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。

 

                         图 1 屏蔽 OC 故障报警示意图

 

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。