入门级变频器维修方法与技巧 (简版) 1/4

前言：

      重庆妙工科技有限公司潜心于工业控制产品维修技术，特别是变频器和直流调速器维修，这两种产品的维修技术结合了强电和弱电技术，而现实中相当多的从业技术人员无法将两者结合，搞弱电的不怎么懂强电，搞强电的更难懂弱电，比如广大企业里面的设备管理、设备维修、高低压电工、钳工、修理工等等，很多人对弱电知识相当的渴望，却又没有可行的渠道来学习。我们做这系列文章的目的不仅要争取做到全网上最详细的讲解变频器，还要争取做到通俗易懂，只要有电子基础的维修技术人员，看了我们的文章就能全面掌握变频器。文章会从易到难一步步介绍，如果是初学者，需按步骤一一看懂，如果是变频器维修大师们请跳过绕道。

注意：这里说的有电子基础是指能熟练使用电烙铁、万用表等工具，有合格的电工知识，掌握三相交流电如电压、电流、频率、正弦波等，简要认识电容、电阻、二极管、三极管、可控硅（晶闸管）、IGBT,运算放大器（比较器）且能判断好坏，了解过开关电源基本原理，简单维修并能看懂工作原理图。

维修变频器可不像现在液晶电视一类的家电维修，判断问题后换张电路板就解决问题（当然我说的是普遍现象，芯片级液晶电路板维修的也有很多），其实早期的家电维修也都是换元件不会换整个电路板的。变频器维修一般情况下没有整板可以换，小功率的变频器即使能找到电路板换了也就不赚钱了，不赚钱的事我们不提倡，我们同时也不提倡同行恶意杀价，我们期望每一位技术从业人员都能挣到钱，通过自己的努力后能够获得与自己技术价值相对应的可观收入。

    本文主要分以下几部分：

1.       什么是变频器及其工作原理。

2.       变频器的主要结构。

3.       维修变频器的分类。

4.       变频器的控制方式。

5.       变频器维修基本条件。

6.       通用变频器维修概述。

7.       变频器维修重点难点。

8.       变频器维修经验总结。

第一部分：什么是变频器。

   了解变频器之前有必要知道单相电机、三相变压器、三相电是怎么形成的，然后是三相电机如何调速，早期没有变频器的时候，根据生产需要客户要让三相电机改变速度，只能改变线圈绕组、改变接线方式、改变传动机械变比等几种方式，随着工业的进步，对机器的要求越来越高，对于使用最广泛的三相异步电机也有了变速更平顺、速度范围更广的需求，因为三相异步电动机的转速计算公式为n=60f/p(1-s)，这里面只有频率最可能改变，这就是变频器产生的初衷。变频器是给三相异步交流电动机调速的供电装置，变频器发明的原因：一是解决了大功率电动机启动时电流过大对电网的冲击，取代了星三角启动和软启动器，二是实现了无极调速，取代了老旧调速形式如多极电磁调速电机。

     那么重点来了，变频器工作原理简要描述为：三相交流电经过整流滤波后得到直流母线电压，母线电压有了以后同时供给IGBT和开关电源，开关电源工作后控制主板和各部分检测电路开始工作，在得到工作条件和用户运转指令后，CPU控制逆变单元的IGBT模块按一定的规律和频率交替导通（注意这个交替导通很关键，理解了对后面的维修有直接帮助，后续会在IGBT的章节单独写），然后从桥式IGBT模块的三个中间点，即U/V/W这三个三相输出点转换成频率可控的三相交流电压，用来驱动三相电动机旋转。

因为电动机的转速和频率成正比，具体工式如下：

    n=60*f/p （n ---电机转速(numble)，单位：转/分（rpm)，f ---交流电频率(frequency)，单位：Hz，p ---电机磁极对数(pair),单位：对（p)，60表示一分钟=60秒），因为对于一台生产出来的电机它的磁极对数是一个物理条件，是固定的，所以这里面能改变的就只有频率，然后就有了变频器调频来改变速度这个事情的基础。

这里第一个重点，就是逆变单元即IGBT部分的工作原理，这是学习变频器的重中之重，绝缘栅双极晶体管（Insulate-Gate Bipolar Transistor—IGBT）综合了电力晶体管（Giant Transistor—GTR）和电力场效应晶体管（Power MOSFET）的优点，具有良好的特性，应用领域很广泛；IGBT也是三端器件：栅极，集电极和发射极。总之呢就把IGBT当成一个电子开关就行，或者当作一个三极管，它有三个极，分别是GEC，而三极管是BCE，只是基极栅极名字不同 ，其实都差不多的意思，我们就叫G极为控制极更易懂，而C极和E极之间在导通时就是一个电子开关，重点：基极也就是栅极，它要控制这个开关工作就需要一个公共点，这个点就是E极，对于下桥的三只管来讲公共点是DC-直流母线负，而对于上桥的三个管来讲公共点分别是UVW三点，这个事情特别重要。

第二个重点是IGBT和三极管还有个最大的不同，就是三极管的基极开路时，三极管不工作，但是IGBT管的栅极开路时，由于其结构特殊，给它的CE极加上电它就会自己导通，具体原因会有一篇文章单独写，但是这个对于入门级修理工来讲是一个难点。所以IGBT的驱动电压一上电就是负压，一般是负5伏到负8伏左右，导通电压是正13伏到17伏不等。也有某些小功率变频器把驱动电压设计成0V的，那是少数，具体原理也在另一篇IGBT控制电路及原理里面写。

变频器一共需要六只IGBT来组成完整的逆变器，我们先要了解的是集成IGBT模块，就是一个模块集成了六只IGBT，刚好够一台变频器使用（此处忽略制动部分），一般应用在大约37KW以下小功率变频器上，像英飞凌和三菱这两个只要品牌的集成IGBT模块最大150A ,功率再大点的就做成两只IGBT的模块，当然还有更多形式，这里只讲基础知识和常见的东西，因为这内容都只能针对入门级爱好者。

     第一部分的最后一个重点，是要把这六只IGBT，即这个集成模块的原理图看懂，这个看懂了，变频器的工作原理就懂了，后面不管修什么品牌、多大功率的变频器都能举一反三。如果看不懂学习后面的内容也没用，那就别谈维修变频器的事了，即使是会维修也不可能精通。IGBT模块有一正一负两根直流进线，叫直流母线，模块有三根交流出线输出电机的UVW，六只IGBT就相关于六个高速电子开关，这六个开关在CPU程序和驱动电路作用下交替导通，按照程序还原出频率、曲线可控制的三相交流电，只不过这个三相电的波形已经不是正弦波。提示：不管是交流电还是直流电，都是由电子的运动产生的，只是运动的方向不同。每相的上下桥臂如果同时导通则正负极短路，CPU和驱动电路决定了它们的导通时间，使得上下桥臂不短路，这是变频器维修重点。

未完待续2/4