如何屏蔽变频器IGBT保护电路的OC故障报警信号

发布时间:2023-11-15
变频器的电路检修中,尤其是将驱动电路与主电路脱开检修的过程中,经常碰到oc故障报警现象,而此时变频器处于故障保护状态,脉冲传输通道被关闭,那么脉冲传输通道、驱动ic电路是否能正常工作呢?这就需要采取措施,暂时先屏蔽oc报警,便于检测脉冲传输通道的故障。 本文以采用pc929驱动ic的电路为例(见图1),探讨一下oc故障信号的特性及其屏蔽方法。曾有不少网友发帖子询问这个问题,在这里算是比较全面的做一个回复。
采用pc929驱动ic的驱动电路,由于具有igbt导通管压降检测和oc故障报警功能,在连接电源驱动板和mcu主板,使驱动电路与igbt相脱离的状态下进行检修时,pc923的输入端一旦输入脉冲信号,因vt1未接入电路中,电路c点一直保持高电平状态,不能满足pc929内部igbt保护电路的“igbt正常开通”检测信号输入的要求,pc2即向mcu主板送出oc报警信号,使mcu主板中止脉冲信号的输出,使检修者无法检测和判断脉冲传输通道(含驱动ic电路)是否正常。
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。
1、oc信号的特性、来源及原因
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。
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,并不能测到oc信号——oc信号输出时表现为-9v*低电平和0v低电平,此时驱动ic的报警过程已经结束。
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。
2、oc信号的屏蔽方法
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、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。
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