難懂弱電，比如廣大企業(yè)里面的設(shè)備管理、設(shè)備維修、高低壓電工、鉗工、修理工等等，很多人對弱電知識(shí)相當(dāng)?shù)目释?，卻又沒有可行的渠道來學(xué)習(xí)。我們做這系列文章的目的不僅要爭取做到全網(wǎng)上最詳細(xì)的講解變頻器，還要爭取做到通俗易懂，只要有電子基礎(chǔ)的維修技術(shù)人員，看了我們的文章就能全面掌握變頻器。文章會(huì)從易到難一步步介紹，如果是初學(xué)者，需按步驟一一看懂，如果是變頻器維修大師們請?zhí)^繞道。
注意：這里說的有電子基礎(chǔ)是指能熟練使用電烙鐵、萬用表等工具，有合格的電工知識(shí)，掌握三相交流電如電壓、電流、頻率、正弦波等，簡要認(rèn)識(shí)電容、電阻、二極管、三極管、可控硅（晶閘管）、IGBT,運(yùn)算放大器（比較器）且能判斷好壞，了解過開關(guān)電源基本原理，簡單維修并能看懂工作原理圖。
維修變頻器可不像現(xiàn)在液晶電視一類的家電維修，判斷問題后換張電路板就解決問題（當(dāng)然我說的是普遍現(xiàn)象，芯片級(jí)液晶電路板維修的也有很多），其實(shí)早期的家電維修也都是換元件不會(huì)換整個(gè)電路板的。變頻器維修一般情況下沒有整板可以換，小功率的變頻器即使能找到電路板換了也就不賺錢了，不賺錢的事我們不提倡，我們同時(shí)也不提倡同行惡意殺價(jià)，我們期望每一位技術(shù)從業(yè)人員都能掙到錢，通過自己的努力后能夠獲得與自己技術(shù)價(jià)值相對應(yīng)的可觀收入。
本文主要分以下幾部分：
1. 什么是變頻器及其工作原理。
2. 變頻器的主要結(jié)構(gòu)。
3. 維修變頻器的分類。
4. 變頻器的控制方式。
5. 變頻器維修基本條件。
6. 通用變頻器維修概述。
7. 變頻器維修重點(diǎn)難點(diǎn)。
8. 變頻器維修經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。
第一部分：什么是變頻器。
了解變頻器之前有必要知道單相電機(jī)、三相變壓器、三相電是怎么形成的，然后是三相電機(jī)如何調(diào)速，早期沒有變頻器的時(shí)候，根據(jù)生產(chǎn)需要客戶要讓三相電機(jī)改變速度，只能改變線圈繞組、改變接線方式、改變傳動(dòng)機(jī)械變比等幾種方式，隨著工業(yè)的進(jìn)步，對機(jī)器的要求越來越高，對于使用最廣泛的三相異步電機(jī)也有了變速更平順、速度范圍更廣的需求，因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為n=60f/p(1-s)，這里面只有頻率最可能改變，這就是變頻器產(chǎn)生的初衷。變頻器是給三相異步交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的供電裝置，變頻器發(fā)明的原因：一是解決了大功率電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流過大對電網(wǎng)的沖擊，取代了星三角啟動(dòng)和軟啟動(dòng)器，二是實(shí)現(xiàn)了無極調(diào)速，取代了老舊調(diào)速形式如多極電磁調(diào)速電機(jī)。
那么重點(diǎn)來了，變頻器工作原理簡要描述為：三相交流電經(jīng)過整流濾波后得到直流母線電壓，母線電壓有了以后同時(shí)供給IGBT和開關(guān)電源，開關(guān)電源工作后控制主板和各部分檢測電路開始工作，在得到工作條件和用戶運(yùn)轉(zhuǎn)指令后，CPU控制逆變單元的IGBT模塊按一定的規(guī)律和頻率交替導(dǎo)通（注意這個(gè)交替導(dǎo)通很關(guān)鍵，理解了對后面的維修有直接幫助，后續(xù)會(huì)在IGBT的章節(jié)單獨(dú)寫），然后從橋式IGBT模塊的三個(gè)中間點(diǎn)，即U/V/W這三個(gè)三相輸出點(diǎn)轉(zhuǎn)換成頻率可控的三相交流電壓，用來驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。
因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和頻率成正比，具體工式如下：
n=60*f/p （n ---電機(jī)轉(zhuǎn)速(numble)，單位：轉(zhuǎn)/分（rpm)，f ---交流電頻率(frequency)，單位：Hz，p ---電機(jī)磁極對數(shù)(pair),單位：對（p)，60表示一分鐘=60秒），因?yàn)閷τ谝慌_(tái)生產(chǎn)出來的電機(jī)它的磁極對數(shù)是一個(gè)物理?xiàng)l件，是固定的，所以這里面能改變的就只有頻率，然后就有了變頻器調(diào)頻來改變速度這個(gè)事情的基礎(chǔ)。
這里第一個(gè)重點(diǎn)，就是逆變單元即IGBT部分的工作原理，這是學(xué)習(xí)變頻器的重中之重，絕緣柵雙極晶體管（Insulate-Gate Bipolar Transistor—IGBT）綜合了電力晶體管（Giant Transistor—GTR）和電力場效應(yīng)晶體管（Power MOSFET）的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的特性，應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛；IGBT也是三端器件：柵極，集電極和發(fā)射極。總之呢就把IGBT當(dāng)成一個(gè)電子開關(guān)就行，或者當(dāng)作一個(gè)三極管，它有三個(gè)極，分別是GEC，而三極管是BCE，只是基極柵極名字不同 ，其實(shí)都差不多的意思，我們就叫G極為控制極更易懂，而C極和E極之間在導(dǎo)通時(shí)就是一個(gè)電子開關(guān)，重點(diǎn)：基極也就是柵極，它要控制這個(gè)開關(guān)工作就需要一個(gè)公共點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是E極，對于下橋的三只管來講公共點(diǎn)是DC-直流母線負(fù)，而對于上橋的三個(gè)管來講公共點(diǎn)分別是UVW三點(diǎn)，這個(gè)事情特別重要。
第二個(gè)重點(diǎn)是IGBT和三極管還有個(gè)最大的不同，就是三極管的基極開路時(shí)，三極管不工作，但是IGBT管的柵極開路時(shí)，由于其結(jié)構(gòu)特殊，給它的CE極加上電它就會(huì)自己導(dǎo)通，具體原因會(huì)有一篇文章單獨(dú)寫，但是這個(gè)對于入門級(jí)修理工來講是一個(gè)難點(diǎn)。所以IGBT的驅(qū)動(dòng)電壓一上電就是負(fù)壓，一般是負(fù)5伏到負(fù)8伏左右，導(dǎo)通電壓是正13伏到17伏不等。也有某些小功率變頻器把驅(qū)動(dòng)電壓設(shè)計(jì)成0V的，那是少數(shù)，具體原理也在另一篇IGBT控制電路及原理里面寫。
變頻器一共需要六只IGBT來組成完整的逆變器，我們先要了解的是集成IGBT模塊，就是一個(gè)模塊集成了六只IGBT，剛好夠一臺(tái)變頻器使用（此處忽略制動(dòng)部分），一般應(yīng)用在大約37KW以下小功率變頻器上，像英飛凌和三菱這兩個(gè)只要品牌的集成IGBT模塊最大150A ,功率再大點(diǎn)的就做成兩只IGBT的模塊，當(dāng)然還有更多形式，這里只講基礎(chǔ)知識(shí)和常見的東西，因?yàn)檫@內(nèi)容都只能針對入門級(jí)愛好者。
第一部分的最后一個(gè)重點(diǎn)，是要把這六只IGBT，即這個(gè)集成模塊的原理圖看懂，這個(gè)看懂了，變頻器的工作原理就懂了，后面不管修什么品牌、多大功率的變頻器都能舉一反三。如果看不懂學(xué)習(xí)后面的內(nèi)容也沒用，那就別談維修變頻器的事了，即使是會(huì)維修也不可能精通。IGBT模塊有一正一負(fù)兩根直流進(jìn)線，叫直流母線，模塊有三根交流出線輸出電機(jī)的UVW，六只IGBT就相關(guān)于六個(gè)高速電子開關(guān)，這六個(gè)開關(guān)在CPU程序和驅(qū)動(dòng)電路作用下交替導(dǎo)通，按照程序還原出頻率、曲線可控制的三相交流電，只不過這個(gè)三相電的波形已經(jīng)不是正弦波。提示：不管是交流電還是直流電，都是由電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，只是運(yùn)動(dòng)的方向不同。每相的上下橋臂如果同時(shí)導(dǎo)通則正負(fù)極短路，CPU和驅(qū)動(dòng)電路決定了它們的導(dǎo)通時(shí)間，使得上下橋臂不短路，這是變頻器維修重點(diǎn)。
未完待續(xù)2/4
