西安西门子模块代理商
德国西门子(授权)ZG区总代理
SIEMENS 上海邑斯自动化科技有限公司
我公司经营西门子全新原装现货PLC;S7-200S7-300 S7-400 S7-1200 触摸屏,变频器,6FC,6SNS120 V10 V60 V80伺服数控备件:原装进口电机(1LA7、1LG4、1LA9、1LE1),国产电机(1LG0,1LE0)大型电机(1LA8,1LA4,1PQ8)伺服电机(1PH,1PM,1FT,1FK,1FS)西门子保内全新原装产品‘质保一年。一年内因产品质量问题免费更换新产品;不收取任何费。咨询。
上海邑斯公司在经营活动中精益求精,具备如下业务优势:
SIEMENS 可编程控制器
1、 SIMATIC S7 系列PLC:S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400、ET-200
2、 逻辑控制模块 LOGO!230RC、230RCO、230RCL、24RC、24RCL等
3、 SITOP直流电源 24V DC 1.3A、2.、3A、、10A、20A、40A可并联.
4、HMI 触摸屏TD200 TD400C K-TP OP177 TP177,MP277 MP377,
SIEMENS 交、直流传动装置
1、 交流变频器 MICROMASTER系列:MM420、MM430、MM440、G110、G120.
MIDASTER系列:MDV
2、全数字直流调速装置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70、6SE70系列
SIEMENS 数控 伺服
SINUMERIK:801、802S 、802D、802D SL、810D、840D、611U、S120
系统及伺报电机,力矩电机,直线电机,伺服驱动等备件销售。
变频器跟其他的电气设备或装置一样,变频器作为一种电力电子设备,同样有其严格的使用条件和应用场合,任何违反产品使用规范的安装及使用,都将是非法的,不可避免的会带来设备及人、财、物的损失。
1 变频器的使用环境及注意事项
1.1 变频器要求的工作环境
(1)工作环境温度-10℃~+40℃,工作环境的变化应不大于±5℃/h。
(2)相对湿度:空气的相对湿度不超过90%,每小时相对湿度的变化率不超过5%且不得出现凝露。
(3)运行地点无导电或爆炸尘埃,无腐蚀金属或破坏绝缘的气体或蒸汽。
(4)变频器安装地点所允许的振动条件:
振动频率10~150hz,振动加速度不大于5m/s2,当变频器由于安装台基振动可能产生共振时,应对变频器采取减振措施,以避开共振频率。
(5)交流输入电源
电压持续波动不超过±20%。
频率波动不超过±2%,频率变化每秒不超过±1%。
三相电压的不平衡度:负序分量不超过正序分量的5%;
电源谐波成分:电压相对谐波含量的均方根值不超过10%。
(6)海拔高度:不超过1000m。
1.2 注意事项
(1)非专业人员不可开盖开柜门使用或检测;
(2)变频器出厂前已作过耐压试验,用户不可也没有必要再对变频器进行耐压试验;
(3)电动机上不可并接改善功率因数用的大电容;
(4)外壳可靠接地;
(5)不可将三相输入改成两相输入,否则会出现缺相保护;
(6)低频运行时要考虑电动机自带风扇效果,润滑效果情况,高频运行时要考虑轴承的承受能力。
这些阐述了变频器安装的Z基本的规则。要深刻理解和熟悉这些规则。
2.安装前的准备工作
要安装好一台变频器,使它能正常的运行,达到技术及工艺要求,除了满足上述基本规则外,还应注意以下几点:
(1)安装前首先要熟悉和掌握生产工艺及技术要求,弄清楚其负载状况,了解变频器在系统中的作用和地位,是要求节能,还是改进生产工艺,还是二者兼之。某些场合并没有节能空间,而硬要求变频器节能,这是不妥当的。
(2)变频器带的负载从电气方面而言首先是电机,因此安装前首先要对现场的电机有比较清楚的理解,包括额定电压、额定电流、电机极数、额定功率等,安装的变频器必须与之相匹配,有些特殊场合,如负荷较重、海拔超过1000m(即超过标准海拔高度)、煤矿提升机变频器等,变频器要比负载电机高出一个甚至两个功率等级,一般不允许变频器比负载电机功率等级低,以免变频器超负荷运行而带不动或经常过载保护,造成不必要的麻烦。
(3)电机的电气绝缘安装前必须进行检测。绝缘不好的电机不能安装变频器。因为变频器虽然设有短路保护,但瞬间的接地也可能造成某些变频器的损坏。
(4)安装前应仔细阅读变频器的使用说明书,结合现场工艺要设置哪几个参数,参数的设置方法等,要熟练掌握。
(5)对于某些场合,特别是要求自动控制的而需要附属配件的,如供水用的压力表、传感器、压力变送器及一些配套设施,如pid调节仪、温控仪、定时钟等,有些还需要远控装置,也要熟练掌握。以期能快速的安装、调试到位。
(6)要严格按照变频器的使用说明书进行配线,包括主线和控制线,某些情况只能高于说明书要求的规格而不能低于。需要压接接线鼻的地方,要严格按要求压接,规格和工艺要符合标准。
(7)在现代工业控制比较复杂的情况下,还要考虑电磁兼容性问题,要考虑变频器的干扰与抗干扰,必要时加装电磁滤波装置。有些场合电机距离变频器可能较远,要考虑加装输出电抗器及滤波器。
(8)对于位能负载,如煤矿主井绞车、提升机、电梯类,由于存在再SF电状态,要考虑加装制动单元和配套的制动电阻,防止变频器过压保护或损坏。
以上这些问题都是我们在安装变频器之前要了解和掌握的,不熟悉这些内容,就可能造成变频器的安装或调试不顺利或根本不成功,造成设备损坏或不能正常使用,这是我们要切记的。
测量驱动电路输出的六路驱动脉冲的电压幅度都符合要求,如用交流档测量正向激励脉冲电压的幅度约14V左右,负向截止电压的幅度约7.5V左右(不同的机型有所差异),对驱动电路经过以上检查,一般检修人员就认为可以装机了,此中忽略了一个极其重要的检查环节——对驱动电路电流(功率)输出能力的检查!很多我们认为已经正常修复的变频器,在运行中还会暴露出更隐蔽的故障现象,并由此导致了一定的返修率。
变频器空载或轻载运行正常,但带上一定负载后,出现电机振动、输出电压偏相、频跳OC故障等。
故障原因:A、驱动电路的供电电源电流(功率)输出能力不足;B、驱动IC或驱动IC后置放大器低效,输出内阻变大,使驱动脉冲的电压幅度或电流幅度不足;C、IGBT低效,导通内阻变大,导通管压降增大。
C原因所导致的故障比例并不高,而且限于维修修部的条件所限,如无法为变频器提供额定负载试机。但A、B原因所带来的隐蔽性故障,我们可以采用为驱动增加负载的方法,使其暴露出来,并进而修复之,从面能使返修率降到。
IGBT的正常开通既需要幅值足够的激励电路,如+12V以上,更需要足够的驱动电流,保障其可靠开通,或者说保障其导通在一定的低导通内阻下。上述A、B故障原因的实质,即由于驱动电路的功率输出能力不足,导致了IGBT虽能开通但不能处于良好的低导能内阻的开通状态下,从而表现出输出偏相、电机振动剧烈和频跳OC故障等。
让我们从IGBT的控制特性上来做一下较为深入的分析,找出故障的根源所在。
一、IGBT的控制特性:
通常的观念,认为IGBT器件是电压型控制器件——为栅偏压控制,只需提供一定电平幅度的激励电压,而不需吸取激励电流。在小功率电路中,仅由数字门电路,就可以驱动MOS型绝缘栅场效应管。做为IGBT,输入电路恰好具有MOS型绝缘栅场效应管的特性,因而也可视为电压控制器件。这种观念其实有失偏颇。因结构和工艺的原因,IGBT管子的栅-射结间形成了一个名为Cge的结电容,对IGBT管子开通和截止的控制,其实就是Cge进行的充、放电控制。+15V的激励脉冲电压,提供了Cge的一个充电电流通路,IGBT因之而开通;-7。5V的负向脉冲电压,将Cge上的“已充电荷强行拉出来”,起到对充电电荷的快速中和作用,IGBT因之而截止。
假定IGBT管子只对一个工作频率为零的直流电路进行通断控制,对Cge一次性充满电后,几乎不再需要进行充、放电的控制,那么将此电路中的IGBT管子说成是电压控制器件,是成立的。而问题是:变频器输出电路中的IGBT管子工作于数kHz的频率之下,其栅偏压也为数kHz频率的脉冲电压!一方面,对于这种较高频率的信号,Cge的呈现出的容抗是较小的,故形成了较大的充、放电电流。另一方面,要使IGBT可靠和快速的开通(力争使管子有较小的导通内阻),在IGBT的允许工作区内,就要提供尽可能大的驱动电流(充电电流)。对于截止的控制也是一样,须提供一个低内阻(欧姆级)的外部泄放电路,将栅-射结电容上的电荷极快地泄放掉!
大家都知道电容为储能元件,本身不消耗功率,称为容性负载。但正犹如输、配电线路的道理一样,除了电源必须提供容性元件的无功电流(无功功率)外——这使得电源容量变大,无功电流也必然带来了线路电阻上的损耗(线损)!驱动电路的功率损耗主要集中在栅极电阻和末级放大管的导通内阻上。我们常看到——尤其是大功率变频器——驱动电路的输出级其实是一个功率放大电路,常由中功率甚至大功率对管、几瓦的栅极电阻等元件构成,说明IGBT的驱动电路是消耗一定功率的,是需要输出一定电流的。
而从上述分析可看出:应用在变频器输出电路的IGBT管子,恰恰应该说是电流或说是功率驱动器件,而不纯为电压控制器件。
二、装机前一个检测内容:
为可能地降低返修率,在对驱动电路进行三、四节的全面检测后,不要漏过对驱动电路的带负载能力这样一个检查环节。
方法如下:
对驱动电路带负载能力的测量电路 西安西门子模块代理商
上图为DVP-1 22kW台达变频器的U相上臂的驱动电路。图中GU、EU为脉冲信号输出端子,外接IGBT的G、E极,检修驱动板时已与主电路脱离。虚线框内为外加测量电路。为电源/驱动板上电后,配合启动和停止操作,在m、n点串入直流250mA电流档,与15Ω3W的外加测量电阻构成回路,检测各路驱动电路的电流输出能力,测得启动状态,有五路输出电流值均在150mA左右,其中一路输出电流仅为40mA,装机运行后跳OC的故障原因正在于此,该路驱动电路的驱动能力大大不足!停机状态,测得各路负电压供电的电流输出能力均为50mA左右,负压供电能力正常。
串接RC,起到限流作用,其取值的原则:选取电阻值及功率值与栅极电阻相等(上图中DR45的参数值),以使检测效果明显。
对驱动电路做过功率输出能力的检测,可以确定驱动电路完全正常了。在驱动电路与主电路连接的试机过程中,请先以低压24V直流电源为逆变电路供电,测试驱动电路和逆变电路正常后,再恢复逆变回路的正常供电。如手头无低压直流电源,起码应在逆变供电回路串接两只45W灯泡或2A保险管,试机正常后,才接入逆变电路的原供电!
上述对驱动电路的上电检测,是在脱开与主电路(IGBT)的连接后进行的,整机连接状态下,不得测量驱动电路的输入、输入侧,会因人体感应和表笔引入干扰信号,使IGBT受触发误码导通,造成模块的炸裂!
驱动电路输出能力的不足,由以下两方面的原因造成:
A、电源供电能力不足,空载情况下,我们检测输出正、负电压,往往达到正常的幅度要求,即使带载(如接入IGBT后)情况下,虽然对Cge的瞬时的充电能力不足,但因充电时间太短,我们往往也测不出供电电压的低落,不带上电阻负载,这种隐蔽故障几乎不能被检测出来!电路电路的常见故障为滤波电容失容,如上图中DC41,因长期运行中电解电容内部的电解液干涸,其容量由几百微法减小为几十微法,甚至为几微法。另外,可能有整流管低效,如正向电阻变大等,也会造成电源输出能力不足;
B、驱动IC内部输出电路不良或后置放大器DQ4、DQ10导通内阻变大等。如带载后检测电源电压无低落现象,检测T250输出电压偏低,则为T250不良,否则更换DQ4、DQ10等元件。DR40、DR45等阻值变大的现象比较少见。
需要说明的是:正向激励电压的不足,只是表现出电机振动剧烈、输出电压偏相、频繁跳OC故障等现象,虽然有可能使电机绕组中产生直流成分出现过流状态,但对模块构不成一投入运行信号即爆裂的危害。而负向截止电压的丢失(负压供电回路的故障造成负栅偏压回路阻断),则表现出上电时正常,一按动启动按键,IGBT逆变模块便会发出 “啪”的一声马上爆裂的故障!这是为何呢?
三、IGBT截止负压丢失后的危害:
除了在全速运行下负载突然短路造成的损坏外,过流、过载、过欠压等,所有故障的危害性都要远远小于栅偏压回路开路对IGBT的危害,说到这一点,广大维修人员都会深有体会的——维修人员吃这样的不应该吃的亏是太多了啊。
检修过程中漏焊了栅极电阻DR45,在装机过程中粗心大意间只插好了上臂IBGT1的触发插头,而忘记了连接下臂IGBT触发端子,而使IGBT2驱动信号引入端子被空置,上电后,不投入起动信号,还没有问题,一旦投入启动信号,那就毫无商量,模块坏掉。长期的维修工作中,我已经养成了一个习惯:上电后启动操作前先停一会儿,观察一下驱动脉冲输出端子是否已经连接完好。检查每路都连接完好后,再按下启动按键。我常常觉得这轻轻的一点有千钧之重啊——驱动电路与逆变输出电路都是正常的状态下,只漏插了一只驱动脉冲的信号端子,必会造成IGBT模块与驱动电路的再次严重损坏,致使前功尽弃呀!
IGBT结电容等效图
如同双极性器件——三极管一样,三线元件也必然形成了内部三只等效电容,而IGBT内部的Cge却不是寄生性的,是工艺与结构所形成。Cce电容我们不要去管它。对IGBT能起到毁灭性作用的是Ccg和Cge两只电容。
上图为下臂IGBT的触发端子开路时的情形。上电后,IGBT1因驱动电路的接入,负的截止电压加到G、E极上,能将其维持在可靠的截止状态。变频器运行信号的莽撞投入,使IGBT1受正向激励脉冲电压驱动而开通,U端子即IGBT2的C极马上跳变为+530V的直流高压,此跳变电压提供了Ccg、Cge两只电容的充电回流回路,在IGBT1开通期间,IGBT2也为此充电电流所驱动,而近于同时开通,两管的共通形成了对P、N端的+530V供电电源的短路,啪啦一声,两只管子都炸掉了!假如上管的信号端子是空置的,而下管接入了驱动电路,同样,下管的导通,也会因同样的原因使两管损坏。
假定IGBT2的G、E极上,尚并联有栅极旁路电阻(如IGBT1栅控回路中的R旁),将对上述充电电流形成旁路作用,两管共通的可能性会降低一些。再假定在上管导通期间,下管的G、E极间有7V左右截止负压的存在,正向的充电电流为栅负偏压所中和和吸收,远远达不到使IGBT开通的幅值,则IGBT2是安全的。这也正是IGBT的控制回路为什么要加上负压的缘故。
对于采用IPM智能化逆变模块的变频器,驱动供电往往为单电源,并未提供负压,又是嘛回事呢?
从设计上的要求,IGBT驱动信号的引线越短越好,以降低引线电感效应;IGBT的E、E极间应有有小的电阻回路,以充分旁路干扰信号电流。而IPM模块,驱动电路与逆变主电路都集成于模块内部,驱动电路与IGBT之间配线极短,据资料称,甚至省掉的栅极电阻,以降低配线阻抗。IGBT在关断状态下,保障栅极处于低阻抗接地状态,从而有效防止了由干扰信号造成的误导通,因而省掉了负电源供电。