變頻器常見故障診斷和維修 

本文主要介紹了變頻器的一些常見故障診斷和維修方法，并簡述了其故障產(chǎn)生的原因及防治對策。需要了解變頻器維修知識，可以從以下五大方面著手。 

一、了解模電和數(shù)電的區(qū)別
 
模電和數(shù)電的區(qū)別
 
很多剛進入電子行業(yè)，自動化行業(yè)的人士對模似電子電路和數(shù)字電子電路存在一些疑惑，由其是剛進這行的人更是不明了，當然在接觸變頻器維修與維護時肯定要熟悉。
 
所謂模似電子電路實際是相對數(shù)字電子電路而言。
 
模電：一般指頻率在百兆HZ以下，電壓在數(shù)十伏以內(nèi)的模似信號以及對此信號的分析/處理及相關(guān)器件的運用。百兆HZ以上的信號屬于高頻電子電路范疇。百伏以上的信號屬于強電或高壓電范疇。
 
數(shù)電：一般指通過數(shù)字邏輯和計算去分析、處理信號，數(shù)字邏輯電路的構(gòu)成以及運用。
 
數(shù)電的輸入和輸出端一般由模電組成，構(gòu)成數(shù)電的基本邏輯元素就是模電中三級管飽和特性和截止特性。
 
由于數(shù)電可大規(guī)模集成，可進行復雜的數(shù)學運算，對溫度、干擾、老化等參數(shù)不敏感，因此是今后的發(fā)展方向。但現(xiàn)實世界中信息都是模似信息（光線、無線電、熱、冷等），模電是不可能淘汰的，但就一個系統(tǒng)而言模電部分可能會減少。理想構(gòu)成為：模似輸入——AD采樣（數(shù)字化）——數(shù)字處理——DA轉(zhuǎn)換——模似輸出。
二、運放與比較器區(qū)別
運算放大器與專用比較器在變頻器主控板的控電路中比較常見
1、   運放可以連接成為比較輸出，比較器就是比較。
2、   比較器輸出一般是OC便于電平轉(zhuǎn)換；比較器沒有頻補，SLEW RATE比同級運放大，但接成放大器易自激。
比較器的開環(huán)增益比一般放大器高很多，因此比較器正負端小的差異就引起輸出端變化。
3、   頻響是一方面，另處運放當比較器時輸出不穩(wěn)定，不一定能滿足后級邏輯電路的要求。
4、   比較器為集電極開路輸出，容易輸出TTL電平，而運放有飽和壓降，使用不便。
5、   比較器的翻轉(zhuǎn)速度快，大約在NS數(shù)量級，而運放翻轉(zhuǎn)速度一般為US數(shù)量級（特殊高速運放除外）
6、   運放可以輸入負反饋電路，而比較器不能使用負反饋，雖然比較器也有同相和反相兩個輸入端，便因為其內(nèi)部沒有相位補償電路，如果輸入負反饋，電路不能穩(wěn)定工作，內(nèi)部無相位補償電路，這也是比較器比運放速度快的原因。
7、   運放輸入初級一般采用推挽電路，雙極性輸出，而多數(shù)比較器輸出極為集電級開路結(jié)構(gòu)，所以需要上拉電阻，單極性輸出，容易和數(shù)字電路連接。
 
三、肖特基二極管和快恢復二極管又什么區(qū)別
 
 快恢復二極管是指反向恢復時間很短的二極管（5us以下），工藝上多采用摻金措施，結(jié)構(gòu)上有采用PN結(jié)型結(jié)構(gòu)，有的采用改進的PIN結(jié)構(gòu)。其正向壓降高于普通二極管（1-2V），反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復和超快恢復兩個等級。前者反向恢復時間為數(shù)百納秒或更長，后者則在100納秒以下。 
 
肖特基二極管是以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎(chǔ)的二極管，簡稱肖特基二極管(Schottky Barrier Diode），具有正向壓降低（0.4－－0.5V）、反向恢復時間很短（10-40納秒），而且反向漏電流較大，耐壓低，一般低于150V，多用于低電壓場合。 
 
這兩種管子通常用于開關(guān)電源。
 
肖特基二極管和快恢復二極管區(qū)別：前者的恢復時間比后者小一百倍左右，前者的反向恢復時間大約為幾納秒~！
 
前者的優(yōu)點還有低功耗，大電流，超高速~！電氣特性當然都是二極管阿~！
 
快恢復二極管在制造工藝上采用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關(guān)速度,同時也能得到較高的耐壓.目前快恢復二極管主要應(yīng)用在逆變電源中做整流元件.
 
肖特基二極管： 反向耐壓值較低40V-50V，通態(tài)壓降0.3-0.6V，小于10nS的反向恢復時間。它是具有肖特基特性的“金屬半導體結(jié)”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除材料外，還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導體材料采用硅或砷化鎵，多為N型半導體。這種器件是由多數(shù)載流子導電的，所以，其反向飽和電流較以少數(shù)載流子導電的PN結(jié)大得多。由于肖特基二極管中少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)甚微，所以其頻率響僅為RC時間常數(shù)限制，因而，它是高頻和快速開關(guān)的理想器件。其工作頻率可達100GHz。并且，MIS（金屬－絕緣體－半導體）肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發(fā)光二極管。
快恢復二極管：有0.8-1.1V的正向?qū)�通壓降�?5-85nS的反向恢復時間，在導通和截止之間迅速轉(zhuǎn)換，提高了器件的使用頻率并改善了波形�？旎謴投�極管在制造工藝上采用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關(guān)速度,同時也能得到較高的耐壓.目前快恢復二極管主要應(yīng)用在逆變電源中做整流元件.
 
四、變頻器用——電解電容在電路中的作用
1，濾波作用，在電源電路中，整流電路將交流變成脈動的直流，而在整流電路之后接入一個較大容量的電解電容，利用其充放電特性，使整流后的脈動直流電壓變成相對比較穩(wěn)定的直流電壓。在實際中，為了防止電路各部分供電電壓因負載變化而產(chǎn)生變化，所以在電源的輸出端及負載的電源輸入端一般接有數(shù)十至數(shù)百微法的電解電容．由于大容量的電解電容一般具有一定的電感，對高頻及脈沖干擾信號不能有效地濾除，故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001－－0.lpF的電容，以濾除高頻及脈沖干擾．
2，耦合作用：在低頻信號的傳遞與放大過程中，為防止前后兩級電路的靜態(tài)工作點相互影響，常采用電容藕合．為了防止信號中韻低頻分量損失過大，一般總采用容量較大的電解電容。
二、電解電容的判斷方法
電解電容常見的故障有，容量減少，容量消失、擊穿短路及漏電，其中容量變化是因電解電容在使用或放置過程中其內(nèi)部的電解液逐漸干涸引起，而擊穿與漏電一般為所加的電壓過高或本身質(zhì)量不佳引起。判斷電源電容的好壞一般采用萬用表的電阻檔進行測量．具體方法為：將電容兩管腳短路進行放電，用萬用表的黑表筆接電解電容的正極。紅表筆接負極(對指針式萬用表，用數(shù)字式萬用表測量時表筆互調(diào))，正常時表
 
針應(yīng)先向電阻小的方向擺動，然后逐漸返回直至無窮大處。表針的擺動幅度越大或返回的速度越慢，說明電容的容量越大，反之則說明電容的容量越�。�如表針指在中間某處不再變化，說明此電容漏電，如電阻指示值很小或為零，則表明此電容已擊穿短路．因萬用表使用的電池電壓一般很低，所以在測量低耐壓的電容時比較準確，而當電容的耐壓較高時，打時盡管測量正常，但加上高壓時則有可能發(fā)生漏電或擊穿現(xiàn)象．
 
三、電解電容的使用注意事項
1、電解電容由于有正負極性，因此在電路中使用時不能顛倒聯(lián)接。在電源電路中，輸出正電壓時電解電容的正極接電源輸出端，負極接地，輸出負電壓時則負極接輸出端，正極接地．當電源電路中的濾波電容極性接反時，因電容的濾波作用大大降低，一方面引起電源輸出電壓波動，另一方面又因反向通電使此時相當于一個電阻的電解電容發(fā)熱．當反向電壓超過某值時，電容的反向漏電電阻將變得很小，這樣通電工作不久，即可使電容因過熱而炸裂損壞．
2．加在電解電容兩端的電壓不能超過其允許工作電壓，在設(shè)計實際電路時應(yīng)根據(jù)具體情況留有一定的余量，在設(shè)計穩(wěn)壓電源的濾波電容時，如果交流電源電壓為220~時變壓器次級的整流電壓可達22V，此時選擇耐壓為25V的電解電容一般可以滿足要求．但是，假如交流電源電壓波動很大且有可能上升到250V以上時，最好選擇耐壓30V以上的電解電容。 
3，電解電容在電路中不應(yīng)靠近大功率發(fā)熱元件，以防因受熱而使電解液加速干涸．
4、對于有正負極性的信號的濾波，可采取兩個電解電容同極性串聯(lián)的方法，當作一個無極性的電容。
 
五、變頻器用——壓敏電阻基礎(chǔ)知識
1、什么是“壓敏電阻”
“壓敏電阻是中國大陸的名詞，意思是"在一定電流電壓范圍內(nèi)電阻值隨電壓而變"，或者是說"電阻值對電壓敏感"的阻器。相應(yīng)的英文名稱叫“Voltage Dependent Resistor”簡寫為“VDR”。
壓敏電阻器的電阻體材料是半導體，所以它是半導體電阻器的一個品種�，F(xiàn)在大量使用的"氧化鋅"（ZnO）壓敏電阻器，它的主體材料有二價元素（Zn）和六價元素氧（O）所構(gòu)成。所以從材料的角度來看，氧化鋅壓敏電阻器是一種“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半導體”。 
在中國臺灣，壓敏電阻器是按其用途來命名的，稱為"突波吸收器"。壓敏電阻器按其用途有時也稱為“電沖擊（浪涌）抑制器（吸收器）”。
2、壓敏電阻電路的“安全閥”作用
壓敏電阻有什么用？壓敏電阻的最大特點是當加在它上面的電壓低于它的閥值"UN"時，流過它的電流極小，相當于一只關(guān)死的閥門，當電壓超過UN時，流過它的電流激增，相當于閥門打開。利用這一功能，可以抑制電路中經(jīng)常出現(xiàn)的異常過電壓，保護電路免受過電壓的損害。
3、應(yīng)用類型
不同的使用場合，應(yīng)用壓敏電阻的目的，作用在壓敏電阻上的電壓/電流應(yīng)力并不相同，因而對壓敏電阻的要求也不相同，注意區(qū)分這種差異，對于正確使用是十分重要的。
 
4、電路功能用壓敏電阻
壓敏電阻主要應(yīng)用于瞬態(tài)過電壓保護，但是它的類似于半導體穩(wěn)壓管的伏安特性，還使它具有多種電路元件功能，例如可用作：
（1）直流高壓小電流穩(wěn)壓元件，其穩(wěn)定電壓可高達數(shù)千伏以上，這是硅穩(wěn)壓管無法達到的。
（2）電壓波動檢測元件。 
（3）直流電瓶移位元件。
（4）均壓元件。
（5）熒光啟動元件
 
5、保護用壓敏電阻的基本性能
（1）保護特性，當沖擊源的沖擊強（或沖擊電流Isp=Usp/Zs)不超過規(guī)定值時，壓敏電阻的限制電壓不允許超過被保護對象所能承受的沖擊耐電壓（Urp）。
（2）耐沖擊特性，即壓敏電阻本身應(yīng)能承受規(guī)定的沖擊電流，沖擊能量，以及多次沖擊相繼出現(xiàn)時的平均功率。
（3）壽命特性有兩項，一是連續(xù)工作電壓壽命，即壓敏電阻在規(guī)定環(huán)境溫度和系統(tǒng)電壓條件應(yīng)能可靠地工作規(guī)定的時間（小時數(shù)）。二是沖擊壽命，即能可靠地承受規(guī)定的沖擊的次數(shù)。
（4）壓敏電阻介入系統(tǒng)后，除了起到"安全閥"的保護作用外，還會帶入一些附加影響，這就是所謂"二次效應(yīng)"，它不應(yīng)降低系統(tǒng)的正常工作性能。這時要考慮的因素主要有三項，一是壓敏電阻本身的電容量（幾十到幾萬PF），二是在系統(tǒng)電壓下的漏電流，三是壓敏電阻的非線性電流通過源阻抗的耦合對其他電路的影響。