OC故障的屏蔽方法

我们先看一下OC故障的生成机制，再进而找到屏蔽OC故障的方法。OC信号的特性：由PC929内部的IGBT保护电路的电路特性可知，IGBT保护电路可等效为2输入端与门电路，逻辑关系式为AB=Y。在A、B端两路输入信号均为高电平时，输出端Y端为高电平时，输出OC信号。OC信号的生成条件：1）驱动IC处于脉冲传输状态，有正常脉冲信号输入，输入端11脚也有正常脉冲信号输出；2）OC故障检测信号输入端9脚同时为高电平。满足内部IGBT保护电路的OC信号输出动作条件，从8脚输出OC信号。图1屏蔽OC故障报警示意图OC信号的“瞬态”特性：PC929的输出OC信号，经光耦合器进行光电转换和隔离后，传输至MCU主板电路，MCU接受OC信号后，判断IGBT出现严重过载故障，故停止脉冲信号的传输，同时在操作显示面板给出OC故障报警（显示OC或SC故障代码）；随后，PC929内部IGBT保护电路因A端信号为低电平，AB=Y的逻辑关系不再成立，OC信号随之消失。这说明PC929输出的OC信号是一个“瞬态信号”，不是在故障发生后一直“保持住”的。当变频器实施OC报警、停机保护动作后，我们在驱动电路（参见图5-14）PC929的8脚或PC2的输出端4脚，并不能检测到OC信号——OC信号输出时（PC1的8脚）表现为-9V*低电平和（PC2的4脚）0V低电平，此时驱动IC的报警过程“实际上”已经结束。变频器说明书以对OC故障的注释：过电流，变频器输出电流超额定值的200%；变频器输出侧（负载）短路；功率模块短路。但一般对驱动电路异常所致的OC故障、电流互感器检测电路异常误报OC故障，未予提示。OC信号的两个来源：通常，OC报警的信号来源有两个：1）驱动IC报警，一般起动过程中，检测到IGBT的严重过流（过电流为额定工作电流1.5~2倍以上）状态时，输出OC信号；2）电流检测电路（指系由输出电流互感器采样的电流信号）报出的OC信号。在停机状态，因电流检测电路本身故障（如电流互感器损坏）产生误报警信号，在运行状态，严重过流或三相电流严重不平衡时，报出OC信号。那么OC故障报警时，首先应区分是驱动IC电路报警还是电流检测电路报警。一般来说，驱动IC电路比较好找，电路面积大较显眼，且易于采取报警屏蔽措施；电流检测电路往往集中于MCU主板，查找比较费力，屏蔽其信号也比较困难。因而经常采取先排除动IC报OC故障的可能，再检修电流检测电路的方法，找到OC报警信号来源。若解除驱动IC的OC报警后，变频器显示与操作均正常，说明OC故障由动IC报出，须检查逆变电路及驱动电路本身的故障。若变频器仍报OC故障，则应检查电流检测电路。那么怎么知道是驱动IC报出了OC信号呢？当将某路驱动IC电路的OC报警信号屏蔽，使其不再满足OC报警条件，变频器随之不再报出OC故障，说明OC故障即是由该路驱动IC电路所报出。OC报警的原因：1）驱动供电的带载能力差，使IGBT的导通管压降增大；2）驱动IC或外接功率大器不良，驱动能力变差，使IGBT欠激励导通电阻变大；3）IGBT损坏或性能变差，导通通电阻变大；4）驱动IC电路误报警。错误的OC报警：PC929内部IGBT管压降检测电路本身异常，则会使PC929在变频器上电后即误报OC故障，而且这个错误的报警状态是可以检测到的。如8脚内部晶体管V3出现短路故障，则上电后，则变频器上电后，光耦合器PC2即产生输入电流，输出端4脚变为0V低电平，向MCU报出OC故障；OC报警失效：PC929外部IGBT管压降检测电路本身异常，如二极管D1断路，对IGBT导通管压降检测失效，则在故障时不能完成正常检测与报警任务，可能会造成IGBT的过电流而损坏。要想暂时解除驱动电路的OC信号报警，基本方法有3个：1）切断OC输出信号的传输暂时短接光耦合器PC2的输入端1、2脚，使PC2停止信号输出；将R11与电路暂时脱开（焊脱），使PC2失去输入电流停止报警工作；将PC929的OC报警信号输出端8脚暂时与电路板脱开；将PC2的信号输出端4脚脱开。2）切断IGBT管压降检测信号输入电路将R7、或D3暂时焊开，使IGBT检测输入信号回路中断，强制内部IGBT保护电路不动作。3）“人为生成IGBT正常开通信号”a、将图5-14中的a、b点用短接，即将二极管D1的负极与驱动供电的0V*点短接，相当于将所驱动IGBT的C、E极短接，使c点电位变为0V*低电平，满足PC929内部IGBT保护电路对“IGBT正常开通”检测信号输入的要求；b、将图5-14中的c点与供电-9V*点短接，使PC929的9脚输入信号保持为低电平，满足正常检测信号的输入要求。c、短接二极管D2，将PC929的9脚输入信号钳位为低电平，“取消”IGBT保护电路对IGBT的“故障检测权力”，PC929不会再报OC故障。d、小功率变频器，如果一体化功率模块已脱离电路板，也可以将主端子U、N端暂时短接，达到屏蔽OC报警信号的目的。信号屏蔽方法有多种，都能达到解除OC报警的要求，可据操作方便等具体情况而实施。作者本人习惯于采用“人为生成IGBT正常开通信号”的方法，不需要将元件焊离电路，方法简便。使MCU主板和驱动电路均处于脉冲信号的正常传输状态，以便于对驱动电路的检修。注意：检修完毕后，一定要将“暂时短接线”解除，恢复原电路状态；使用“短接方法”，应在电路无短路故障的危险——只在信号回路进行，确保无短路电流产生——的情况下进行。切断IGBT功率模块电源的方法在检修驱动电路或主电路的过程中，为确保IGBT功率模块的安全，有时需要临时切断IGBT的供电电源。待修复主电路或确认驱动电路无故障后，才恢复IGBT功率模块的正常供电。由于各制造厂家在元件安装布局上的不尽相同，有些机型，单独切断IGBT模块的供电，非常方便，如摘下快熔保险管，即得以实现；有些厂家的产品，非得切断双面铜箔或剪断模块电源引脚才可以；也有些产品，则简直没有好的办法切断其IGBT模块电源。有人可能会问了，非得切断电源才能进行检修吗？我的回答近乎是肯定的：凡是快熔断掉、IGBT模块坏掉、驱动电路故障，在最后的上电试机环节，是非常有必要采取先行切断IGBT模块电源的措施的。凡是抱侥幸心理的，等待他的，也许是后悔莫及的一个大损失啊。费点事，能确保不犯错误！是值得的。所谓小心驶得万年船。如果IGBT模块供电不易切断，那么是否走一个迂回路线——把IGBT供电电路放在一边——采取如下述所示的方法，是否可以达到同样目的呢？1、切断开关电源的供电电源开关电源的供电，往往是经过端子排从储能电容两端，取得DC530V供电，或直接线路板铜箔引入。即使是后者，找出供电铜箔，临时切断，也非常简便。为开关电源独立供电，整个主电路不供电，或供以低压直流如DC24V，这样上电整机试验，就安全得多了。2、临时摘除直流回路的储能电容众所周知，驱动电路或主电路异常时，所以会造成IGBT的损坏，乃时因为直流回路储能电容的放电能量，将其摧毁。因而，若将储能电容临时摘除，再在整机直流供电支路中串联1A保险管，这样的上电试验，就有了安全屏障。异常时，IGBT会得到有效的保护。等修复后，再将电容焊回电路板。中、大功率变频器，因电容器组是单独放置的，不需焊接，处理起来就更为方便。因而不便切断IGBT功率的供电电源时，我推荐使用第二种方法。这样，勿须切断IGBT功率模块的供电，也能进行安全的试机操作。旷野之雪2014-6-24（中华工控网原创文章转载请注明出处）旷野之雪2012-5-20