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ABB直流調(diào)速器，DCS400直流調(diào)速器，系ABB集團公司產(chǎn)品，廠商給出的產(chǎn)品名稱為晶閘管變流器直流傳動系統(tǒng)。廣州意控自動化工程有限公司維修ABB直流調(diào)速器，在我國的直流調(diào)速領(lǐng)域應(yīng)用也比較廣泛，幾乎于與歐陸590直流調(diào)速器平分秋色，系采用微控制器控制的高度智能化的直流調(diào)速裝置。整機電路（三相全控橋、勵磁輸出電路）由三塊線路板構(gòu)成，分別為CPU主板，電源/驅(qū)動板、勵磁觸發(fā)板。電源/驅(qū)動板與勵磁觸發(fā)板的故障率，應(yīng)維修需要，測繪出了這兩塊線路板的電路原理圖，1、DCS400直流調(diào)速器電源/驅(qū)動板電路原理分析DCS400直流調(diào)速器電源/驅(qū)動板包括電樞主電路、勵磁輸出電路、開關(guān)電源電路、末級觸發(fā)電路等組成。1.1、DCS400直流調(diào)速器電樞主電路、勵磁主電路圖1DCS400直流調(diào)速器電樞主電路、勵磁主電路電樞主電路為三相全控橋的典型結(jié)構(gòu)，由三只雙單向晶閘管模塊組成，在電源輸入側(cè)與整流正、負輸出端之間，并聯(lián)了R、C串聯(lián)尖波電壓吸收網(wǎng)絡(luò)，以消除由電網(wǎng)進入的有害電

壓毛刺。用TA1、TA2兩只電流互感器采集三相電流信號，送后級CPU主板，以形成電流環(huán)閉環(huán)控制和取出過流保護信號。在整流輸出電壓正端串接FLT分流器，供外接電流表，顯示運行工作電流。晶閘管模塊散熱風(fēng)機的供電由X99端子引入AC220V電源。DCS400直流調(diào)速器的勵磁主電路與其它直流調(diào)速器的有所不同，采用了斬波電路，將三相整流所得的六脈波電壓，經(jīng)IGBT斬波，后級L、C電路濾波，形成較為平滑和穩(wěn)定（質(zhì)量較高）的直流可調(diào)電壓，也因為采用斬波電路，電路的調(diào)壓范圍變寬，無須對輸入電源電壓（AC220和AC380V）進行切換輸入，而是直接輸入三相380V電源。IGBT控制信號為調(diào)寬脈沖，根據(jù)參數(shù)設(shè)置要求，可設(shè)置輸出直流電壓值。勵磁主電路采用模塊式封裝，內(nèi)含三相橋式整流電路、IBGT開關(guān)管等功率器件，M、E引出端子可串接電抗器或予以短接。IGBT所需的脈寬調(diào)整信號由勵磁觸發(fā)板提供。IGBT輸出的PWM電壓，經(jīng)1800uF電容和L1濾波，供直流電機的勵磁繞組，在勵磁電源上還并接了一個模塊式勵磁過壓保護組件，將勵磁電路化簡如下，看一下過壓保護組件的動作過程：圖2DCS400直流調(diào)速器勵磁電路的化簡電路圖中VT1為開關(guān)管，L2為勵磁線圈，D2為續(xù)流二極管，D、C1、L1為電源的整流濾波電路。DW1、VT2、C2、R1構(gòu)成過壓保護電路。當(dāng)整流電壓中的尖峰電壓值到達穩(wěn)壓管DW1擊穿電壓值時，DW1反向擊穿導(dǎo)通，觸發(fā)晶閘管VT2導(dǎo)通，電壓峰值分量為C2充電所吸收。當(dāng)C2上電壓建立，其充電電流逐漸減小，至小于晶閘管的擎住電流值以后，VT2自行關(guān)斷，C2上所

充電荷經(jīng)R1泄放掉，為下一次的充電做好準備。實際電路電容充電回路串入了S20k385壓敏電阻，當(dāng)VT2陽極、陰極間的電壓差小于390V左右時，壓敏電阻出離擊穿區(qū)，

1801x825/G27/KX16X1629/G31/KX16X1633/G35/KX16X1625/G27/KX15X1529/G31/KX15X1533/G35/KX15X151X139X135X132X1346X1381801x81801x8圖4DCS400直流調(diào)速器末級觸發(fā)電路4、DCS400直流調(diào)速器的勵磁板電路

圖5DCS400直流調(diào)速器勵磁板電路本機電路的信號測試端子及兩線路板之間的連接信號電纜的端子，均以X端子（按序號）標示，但有的端子，如電流互感器X3端子為3個，其中一個為空端子，X1、X2、X7、X20、X24等端子為獨立端子，只有一個引線端子，同時又是測試點。如果與實際電路板對照，更清楚各端子的去向。從互感器來的電流檢測信號，經(jīng)X3、X5端子引入電源/驅(qū)動板上的三相橋式整流電路，整流為直流信號后，經(jīng)X12的12端子輸入CPU主板電路，供運行電流顯示及過載報警與停機保護之用；X1、X2、X7對輸入三相電壓由R99、R101、R102（半可變電阻）和三只1M電阻分壓和限流后，經(jīng)X12排線端子送入CPU主板電路，作為電網(wǎng)基準同步信號和三相輸入電壓檢測信號；X20、X24將三相全控橋輸出電壓引入線路板，經(jīng)R103、R100整定后，由X12

排線端子送入CPU主板，構(gòu)成內(nèi)部電壓環(huán)控制和形成輸出電壓檢測（報警）信號?！矂畲烹娏骺刂齐娐贰硟善?span>UC3842開關(guān)電源振蕩芯片和光耦合器HCNW3120組成了勵磁電流控制電路，電路的構(gòu)成和功能與常規(guī)移相觸發(fā)電路有所不同，稱之為脈沖寬度調(diào)制電路更為適宜。圖6勵磁電流控制電路的原理簡化圖從端子L71輸入的勵磁檢測信號2，一路經(jīng)X12的8端子輸入CPU主板電路，用作勵磁電流顯示和失磁停機保護；一路送入UC3844的電流檢測信號輸入腳5腳，用于過載時，電路停振保護。勵磁電流的控制電路的工作過程可由圖6簡化圖進行分析:A100UC3842振蕩芯片與外圍電路一起組成PWM脈寬控制電路，10腳輸出脈沖寬度取決于3腳輸入電壓值的高低，輸出脈沖頻率取決于7腳與14腳之間的RC時間常數(shù)。3腳輸入的勵磁電流控制信號是由X11端子2、3腳輸入的電壓合成信號，2

腳輸入由CPU主板來的勵磁給定信號，3腳輸入的是由圖1的X11端子來勵磁電流檢測信號1，在兩路合成（相減/電流負反饋）信號作用下，UC3844芯片3腳電壓上升時，10腳輸出脈沖占空比減小，勵磁主電路經(jīng)斬波后輸出的直流電壓降低；反之，10腳輸出脈沖占空比增大，勵磁主電路輸出的整流電壓（電流）上升，以此達到控制和穩(wěn)定輸出勵磁電流的目的。

U1為可調(diào)脈沖寬度輸出控制器，在3腳輸入控制信號的作用下，10腳輸出脈沖寬度受控的脈沖信號，加到光耦合器U2的輸入側(cè)，形成其輸入側(cè)發(fā)光二極管?氖淙氳緦鰲2輸出側(cè)電路的供電電源，是由X12的5端子供給的（來自CPU主板），經(jīng)振蕩芯片U2、脈沖變壓器B1轉(zhuǎn)換為隔離交流電源，又經(jīng)D1、C1整流濾波為直流電壓，供U2的8、5腳。在輸入信號作用下，U2輸出側(cè)晶體管V1、V2（推挽電路）輪流導(dǎo)通，輸出的可調(diào)脈寬信號驅(qū)動VT1（IGBT開關(guān)管），使勵磁線圈L1兩端的電壓值維持于控制信號給定的幅度上。U2為光耦合器件，用于控制回路與主電路之間（弱電與強電）之間的電位隔離和信號傳輸，有數(shù)kV級的電壓隔離度和安培級的電流輸出能力，可以直接用于驅(qū)動100A以下IGBT模塊，因此作用，也被稱為驅(qū)動IC或驅(qū)動光耦?！补收蠈嵗?span>1〕一臺DCS400直流調(diào)速器，上電后操作面板顯示“磁場欠流”的故障代碼，拒絕接受運行信號。檢測勵磁主電路（模塊內(nèi)的三相整流橋和IGBT管子）正常，輸入電源中串接的3只快熔保險管，也沒有熔斷，判斷故障電路在勵磁電流控制電路或勵磁電流信號檢測電路。機器上電，顯示“磁場欠流”的故障代碼，第一步須解決因勵磁電流不足形成的報警信號，將勵磁電路的輸出端接入負載電阻，并從操作顯示面板調(diào)出“電機額定電流”和“磁場額定電流”，將兩項參數(shù)值調(diào)至（注意修復(fù)后應(yīng)恢復(fù)原值），避免檢測電路動作報出故障。檢測DCS400直流調(diào)速器勵磁板電路（見圖5），驅(qū)動IGBT的光耦合器V111的輸入側(cè)2、3腳之間，已有0.5V左右的信號電壓，但測光耦合器供電引腳5、8腳電壓值為0，說明因光耦合器V111供電電源丟失，勵磁主電路停止工作，勵磁電流檢測電路報出“磁場欠流”的故障代碼。檢測U3振蕩電路，U3的11、8腳已有供電電壓引入，但10腳無輸出脈沖電壓。判斷U3不良。更換U3后，光耦合器V111輸出側(cè)的供電電源恢復(fù)，整機工作恢復(fù)正常。光耦合器是一個電/光轉(zhuǎn)換與信號傳輸元件，需要輸入側(cè)、輸出側(cè)相隔離的供電回路，失去一組供電，信號傳輸即被中止，本電路由電源振蕩芯片U3（UC3844）、脈沖變壓器B1等元件，形成逆變式隔離電源，以供光耦合器V111輸出側(cè)的供電，當(dāng)此電源損壞后，勵磁主電路停止工作，報出“磁場欠流”的故障。作者在實際維修中，碰過多例U3損壞后報“磁場欠流”的故障，這可能是該類機型電路設(shè)計上的一個薄弱環(huán)節(jié)，值得注意。〔故障實例2〕一臺DCS400直流調(diào)速器，上電后操作面板顯示“磁場欠流”的故障代碼，拒絕接受運行信號。上電檢查勵磁電流控制電路正常，V111驅(qū)動電路已將驅(qū)動脈沖信

號加至勵磁主電路的1引腳上（見圖7，觀察勵磁主電路模塊，產(chǎn)生變形和裂紋，判斷模塊已經(jīng)損壞。該模塊型號為SKD75GAL123D16L2，市場上很難買到此類配件，用戶要求緊急修復(fù)。考慮到模塊內(nèi)部電路簡單，為三相整流電路和1只IGBT管子，還有兩只二極管（保留續(xù)流二極管，另一只可省掉），可以外搭電路來修復(fù)故障。將原模塊拆除，用D25XBA60（1000V25A）單相整流橋一只、FGA25N120（1200V25A）IGBT管子兩只，其中一只用于斬波管，一只利用其集成級和發(fā)射極之間并聯(lián)的二極

管，擔(dān)任續(xù)流二極管的任務(wù)（找到這么一大功率高速二極管是挺費勁的，干脆用IBGT管子代換了），將兩只管子墊上絕緣片和整流橋一起固定于散熱片上，在光耦合器HCNW3120的輸出端串接了一只51Ω1W電阻，上電試機，輸出勵磁電壓正常，故障修復(fù)。改進電路如下圖：圖7整流與斬波模塊改裝電路電路所用元件非常易購，家電元件市場即可買齊，第一只IGBT管子VT1用作斬波管，將VT2的柵、射極短接，使其處于可靠截止狀態(tài)，利用管子內(nèi)部并聯(lián)二極管D2，起到勵磁繞組的續(xù)流作用。用了20元的材料成本，就這樣將機器修復(fù)了。

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U3的11、8腳已有供電電壓引入，但10腳無輸出脈沖電壓。判斷U3不良。更換U3后，光耦合器V111輸出側(cè)的供電電源恢復(fù)，整機工作恢復(fù)正常。光耦合器是一個電/光轉(zhuǎn)換與信號傳輸元件，需要輸入側(cè)、輸出側(cè)相隔離的供電回路，失去一組供電，信號傳輸即被中止，本電路由電源振蕩芯片U3（UC3844）、脈沖變壓器B1等元件，形成逆變式隔離電源，以供光耦合器V111輸出側(cè)的供電，當(dāng)此電源損壞后，勵磁主電路停止工作，報出“磁場欠流”的故障。作者在實際維修中，碰過多例U3損壞后報“磁場欠流”的故障，這可能是該類機型電路設(shè)計上的一個薄弱環(huán)節(jié)，值得注意?！补收蠈嵗?span>2〕一臺DCS400直流調(diào)速器，上電后操作面板顯示“磁場欠流”的故障代碼，拒絕接受運行信號。上電檢查勵磁電流控制電路正常，V111驅(qū)動電路已將驅(qū)動脈沖信

號加至勵磁主電路的1引腳上（見圖7，觀察勵磁主電路模塊，產(chǎn)生變形和裂紋，判斷模塊已經(jīng)損壞。該模塊型號為SKD75GAL123D16L2，市場上很難買到此類配件，用戶要求緊急修復(fù)。考慮到模塊內(nèi)部電路簡單，為三相整流電路和1只IGBT管子，還有兩只二極管（保留續(xù)流二極管，另一只可省掉），可以外搭電路來修復(fù)故障。將原模塊拆除，用D25XBA60（1000V25A）單相整流橋一只、FGA25N120（1200V25A）IGBT管子兩只，其中一只用于斬波管，一只利用其集成級和發(fā)射極之間并聯(lián)的二極管，擔(dān)任續(xù)流二極管的任務(wù)（找到這么一大功率高速二極管是挺費勁的，干脆用IBGT管子代換了），將兩只管子墊上絕緣片和整流橋一起固定于散熱片上，在光耦合器HCNW3120的輸出端串接了一只51Ω1W電阻，上電試機，輸出勵磁電壓正常，故障修復(fù)。改進電路如下圖：圖7整流與斬波模塊改裝電路電路所用元件非常易購，家電元件市場即可買齊，第一只IGBT管子VT1用作斬波管，將VT2的柵、射極短接，使其處于可靠截止狀態(tài)，利用管子內(nèi)部并聯(lián)二極管D2，起到勵磁繞組的續(xù)流作用。用了20元的材料成本，就這樣將機器修復(fù)了。

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