伺服驅動(dòng)器的過(guò)流故障與過(guò)電壓故障，伺服驅動(dòng)器的常見(jiàn)故障維修

　　目前主流的伺服驅動(dòng)器均采用 數字信號處理器（DSP）作為控制核心，可以實(shí)現比較復雜的控制算法，實(shí)現數字化、網(wǎng)絡(luò )化和智能化。功率器件普遍采用以 智能功率模塊（IPM）為核心設計的 驅動(dòng)電路，IPM內部集成了驅動(dòng)電路，同時(shí)具有過(guò)電壓、過(guò)電流、過(guò)熱、欠壓等故障檢測保護電路，在主回路中還加入軟啟動(dòng)電路，以減小啟動(dòng)過(guò)程對驅動(dòng)器的沖擊。功率驅動(dòng)單元首先通過(guò)三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應的直流電。經(jīng)過(guò)整流好的三相電或市電，再通過(guò)三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來(lái)驅動(dòng)三相永磁式同步 交流伺服電機。功率驅動(dòng)單元的整個(gè)過(guò)程可以簡(jiǎn)單的說(shuō)就是AC-DC-AC的過(guò)程。整流單元（AC-DC）主要的拓撲電路是三相全橋 不控整流電路。

　　隨著(zhù)伺服系統的大規模應用，伺服驅動(dòng)器使用、伺服驅動(dòng)器調試、伺服驅動(dòng)器維修都是伺服驅動(dòng)器在當今比較重要的技術(shù)課題，越來(lái)越多工控技術(shù)服務(wù)商對伺服驅動(dòng)器進(jìn)行了技術(shù)深層次研究。

　　驅動(dòng)器調試過(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，讓設備能盡早投入運行。

　　1、過(guò)電壓故障：這里所指的電壓常指直流母線(xiàn)電壓，圖一是常見(jiàn)市場(chǎng)驅動(dòng)器主回路電路，P和N之間的電壓就是直流母線(xiàn)電壓。

　　直流母線(xiàn)電壓的讀取，驅動(dòng)器CPU無(wú)法讀取很高的電壓，所以必需得通過(guò)電路轉化將高電壓轉化為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)生第一種是種種原因造成的驅動(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(xiàn)的儲能電容將被充電，當電壓升至760V（此值有些驅動(dòng)器可調）左右時(shí)，驅動(dòng)器過(guò)電壓保護動(dòng)作，第二種情況是檢測電路出現故障，正常的電壓值被檢測電路讀成過(guò)電壓或讀成欠電壓。

　　直流母線(xiàn)電壓過(guò)高主要有以下原因，第一種輸入電壓過(guò)高所致，第二種減速時(shí)減速時(shí)間過(guò)短，電機受外力影響（風(fēng)機，牽繩機）或位能負載（電梯，起重機）下放，由于這些原因，使電機的實(shí)際轉速高于驅動(dòng)器的指令轉帶，這時(shí)電機的轉差率為負，其產(chǎn)生的電磁轉矩為阻礙旋轉的制動(dòng)轉矩，電動(dòng)機處于發(fā)電狀態(tài)，負載的動(dòng)能再生成為電能，再生能量經(jīng)IGBT的續流二極管動(dòng)后給電容器充電，使直流母線(xiàn)電壓上升，這就是再生過(guò)電壓，

　　應用調試中過(guò)壓?jiǎn)?wèn)題的解決，由于過(guò)電壓產(chǎn)生的原因不同，因而采取的對策也不相同。對于在停車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)電壓現象，如果對停車(chē)時(shí)間或位置無(wú)特殊要求，那么可以采用延長(cháng)驅動(dòng)器減速時(shí)間或自由停車(chē)的方法來(lái)解決。如果對停車(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)。

　　應用調試中如果直流母線(xiàn)電壓正常，而驅動(dòng)器報過(guò)壓或欠壓故障，這時(shí)候就是考慮驅動(dòng)器本身問(wèn)題，是否檢測電路哪個(gè)環(huán)節出現問(wèn)題而造成，可以對電壓檢測電路有針對性的進(jìn)行檢測排除。

　　2、過(guò)流故障：驅動(dòng)器的過(guò)流故障是最常見(jiàn)也是較復雜的故障，當過(guò)流故障發(fā)生時(shí)，驅動(dòng)器保護電路會(huì )立即動(dòng)作并停機，同時(shí)驅動(dòng)器顯示故障代碼或故障類(lèi)型。大多數情況下可以根據驅動(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、負載發(fā)生突變、輸出短路等各種可能導致過(guò)流護的因素。下面分析驅動(dòng)器過(guò)流故障原因以及提出過(guò)流故障處理方法。驅動(dòng)器過(guò)流內部電路分析，如圖四是一款典型的IGBT驅動(dòng)保護電路，14腳監視IGBT飽和壓降，當腳14檢測到IGBT集電極上電壓≥7V時(shí)，而不管輸入驅動(dòng)信號是否繼續，11腳輸出都將被強行關(guān)斷。同時(shí)第6腳輸出過(guò)流故障信號給CPU。圖五是另一種過(guò)流檢測電路，用的是比較運放電路，當通過(guò)傳感器檢測到的電流信號與一標準信號作比較，而判斷是否過(guò)流。

　　圖五

　　根據驅動(dòng)器顯示屏顯示，過(guò)流原因有以下幾方面：

　?。?）驅動(dòng)器工作中過(guò)流，即電機拖動(dòng)系統在工作過(guò)程中出現過(guò)流，其原因大致有以下幾方面：

　　a.電動(dòng)機傳動(dòng)機構出現“卡住”現象或遇到?jīng)_擊負載，電動(dòng)機工作電流突然增加而出現過(guò)流。

　　b.驅動(dòng)器輸出端短路，如輸出端連接線(xiàn)發(fā)生相互短路，或電動(dòng)機內部短路、接地（電機繞組燒毀、繞組絕緣劣化、電纜破損而引起的短路）等，驅動(dòng)器輸出端電流大增而出現過(guò)流。

　　c.驅動(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，使逆變器的參數發(fā)生變化，導致在交替過(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)導通，引起同一個(gè)橋臂的上、下兩個(gè)器件“

　　同時(shí)導通，使直流電壓的兩極間處于短路狀態(tài)，使驅動(dòng)器內部電流大增而過(guò)流。

　?。?）驅動(dòng)器升速或降速時(shí)過(guò)流。

　　如果負載的慣性比較大，而驅動(dòng)器設定升速時(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，如果驅動(dòng)器工作頻率上升太快，電動(dòng)機的同步轉速也迅速上升，而電動(dòng)機轉子的轉速因負載慣性比較大而跟不上去，結果就會(huì )使升速電流太大，引起驅動(dòng)器過(guò)流保護；在降速過(guò)程中，如果驅動(dòng)器設定降速時(shí)間太短，電動(dòng)機的同步轉速迅速下降，而電動(dòng)機轉子因負載的慣性大，電動(dòng)機轉速仍維持較高的狀態(tài)，這時(shí)轉子繞組切割磁力線(xiàn)的速度太大而產(chǎn)生過(guò)流，引起驅動(dòng)器過(guò)流保護。

　?。?）驅動(dòng)器一通電或者一開(kāi)始運行就出現過(guò)流。這種過(guò)流保護一般是因驅動(dòng)器內部故障引起的，如果負載正常，驅動(dòng)器還是出現過(guò)流保護，大部分是過(guò)流檢測電路引起，如電流檢測電路、取樣電阻或傳感器等。

　　驅動(dòng)器過(guò)流故障的檢查步驟：第一，確定負載是否符合正常運行條件；第二，確定驅動(dòng)器自身是否正常；第三，確定驅動(dòng)器的設置參數是否與加減速過(guò)程或負載運行的工藝條件匹配；第四，確定驅動(dòng)器接線(xiàn)是否正常。

　　過(guò)流故障處理方法，驅動(dòng)器顯示過(guò)流故障，有二種類(lèi)型：一種是運行過(guò)程中出現過(guò)流故障顯示；另一種是驅動(dòng)器接通電源后就顯示過(guò)流故障，或運行停止后仍出現過(guò)電流故障顯示，并且不能復位。運行過(guò)程中驅動(dòng)器出現過(guò)流故障顯示，在確認驅動(dòng)器運行電流和實(shí)際電流相同時(shí)，多半是外部原因或設置參數不合理引起的。例如電動(dòng)機電纜損壞或電動(dòng)機線(xiàn)圈相間、對地短路引起的電動(dòng)機側端子短路；電動(dòng)機過(guò)負載非常嚴重引起過(guò)電流；加速或減速時(shí)間設置過(guò)短，驅動(dòng)器在加速或減速過(guò)程中，由于負載電流過(guò)大，出現驅動(dòng)器過(guò)電流顯示等等。

　　電機自學(xué)習參數及編碼器零位是否正確，都將影響電機運行的電流大小，這些過(guò)電流故障當外部故障排除后，按復位按鈕就能復位，或自動(dòng)復位，驅動(dòng)器是正常的。另一種是驅動(dòng)器接通電源后就顯示過(guò)流故障，驅動(dòng)器自動(dòng)停止運行后，過(guò)流故障無(wú)法復位，是假過(guò)流故障：因為驅動(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。這是驅動(dòng)器的電流檢測保護電路出了故障：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值改變，放大電路損壞和比較電路運行不正常等等引起的。修理時(shí)可以從這些環(huán)節上去檢查、分析和找出故障點(diǎn)。

　　常見(jiàn)故障維修

　　伺服驅動(dòng)器是用來(lái)控制伺服電機的一種控制器，其作用類(lèi)似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統的一部分，主要應用于高精度的定位系統。一般是通過(guò)位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達進(jìn)行控制，實(shí)現高精度的傳動(dòng)系統定位，目前是傳動(dòng)技術(shù)的高端產(chǎn)品。以下為伺服驅動(dòng)器維修的七大方法。

　　1、示波器檢查驅動(dòng)器的電流監控輸出端時(shí)，發(fā)現它全為噪聲，無(wú)法讀出

　　故障原因：電流監控輸出端沒(méi)有與交流電源相隔離（變壓器）。

　　處理方法：可以用直流電壓表檢測觀(guān)察。

　　2、電機在一個(gè)方向上比另一個(gè)方向跑得快

　?。?） 故障原因：無(wú)刷電機的相位搞錯。

　　處理方法：檢測或查出正確的相位。

　?。?） 故障原因：在不用于測試時(shí)，測試/偏差開(kāi)關(guān)打在測試位置。

　　處理方法：將測試/偏差開(kāi)關(guān)打在偏差位置。

　?。?） 故障原因：偏差電位器位置不正確。

　　處理方法：重新設定。

　　3、電機失速

　?。?） 故障原因：速度反饋的極性搞錯。

　　處理方法：可以嘗試以下方法。

　　a.如果可能，將位置反饋極性開(kāi)關(guān)打到另一位置。（某些驅動(dòng)器上可以）

　　b.如使用測速機，將驅動(dòng)器上的TACH+和TACH-對調接入。

　　c.如使用編碼器，將驅動(dòng)器上的ENC A和ENC B對調接入。

　　d.如在HALL速度模式下，將驅動(dòng)器上的HALL-1和HALL-3對調，再將Motor-A和Motor-B對調接好。

　?。?） 故障原因：編碼器速度反饋時(shí)，編碼器電源失電。

　　處理方法：檢查連接5V編碼器電源。確保該電源能提供足夠的電流。如使用外部電源，確保該電壓是對驅動(dòng)器信號地的。

　　4、LED燈是綠的，但是電機不動(dòng)

　?。?） 故障原因：一個(gè)或多個(gè)方向的電機禁止動(dòng)作。

　　處理方法：檢查+INHIBIT 和 –INHIBIT 端口。

　?。?） 故障原因：命令信號不是對驅動(dòng)器信號地的。

　　處理方法：將命令信號地和驅動(dòng)器信號地相連。

　　5、上電后，驅動(dòng)器的LED燈不亮

　　故障原因：供電電壓太低，小于最小電壓值要求。

　　處理方法：檢查并提高供電電壓。

　　6、當電機轉動(dòng)時(shí)， LED燈閃爍

　?。?） 故障原因：HALL相位錯誤。

　　處理方法：檢查電機相位設定開(kāi)關(guān)是否正確。

　?。?） 故障原因：HALL傳感器故障。

　　處理方法：當電機轉動(dòng)時(shí)檢測Hall A， Hall B， Hall C的電壓。電壓值應該在5VDC和0之間。

　　7、LED燈始終保持紅色

　　故障原因：存在故障。

　　處理方法：原因： 過(guò)壓、欠壓、短路、過(guò)熱、驅動(dòng)器禁止、HALL無(wú)效。