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海利普变频器“过电压”故障的一个特例

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发表于:2013/4/19 13:46:35
#0楼
海利普变频器“过电压”故障的一个特例
   
   一、屏蔽E.bS.S故障
接手一台HLPP-15kW变频器,原故障为IGBT模块损坏。在更换模块之前,将主板和电源/驱动板移出机壳,外加DC500V维修电源,先行实施对驱动电路的修复。
上电后,面板显示E.bS.S故障代码,意为“电磁接触器辅助线圈无反馈”,其原因为当电源/驱动板与机壳内部相关部件或电路脱离后,使相关检测条件不被满足——接触器KM0的辅助触点的“闭合信号”在主板上电后不能产生,使MCU判断电磁接触器没有正常动作,而报出E.bS.S故障代码。该机型接触器辅助触点信号的检测电路如图1所示。
附件
图1 充电接触器动作控制与辅助触点闭合检测电路
将CN6端子的3、4脚暂时用焊锡短路,人为形成“充电接触器闭合”的信号,经PC13传输至主板MCU引脚,上电后面板显示正常。
二、屏蔽E.OC.A故障
检查相关驱动电路,发现驱动电路及后续功率放大电路,有损坏元件,将损坏元件更换,测量驱动电路的静态负压正常。
为了维修调试的方便,先将起/停与调速控制参数修改为面板操作控制,进行起动操作时,面板显示E.OC.A故障代码。该机型的驱动电路为PC923、PC929的经典组合电路,由PC929承担IGBT的导通管压降检测任务,故障时将OC(IGBT模块损坏)故障,报与MCU主板。V相下桥臂驱动电路实例如图2所示。
附件
图2 V相下桥臂驱动电路
将D6的正极(或负极)与供电电源负端相接,或将PC929的9、10脚直接短接,都能起到人为生成“IGBT正常开通” 的信号,使光耦合器PC7不向MCU主板输送OC信号,起到屏蔽OC报警的作用。
分别将3只PC929的9、10脚短接,上电后显示正常,进行起动操作后,面板显示上升的输出频率,测YG、N等脉冲信号输出的端子的信号电压输出值,也都在正常范围之内,证实该变频器的控制电路已基本上被正常修复。
三、E.OU.S故障的深层成因及检修过程
才松了一口气,但因操作测量中无意触动维修电源的引线,使电源/驱动板的供电在短时间内中断了数次,重新插好维修电源插头,稳定供电后,面板显示E.OU.S故障代码,意为“停车中过电压”,操作复位键无效(注意,好戏就要开场了!)。好像是供电电源通/断瞬间,使相关电压检测电路受到冲击而损坏,产生了误报过电压的故障。该机型的电压检测电路如图3所示。
附件
图3 直流电压检测电路
该机型的直流母线电压检测信号,取自开关电源电路,由CN4/CN2排线端子的25脚进入MCU主板的电压14.3V(对应输入电源380V)电压检测信号,经U7反相衰减器处理,得到约2.5V的输出电压,输入至MCU的60脚。
检测MCU的60脚输入电压正常,说明前级电压检测电路是正常的。为进一步判断,用金属镊子将电容C24短接后,面板显示E.LU.S故障代码,意为“停车中欠电压”。这种现象说明:MCU内部电路,能对输入检测信号做出反应,但不一定是正确的反应——对正常范围以内的电压检测信号作出了过电压的误判!
在MCU内部,一定有一个过、欠电压的“软件基准”,输入检测电压信号与之比较,MCU据比较结果报出过、欠电压故障信号,故障现象进一步说明:MCU内部的“软件基准”发生了偏移。这个软件基准是可以进行设置的,一般可以在相关(保护)参数表中设置。到这里自然想到调看相关参数值进行验证。
操作面板按键,调出CD001(最高电压设定),吃了一惊,该参数值由380无来由地变成了220;调看CD130(马达额定电压),其值也由380变为了220。调看CD131(马达额定电流)其值竟由33变为了1.5。至此似乎有点恍然大悟——整机控制参数变为220V500W以下小功率机型的工作参数!因此对输入380V检测信号电压,也就理所当然地报出过电压故障了。
将CD001、CD130、CD131等相关参数进行修改后,过电压报警仍旧不能复位。
1、考虑到MCU内部程序对过、欠压的报警,可能并非依据以上几个工作参数,而应是依据相应的保护参数,而这些参数是由制造厂家进行设置的,是一些工厂设置参数,用户无权修改——厂家不愿让用户“插足这块地盘”,以免设置不当使保护失灵造成损坏。在参数表以保留字样予以说明,如CD181~CD250,该范围内的参数用记是无法调看和修改的。
2、对相关参数修改完毕,变频器重新上电后,调看相关参数,仍旧为原值,如C001的参数值又由380变为220,是MCU外挂存储器损坏,还是上电后MCU重新向存储器写入数据,(异常时)进行了参数初始化操作呢?
本机型的存储器电路如图4所示。
附件
图4 MCU外挂存储器电路
本机型的存储器采用93C56芯片,测量1、2、3、4引脚电压与正常机比较,没有异常。为进一步验证存储器是否仍有记忆功能,将CD000(主频率设定)的参数值进行修改,断电再上电后,发现该参数修改值能被记忆,说明存储器不坏啊。CD001、CD131等参数值不被记忆的原因,只有一种可能:是MCU依据内存数据,在上电时重新对U4进行了保护参数的重新写入。
那么这种故障成因是什么呢?在这种情况下应该如何修复变频器呢?

(未完待续)
2013,4,19,旷野之雪
[此贴子已经被作者于2014/10/24 16:51:07编辑过]
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发表于:2013/4/19 13:48:53
#1楼
下面先探讨一下此种故障的修复方法:
该故障可以确定非硬件电路的故障,须采用软件(参数复原)方法进行修复。
1、更换存储器
由于存储器有厂家设置的数据,直接换用空白芯片是不行的。可向厂家采购存储器芯片代换。或者在废旧同型号同功率主板上拆除存储器芯片代换。
2、重新向存储器写入“正常”数据
将一台正常同功率机型的存储器(U4)焊下(如果有高级设备,可能不用焊下——在线——也能读取程序),用编程器读出内部程序并存储,然后向同型号空白存储器芯片写入程序后代换。
这个方法最为便捷,存储的(数据)程序可作为以后的维修备用。
3、(有条件)换用空白芯片,利用参数修改,使存储器内部数据复原
厂家不愿用户修改的部分数据,受密码保护和限制。如果输入相关密码,则可调看并修改该类参数,如CD181~CD250序号以内的参数值,该类参数内容,一般包含变频器容量、过电压/欠电压保护值、产品序列号、版本号、保护密码等参数。换用空白芯片后,将参数用面板重写一遍,也能解决问题,但前提是须知道厂家密码(一般为******6位数)。
在输入密码正确的情况下,对于本机型来说,可利用对以下参数的修改,来完成修复。更换空白芯片写入数据过程前,要先将CD010(参数保护)设为0——允许写入数据。
CD200:输入密码;CD201:密码设置; CD202:29(变频器容量,对应15kW);CD203:(不用修改);CD204:0;CD205:510(是额定电压吧?);CD206:33(额定电流);CD207:800(过压保护值?);CD208:690;CD209:400(额定电压);CD210:06102;CD211:28383;CD212:2274;CD213:0;CD214:0;CD215:120;CD216:0;CD217/218/219:不可读取,不需修改;CD220:2;CD221:6;CD222:10;CD223:2;CD224:180;CD225:10;CD226:10;CD227:957。
好的,按照以上数据进行修改,即完成了软件数据复原,上电看一下,嘿,面板正常显示了。由于变频器容量和电流值与CD001、CD131两项参数值有关联性,在以上参数修改完毕后,此时再调看CD001、CD131等参数,便(由于内部软件的作用)自动恢复为380V和33A了。
注意!这些参数由于涉及到变频器的保护与正常运行,一定要严格按原数值修改!而且要设置好密码,使一般应用者不能轻易改写这些参数,以免造成变频器的工作失常或损坏!


(未完待续)
2013,4,20,旷野之雪
[此贴子已经被作者于2013/4/20 6:53:53编辑过]
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发表于:2013/4/19 13:49:23
#2楼
下文再来探讨一下形成该过电压故障报警的成因。
我们有必要先了解主板MCU芯片上电期间的工作过程和工作条件:MCU芯片先得到+5V工作电源;随之内、外部硬件电路在复位引脚产生一个复位脉冲信号,内部计数器、寄存器等全部清零。若晶振时钟电路不能正常工作,电源和复位工作条件的满足,使MCU相关检测电路有了工作能力,能实施相关故障的报警;随之主时钟电路开始工作,具备了数据寄存器、计数器等电路的工作条件(可以进行数据的读取、写入等)。此时,MCU芯片首先读取外挂存储器(本机电路为U4)内部的用户控制数据,并写入MCU芯片内存(随机存取存储器RAM,数据掉电后不存储),此后变频器“如何干活”,便依据MCU内存数据来进行。若运行中产生故障,或变频器掉电后整机停止工作之前(在欠电压故障报警之后,因直流回路大容量储能电容的作用,开关电源尚能对MCU芯片维持一定时间的正常供电),MCU芯片将相关运行数据、用户写入的控制数据写入外挂存储器U4。那么下一次变频器上电工作,依然要调取U4内部数据来执行。
那么外挂存储器U4的内部数据究竟是些什么东东呢?翻开变频器使用说明书,有一个参数功能一览表,参数项往往多达几百项。可以说,这些参数值(数据)全部存储于U4当中。
那么这些参数仅仅只存储于U4内部吗?MCU芯片内存中有无存储参数呢?参数初始化的含义又是什么呢?
我们知道,当用户将控制参数调乱,变频器运行失常时,执行“参数初始化”操作,可以将参数值恢复为出厂值,乱了套的参数值又会变得规规矩矩。调整相关控制参数后,变频器又能恢复正常运行。那么这些“出厂值”的数据,显然是调用MCU芯片内存(只读存储器ROM,只能读取数据而不能写入)的数据,由MCU芯片重新写入外挂存储器U4的。
如此一来,似乎外挂存储器损坏掉,或内部数据丢失,都变得不再可怕——只要为变频器重新上电,或换用空白芯片,执行参数初始化操作(换空白芯片或由MCU上电期间自动执行初始化操作),应该就可以将相关存储器数据错误的故障修复。对部分变频器来说,确实这样的,如下楼朋友所说,MM420型变频器存储器数据错误后,将存储器写空,上电后,MCU读取数据为空(读取数据失效),会自动执行数据初始化操作,自动地向其写入出厂值,从而完成了控制数据复原。
但对于本例机型来说,却有两种完全不同的初始化操作!一旦存储器U4内部数据错误,或因某种原因MCU不能正常读取U4内部数据,MCU向U4写入的却并不是说明书的“出厂值”数据,而统统变为220V、1.5A电压级别和功率容量的“原始数据”!可以想见改写这种数据后的上电结果,对380V电压级别的变频器机型,必然会报出过电压故障(因为供电电压高了近2倍!),对功率大于300W的机型,若试运行,也必然会报出过电流故障!
也说是说,该例变频器机型,当上电后误报过电压、或过电流故障时,也许并不是硬件电路的问题,而是软件设置不正常所造成的。先别着急,让我慢慢道出个中原委,嗨,要将一个问题说明白,还真得费点力气。
该例机型的两种初始化操作是怎么回事?
1、正常的初始化操作操作
该例机型,CD181~CD250序号以内的参数值,涉及变频器容量、电压级别、额定电流、过电压、过电流等保护数据,机型的功率不同,其数值有异,其内部数据是不相同的,如22kW和45kW的变频器,其MCU主板U4内部的数据是不相同的,我们暂切称其内部数据为“特定数据”,是依变频器功率大小和电压级别而定的。
在U4内部“特定数据”正常和MCU在上电期间能正常读取其内部数据(并写入内存)的前提下,用户可以放心大胆的改定说明书中的所有参数项,全乱套了也不用怕,此时只在执行CD011(参数重置)参数初始化操作,MCU便会依据内存中CD200~CD227中的“特定数据”,经计算后向U4写入说明书中的出厂值,如将CD001写为380,CD131写入33,参数初始化得以成功。
此时,初始化操作写入U4的,是使变频器能正常工作的“特定数据”。
2、“异常”的初始化操作
对异常一词加上引号,是指就MCU芯片来说,是执行了“正常的写入操作”,但对非220V、1.5A容量的变频器来说,这种异常写入,使380V供电级别的变频器,无端“变身”为220V供电级别的变频器,上电后,即产生过电压报警动作,电路不能正常工作了。而其原因何在呢?
本例机型MCU芯片内存(只读存储器ROM,只能读取数据而不能写入)的控制参数数据,只是单相220V、功率500W机型的控制数据,与变频器的功率级别无关,大、中、小功率变频器,在MCU内部ROM中,只存储了这一种数据,相对于“特定数据”,我们可暂切将其称之为“原始数据”。
在变频器上电(或由不规则掉电产生的反复上电)期间,因某种原因(下文有述)MCU不能读取U4内部数据(判断U4内部数据错误)时,将被迫向U4写入“原始数据”,使380V15kW变频器摇身变为220V300W变频器,上电后报出过电压故障。或者因U4硬件电路异常,MCU无法调用U4内部数据,只能执行原内存中的“原始数据”!
写入“原始数据”后,因为密码锁定作用,用户或维修者无法修改CD200~CD227等参数值,检查电压检测电路又无异常,如果再想不到参数异常这一层,那么检修工作就会变得茫然无绪了。
这个“原始数据”要是同“特定数据”一样就好了哇,阿弥陀佛,我被这个“原始数据”搞得头都大了噢。

还得说说在什么情况下,MCU会被迫向U4写入“原始数据”或只能执行“原始数据”呢?
在这里要重温一下本机型的存储器电路,如图5所示。
附件
图5 MCU外挂存储器电路
   1、U4硬件电路异常
   U4芯片损坏(或引脚有虚焊),或R88~R91四只上拉电阻中任一只断路(无法形成高电平脉冲信号),均会造成MCU无法与U4进行正常的通讯应答,或读取数据,MCU只能执行内存中的“原始数据”。
2、(静电)强干扰造成U4内部数据异常
由功率模块弧光短路产生较强的电磁能量、测试者所带强静电的侵入,可能会造成U4内部数据错乱或丢失。MCU判断读取数据错误,重新向U4写入“原始数据”。
3、不规则(瞬时、反复)掉电
维修者所备500V直流电源的容量(尤其是滤波电容的容量)非常有限,如果不慎出现接触不良的情况,使MCU芯片不能从容进行复位、读取、写入数据等操作,可能会判断为数据读取不良,而向U4写入“原始数据”,使正常的“特定数据”被取代!
这种异常情况,在变频器生产厂家的产品试验环节中不易模拟,而且当MCU主板与变频器主电路相连时,因电源容量大,瞬时掉电不会危及U4内部数据的安全。但维修者为主板接入小容量维修电源,就要注意有无接触不良了。本人即遭遇了一例在检修过程中,因电源插座接触不良使变频器上电即实施过电压报警的故障,由此费尽了周折才算搞掂,不得不慎啊。就此事(瞬时掉电,使U4数据异常)询问相关技术人员时,他们真诚地回答说,不可能出现这种情况啊。哈哈。

最后,将HLP-P型75kW机型(版本Vr2.01)CD200~CD227等参数值,列举于下,以提供朋友们的维修调整之便。
CD200:输入密码;CD201:设置用户(或厂家)密码; CD202:36(变频器容量,对应75k);CD203:1;CD204:0;CD205:510(是直流电压吧?);CD206:152(额定电流);CD207:800(过压保护值?);CD208:690;CD209:400(额定电压);CD210:8061;CD211:151;CD212:9094;CD213:1;CD214:0;CD215:120;CD216/217/218/219:不可读取;CD220:0;CD221:0;CD222:10;CD223:1;CD224:180;CD225:0;CD226:0;CD227:955;CD228:0;DC229:0;CD230:0。

由于本人的技术水平所限,本帖或有错讹之处,欢迎朋友们指正与探讨。
啰嗦了那么多,我费了不少力气,不知朋友们听明白了没有,反正俺是尽力了,空着手的朋友们,给呱唧呱唧,鼓励一把吧。哈哈。

2013年4月21日星期日,旷野之雪
[此贴子已经被作者于2013/4/21 15:50:46编辑过]
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发表于:2013/4/19 15:18:38
#3楼
cd010呢?参数锁定。或者直接换一块空的eeprom,有烧写器的话就把eeprom写空。
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发表于:2013/4/19 16:21:18
#4楼
没有接触,等待解析。
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发表于:2013/4/19 20:09:50
#5楼
是不是主板以前被人换过,220V主板误换到380V上面。
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发表于:2013/4/20 6:25:00
#6楼
谢谢参与!稍候(整理一下),楼上几位朋友的疑问,都会给出解答的。
[此贴子已经被作者于2014/10/24 16:59:50编辑过]
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#7楼
精华了,谢谢老师傅的详细解说,很感谢,
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发表于:2013/4/20 22:24:26
#8楼
还是原先的eeprom坏了吗?会不会是有参数没有修改导致的。以前修西门子mm420参数0010后会有看不到的,我们总是把24C32焊下清空就好了,后来才知道是有参数没设好
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#9楼
先顶一下!该例故障有拐弯之处,值得注意和探讨。
对各位朋友的问题,已经在3楼统一作了回复。
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