變頻器報OC故障維修思路分析

<sup>OC故障信號的來源和實質(zhì)

   本文深入論證一下OC信號的來源和實質(zhì)，進而拓展我們的檢修思路。
OC故障在變頻器的所有故障中出現(xiàn)的頻率，是最高的。在起動過程中報警，在運行中報警，以至于上電即警示，還甚至以其它故障代碼或現(xiàn)象間接地告知你：該臺變頻器存在OC類的故障！
在變頻器說明書中對OC故障的說明，OC：過流故障；SC：短路故障。英威騰變頻器，會區(qū)別報出兩個故障，而其它變頻器，并不加以區(qū)別,則只報出一個OC故障。OL1、OL2、OC都屬于過流故障，前二者為輕度過流信號，但OC為重度過流信號，故障發(fā)生時需要最快的保護速度。說明書中，對OC故障大致有以下幾種解釋：負(fù)載側(cè)短路，運行電流大于兩倍以上時跳OC故障。有的變頻器不報OC故障，報出中文提示：變頻器輸出模塊短路，變頻器輸出端短路，變頻器過電流等。變頻器OC故障的具體故障原因是：1、負(fù)載過重；2、加、減速時間太短；3、逆變模塊損壞；4、驅(qū)動電路損壞等。
有的變頻器并不告知你故障的類別，當(dāng)有OC故障存在，開機會造成更大的危險時，則索性造成類似程序死機的表面現(xiàn)象，如英威騰的P9/G9系列機，當(dāng)開機檢測到模塊故障時，操作面板便出現(xiàn)H：00字符，所有按鍵操作均被拒絕。不明內(nèi)里的人會以為：程序死機了，是CPU主板出了問題。
還有的變頻器則更為有趣，當(dāng)別的故障原因（如過電壓）會導(dǎo)致運行中的模塊損壞時，或者說在此故障狀態(tài)下模塊運行具有潛在的危險時，即在停機狀態(tài)，也會警示OC故障。如阿爾法ALPHA2000型機器，當(dāng)直流回路電壓檢測電路損壞，CPU檢測到危險的（高）電源電壓信號時，好像來不及報過電壓故障了，直接報OC故障得了，免得使用者對電源電壓過高的提示不在意，或者運行即可導(dǎo)致逆變模塊損壞！
一臺臺安N2型小功率機型，上電即跳UL或UU故障，拒絕操作。檢查三相電流互感器的信號，三路信號有嚴(yán)重偏差，起碼是已經(jīng)壞掉了兩只。但查該說明書的故障代碼表，無此兩種故障代碼，猜測這種代碼是廠方維修人員才能破解的密碼，不足為外人道的。是否也為間接地提示OC故障呢？
變頻器電路（程序）設(shè)計者的初衷是這樣的：當(dāng)上電檢測模塊已壞掉，或運行中出現(xiàn)危及模塊安全的因素甚至模塊已損壞時，會及時報出OC故障。其起因大致是負(fù)載側(cè)短路或過重負(fù)載導(dǎo)致了嚴(yán)重過電流，或變頻器因驅(qū)動不良或模塊本身損壞造成了過電流甚至短路現(xiàn)象，必須快速實施停護保護措施！
綜上所述，OC故障預(yù)警的實質(zhì)是：快速停機保護模塊，或運行有短路危險，或模塊已經(jīng)壞掉！不允許再開機運行。從保護上講，模塊在變頻器的“價值比重”如同顯像管、液晶屏在彩電中的價值，是不言而喻的；就產(chǎn)生OC故障后強制運行的危險性而言，輕者有可能損壞模塊，重者則有可能使設(shè)備爆炸造成嚴(yán)重的人身傷害！所以設(shè)計人員對模塊故障不能不做第一位的考慮！

撇開檢測電路損壞誤報的OC故障不說，還有的變頻器無“故障”，僅僅是電源電壓有稍許難以意料的偏差，或是某種干擾，也會頻報OC故障，而這種故障檢修起來，就更是不能從一般意義上OC故障成因著手，來進行檢修了。不“講理”地報OC故障，也應(yīng)該以“不講理”的思維方式，來破解OC故障背后的秘密了。

大部分變頻器是在啟動信號投入時，跳OC信號，此種情況往往是模塊并沒有損壞，而只是驅(qū)動電路存在異常使IGBT不能被良好驅(qū)動；有的是上電即跳OC信號，則可能是模塊或驅(qū)動電路本身故障，輸出電路檢測電路本身故障，或者是具有其它運行會危及模塊安全的因素（如過電壓），當(dāng)具有這種因素存在時，有的變頻器處理的措施是：操作顯示面板能調(diào)看和修改參數(shù)，但不能進行運行操作；有的則是干脆拒絕所有操作，全面罷工算了。而在運行中報OC信號：則有以下三種可能：
1、屬于負(fù)載方面的異常：起動、運行、過程中都有可能報OC故障，一般為負(fù)載過重，負(fù)載有堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，變頻器功率容量不足；
2、用戶對變頻器的運行參數(shù)調(diào)節(jié)不當(dāng)，如對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載錯誤設(shè)置為二次遞減轉(zhuǎn)矩負(fù)載，加、減速時間設(shè)置不當(dāng)，尤其是對大慣性負(fù)載加、減速時間的設(shè)置?；蛘呤菍νC方式的處理不當(dāng)。更有甚者，是對保護參數(shù)的誤設(shè)，如對變頻器或電機額定電流參數(shù)的誤設(shè)（保護動作值小于額定電流值），使設(shè)備在額定電流以下竟出現(xiàn)頻繁的過流報警停機，不能投入運行！
3、屬于變頻器本身的故障原因：往往為驅(qū)動電路的電源供電電容失效造成驅(qū)動不足，使CPU接收到由驅(qū)動電路內(nèi)部IGBT管壓降檢測電路報出的OC信號。
但三方面的原因可歸納為一點：運行狀態(tài)中有嚴(yán)重過電流的情況發(fā)生，因而報出OC信號！

一般來講，OC故障的來源有以下四個方面：
1、當(dāng)逆變模塊運行電流超大，達(dá)額定電流的2倍以上時，IGBT管子的管壓降上升到7V以上，由驅(qū)動IC返回OC過流信號，通知CPU，實施快速停機保護。OC報警在啟動和運行過程中報出；
2、從變頻器輸出端的三只電流互感器（小功率機型有的采用兩只），采集到急劇上升的異常電流后，由電壓比較器（或由CPU內(nèi)部電路）輸出一個OC信號，通知CPU，實施快速停機保護。信號在停機、啟動或運行狀態(tài)都有可能報出。停機狀態(tài)下，當(dāng)然沒有輸出電流信號，只能是電流檢測電路本身故障，向CPU誤報了一個“過流信號”；
3、IGBT管子已有或正在發(fā)生了短路性和開路性損壞，或IGBT性能不良導(dǎo)通內(nèi)阻增大。由驅(qū)動IC檢測到“極其異常的”管壓降，當(dāng)然IGBT開路時，C、E間會出現(xiàn)高達(dá)500V以上的管壓降了。OC故障在啟動過程中報出；
4、驅(qū)動電路不良，使IGBT不能被良好驅(qū)動，形成異常的管壓降，驅(qū)動電路報出OC故障，此故障在啟動過程中報出。

上述第四種原因，其危害程度最大，可能導(dǎo)致逆變模塊的炸裂。分析如下：
驅(qū)動IC雖未損壞，但驅(qū)動電路的異常導(dǎo)致了模塊異常的工作狀態(tài)，驅(qū)動電路在此時報出OC信號，不但不算誤報，而且是非常及時和可表揚的。驅(qū)動IC的供電常采用正負(fù)雙電源的方式，其正電壓提供IGBT導(dǎo)通的激勵電流。其負(fù)電壓為IGTB管子的截止提供助力，強制拉出IGBT結(jié)電容的電荷，使其更為可靠和快速地截止。當(dāng)正電壓濾波電容（往往采用47uF或100uF電容，大功率機型也有采用330uF的）的容量大為減小時，IGBT管子因激勵不足，即使運行在額定電流以下，也呈現(xiàn)較大的管壓降，經(jīng)檢測電路處理，CPU報出OC故障；此際的故障表現(xiàn)為：變頻器空載或帶有極輕負(fù)載時，運行正常，稍微加載即報OC故障。
如果說正電壓濾波電容的失效會導(dǎo)致IGBT管子的激勵不足，而促使驅(qū)動IC報出OC故障，IGBT管子尚不存在較大危險的話，那么負(fù)電壓濾波電容的失效，則就危險得多了。在某一相上臂管子開通的同時，會將主回路正電壓跳變到下管的C極上，如果負(fù)壓鉗位不足（或負(fù)壓回路斷路），管子的結(jié)電容瞬時吸入電流有可能造成下臂管子的誤導(dǎo)通，其后果是兩只共通的管子對530V直流電源造成了短路！在此種情況下模塊極易炸裂！當(dāng)觸發(fā)端子開路，IGBT的觸發(fā)端子開路時，危害則更為直接，接受啟動信號，模塊非炸了不可。

上述都是報OC故障的“顯現(xiàn)象”，還有報OC故障的“隱現(xiàn)象”和似是而非的報OC現(xiàn)象，往往不被人注意。如下三例：
1、檢修一臺阿爾法變頻器，CNN1端子的第8腳為主回路直流電壓檢測信號輸出腳，正常時應(yīng)為3V左右，當(dāng)因電路損壞造成4V以上的“信號輸出”（相當(dāng)于三相交流輸入電壓達(dá)700V以上了）時，CPU認(rèn)為危及模塊運行的安全了，于是不報過電壓故障，而是上電即警示OC，以引起用戶的注意。
這個OC實質(zhì)上是OU過電壓故障，以O(shè)U代OC，出于軟件設(shè)計者的考慮（和硬件電路結(jié)構(gòu)所限），只在上電瞬間報出。運行中報出的OC和OU，則恢復(fù)本來面目。
2、在對阿爾法小功率變頻器維修的過程中，發(fā)現(xiàn)該變頻器有一個通病——容易跳OC故障。其表現(xiàn)為：多在啟、停操作過程中跳故障，但有時也在運行中跳故障；有時候莫名其妙地又好了，能運行長短不一的一段時間。在以為已經(jīng)沒有問題的時候，又開始頻繁跳OC故障；空載時用表筆測量U、V、W輸出電壓時，易跳故障，但接入電機后起動運行，又不跳了，再過一陣子，接入電機還是跳OC故障。
最后查出故障原因竟然為5V供電偏低！CPU誤報OC故障。OC故障和+5V供電高低扯了上關(guān)系，實在是不多見啊。
3、修理一臺P9型英威騰機器時，檢查發(fā)現(xiàn)：上電，操作面板顯示H.00，所有操作全無效，CPU拒絕所有操作。測量故障信號匯集處理電路U7-HC4044的4、6腳的過流信號，皆為負(fù)電壓，而正常時靜態(tài)應(yīng)為6V正電壓。順電流檢測電路往前查找，測電流信號輸入放大U12D的的8、14為0V，正常；U13D的14腳為-8V，有誤過流信號輸出。將R151焊開，斷開此路過流故障信號，操作面板的所有參數(shù)設(shè)置均正常。故障原因為上電后檢測到有過流信號，于是拒絕所有操作，出現(xiàn)“程序卡住”現(xiàn)象。
該機型以“程序卡住”、拒絕操作的方式，提示變頻器有OC故障存在！

從上文看來，好多電路和好多方面的原因都能使變頻器報出OC故障，但哪個故障檢測電路所報的OC信號更具有優(yōu)先權(quán)呢？就故障檢測電路來說，故障示警有沒個預(yù)警層次呢？從保護角度而言，數(shù)方面的因素只要是危及了模塊的安全，都會報出OC故障，正如上文所言。但在“報警行為”實施過程中，也可以看出一些預(yù)警層次。
1、驅(qū)動IC返回的OC信號是第一位的，如從J316的6腳、PC929的11腳、IPM模塊的OC信號檢出腳報出的信號。因是直接檢測模塊狀態(tài)的，所以只要CPU接收信號，CPU立即封鎖三相觸發(fā)脈沖的輸出，報出OC信號；
2、由三相輸出電流互感器報出的OC信號。此信號的報出有一個梯級過程：當(dāng)有過流現(xiàn)象發(fā)生時，對輕度過流，經(jīng)長延時處理和降低頻率等處理后，報過電流但不會報OC。對中度過流，經(jīng)較短時間延時和其它處理無效后，報過電流，仍不報OC。只有出現(xiàn)變化劇烈且幅值極大的電流檢測信號，則不經(jīng)延時，直接報出OC信號；
3、有些機型對過、欠壓的檢測處理也按類似于電流檢測一樣的梯級報警層次：如先報過電壓，并且伴有延時處理環(huán)節(jié)。當(dāng)檢測到極高電壓值時，才直報OC或OU；
4、英威騰P9/G9型機，間接顯示OC的過程，也有梯級報警層次：上電檢測到模塊或電流信號異常，拒絕所有操作；只檢測到溫度異常，可設(shè)參數(shù)值，但不能起停操作。
由此看來，據(jù)危害程度的不同，報各類故障的時間也有所差異。CPU對OC信號的檢測是直接停機保護或拒絕操作，越快越好，無時間延時處理；對其它危害程度較輕的故障信號，則有檢測、延時、預(yù)報警、報警停機保護和配合頻率調(diào)節(jié)以使過流現(xiàn)象消失等幾個環(huán)節(jié)。此為OC信號與其它故障信號在處理上的不同之處。
因而對變頻器的保護來說，OC故障信號的預(yù)警級別當(dāng)為紅色級。為最高故障保護級別。具有對其無條件執(zhí)行的最高優(yōu)先權(quán)。
因變頻器軟件編寫者的思路不同，而報警方式不一。當(dāng)變頻器“拐著彎兒”報警時，我們要靜下心來，配合故障信號處理電路的狀態(tài)檢測，找到故障代碼背后的“東西”，從而解決問題和排除故障。</sup>

轉(zhuǎn)載工控論壇--曠野之雪