伺服驅(qū)動(dòng)器調(diào)試故障分析

伺服驅(qū)動(dòng)器調(diào)試故障分析

對(duì)我司調(diào)試人員在調(diào)試過(guò)程當(dāng)中經(jīng)常出現(xiàn)的過(guò)壓過(guò)流問(wèn)題做出分析，有助于盡快找到故障點(diǎn)，讓設(shè)備運(yùn)行正常。
過(guò)電壓，過(guò)電流，檢測(cè)。
驅(qū)動(dòng)器調(diào)試過(guò)程過(guò)電壓過(guò)電流是兩個(gè)比較常見(jiàn)的故障，下面就這兩個(gè)故障做些分析，更好的幫助調(diào)試人掌握故障的基理及產(chǎn)生的原因，能夠較快的了解故障點(diǎn)排除故障，讓設(shè)備能盡早投入運(yùn)行。
一：過(guò)電壓故障，這里所指的電壓常指直流母線電壓，圖一是常見(jiàn)市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)器主回路電路，P和N之間的電壓就是直流母線電壓。
圖一
直流母線電壓的讀取，驅(qū)動(dòng)器CPU無(wú)法讀取很高的電壓，所以必需得通過(guò)電路轉(zhuǎn)化將高電壓轉(zhuǎn)化為CPU可以讀取的低電壓，常見(jiàn)的有變壓器輸出讀取法和電阻降壓讀取法，見(jiàn)圖二，圖三。

從上述原理圖分析，過(guò)電壓產(chǎn)生*種是種種原因造成的驅(qū)動(dòng)器C和D之間電壓高于額定電壓，在過(guò)電壓發(fā)生時(shí)，直流母線的儲(chǔ)能電容將被充電，當(dāng)電壓升至760V（此值有些驅(qū)動(dòng)器可調(diào)）左右時(shí)，驅(qū)動(dòng)器過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作，第二種情況是檢測(cè)電路出現(xiàn)故障，正常的電壓值被檢測(cè)電路讀成過(guò)電壓或讀成欠電壓。

直流母線電壓過(guò)高主要有以下原因，*種輸入電壓過(guò)高所致，第二種減速時(shí)減速時(shí)間過(guò)短，電機(jī)受外力影響（風(fēng)機(jī)，牽繩機(jī)）或位能負(fù)載（電梯，起重機(jī)）下放，由于這些原因，使電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速高于驅(qū)動(dòng)器的指令轉(zhuǎn)帶，這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率為負(fù)，其產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為阻礙旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，負(fù)載的動(dòng)能再生成為電能，再生能量經(jīng)IGBT的續(xù)流二極管動(dòng)后給電容器充電，使直流母線電壓上升，這就是再生過(guò)電壓，
應(yīng)用調(diào)試中過(guò)壓?jiǎn)栴}的解決，由于過(guò)電壓產(chǎn)生的原因不同,因而采取的對(duì)策也不相同。對(duì)于在停車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)電壓現(xiàn)象,如果對(duì)停車(chē)時(shí)間或位置無(wú)特殊要求,那么可以采用延長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)器減速時(shí)間或自由停車(chē)的方法來(lái)解決。如果對(duì)停車(chē)時(shí)間或停車(chē)位置有一定的要求,那么可以采用直流制動(dòng)功能或再生制動(dòng)。

應(yīng)用調(diào)試中如果直流母線電壓正常，而驅(qū)動(dòng)器報(bào)過(guò)壓或欠壓故障，這時(shí)候就是考慮驅(qū)動(dòng)器本身問(wèn)題，是否檢測(cè)電路哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題而造成，可以對(duì)電壓檢測(cè)電路有針對(duì)性的進(jìn)行檢測(cè)排除。

二：過(guò)流故障：驅(qū)動(dòng)器的過(guò)流故障是zui常見(jiàn)也是較復(fù)雜的故障，當(dāng)過(guò)流故障發(fā)生時(shí)，驅(qū)動(dòng)器保護(hù)電路會(huì)立即動(dòng)作并停機(jī)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)器顯示故障代碼或故障類(lèi)型。大多數(shù)情況下可以根據(jù)驅(qū)動(dòng)器顯示的故障代碼迅速找到故障原因并排除故障，但也有一些過(guò)流故障的原因是多方面的，并不是單一的，而是包含了加速、減速、恒速過(guò)流、負(fù)載發(fā)生突變、輸出短路等各種可能導(dǎo)致過(guò)流護(hù)的因素。下面分析驅(qū)動(dòng)器過(guò)流故障原因以及提出過(guò)流故障處理方法。驅(qū)動(dòng)器過(guò)流內(nèi)部電路分析，如圖四是一款典型的IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，14腳監(jiān)視IGBT飽和壓降，當(dāng)腳14檢測(cè)到IGBT集電極上電壓≥7V時(shí)，而不管輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)是否繼續(xù)，11腳輸出都將被強(qiáng)行關(guān)斷。同時(shí)第6腳輸出過(guò)流故障信號(hào)給CPU。圖五是另一種過(guò)流檢測(cè)電路，用的是比較運(yùn)放電路，當(dāng)通過(guò)傳感器檢測(cè)到的電流信號(hào)與一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)作比較，而判斷是否過(guò)流。
圖五

根據(jù)驅(qū)動(dòng)器顯示屏顯示，過(guò)流原因有以下幾方面：
（1）驅(qū)動(dòng)器工作中過(guò)流，即電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)在工作過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)流，其原因大致有以下幾方面：
a.電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象或遇到?jīng)_擊負(fù)載，電動(dòng)機(jī)工作電流突然增加而出現(xiàn)過(guò)流。
b.驅(qū)動(dòng)器輸出端短路，如輸出端連接線發(fā)生相互短路，或電動(dòng)機(jī)內(nèi)部短路、接地（電機(jī)繞組燒毀、繞組絕緣劣化、電纜破損而引起的短路）等，驅(qū)動(dòng)器輸出端電流大增而出現(xiàn)過(guò)流
c.驅(qū)動(dòng)器本身工作異常，如逆變橋中同一橋臂的兩個(gè)逆變器件在交替的工作中出現(xiàn)不正常。
如環(huán)境溫度太高或逆變器元器件老化等原因，使逆變器的參數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致在交替過(guò)程中，
一個(gè)器件卻還未來(lái)得及關(guān)斷，而另一個(gè)器件已經(jīng)導(dǎo)通，引起同一個(gè)橋臂的上、下兩個(gè)器件“
同時(shí)導(dǎo)通，使直流電壓的兩極間處于短路狀態(tài)，使驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部電流大增而過(guò)流。

（2）驅(qū)動(dòng)器升速或降速時(shí)過(guò)流。
如果負(fù)載的慣性比較大，而驅(qū)動(dòng)器設(shè)定升速時(shí)間或降速時(shí)間太短時(shí)，就會(huì)引起過(guò)流。在升速過(guò)程中，如果驅(qū)動(dòng)器工作頻率上升太快，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速也迅速上升，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速因負(fù)載慣性比較大而跟不上去，結(jié)果就會(huì)使升速電流太大，引起驅(qū)動(dòng)器過(guò)流保護(hù)；在降速過(guò)程中，如果驅(qū)動(dòng)器設(shè)定降速時(shí)間太短，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速迅速下降，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子因負(fù)載的慣性大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速仍維持較高的狀態(tài)，這時(shí)轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度太大而產(chǎn)生過(guò)流，
引起驅(qū)動(dòng)器過(guò)流保護(hù)。

（3）驅(qū)動(dòng)器一通電或者一開(kāi)始運(yùn)行就出現(xiàn)過(guò)流。這種過(guò)流保護(hù)一般是因驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部故障引起的，如果負(fù)載正常，驅(qū)動(dòng)器還是出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)，大部分是過(guò)流檢測(cè)電路引起，如電流檢測(cè)電路、取樣電阻或傳感器等。
驅(qū)動(dòng)器過(guò)流故障的檢查步驟：*，確定負(fù)載是否符合正常運(yùn)行條件；第二，確定驅(qū)動(dòng)器自身是否正常；第三，確定驅(qū)動(dòng)器的設(shè)置參數(shù)是否與加減速過(guò)程或負(fù)載運(yùn)行的工藝條件匹配；第四，確定驅(qū)動(dòng)器接線是否正常。
過(guò)流故障處理方法，驅(qū)動(dòng)器顯示過(guò)流故障，有二種類(lèi)型：一種是運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)流故障顯示；另一種是驅(qū)動(dòng)器接通電源后就顯示過(guò)流故障，或運(yùn)行停止后仍出現(xiàn)過(guò)電流故障顯示，并且不能復(fù)位。運(yùn)行過(guò)程中驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)過(guò)流故障顯示，在確認(rèn)驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行電流和實(shí)際電流相同時(shí)，多半是外部原因或設(shè)置參數(shù)不合理引起的。例如電動(dòng)機(jī)電纜損壞或電動(dòng)機(jī)線圈相間、對(duì)地短路引起的電動(dòng)機(jī)側(cè)端子短路；電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)載非常嚴(yán)重引起過(guò)電流；加速或減速時(shí)間設(shè)置過(guò)短，驅(qū)動(dòng)器在加速或減速過(guò)程中，由于負(fù)載電流過(guò)大，出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器過(guò)電流顯示等等。電機(jī)自學(xué)習(xí)參數(shù)及編碼器零位是否正確，都將影響電機(jī)運(yùn)行的電流大小，這些過(guò)電流故障當(dāng)外部故障排除后，按復(fù)位按鈕就能復(fù)位，或自動(dòng)復(fù)位，驅(qū)動(dòng)器是正常的。另一種是驅(qū)動(dòng)器接通電源后就顯示過(guò)流故障，驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)停止運(yùn)行后，過(guò)流故障無(wú)法復(fù)位，是假過(guò)流故障：因?yàn)轵?qū)動(dòng)器是在根本沒(méi)有輸出電流的狀況下，而顯示過(guò)流故障的。這是驅(qū)動(dòng)器的電流檢測(cè)保護(hù)電路出了故障：通常是由于電流取樣器件，如取樣電阻、電流互感器及霍爾元件損壞或參數(shù)值改變，放大電路損壞和比較電路運(yùn)行不正常等等引起的。修理時(shí)可以從這些環(huán)節(jié)上去檢查、分析和找出故障點(diǎn)。

三結(jié)論：結(jié)合自身驅(qū)動(dòng)器電路特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際工況條件，在調(diào)試過(guò)程當(dāng)中可以有的放矢，能較快了解問(wèn)題點(diǎn)，快速解決故障。