变频器维修从入门到精通

变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT管的通断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等。科技飞速发展，大型工业设备已经不再是单纯的机械式，而发展成全智能化、全自动化设备，采用软件控制硬件、弱电控制强电的方式。变频器广泛适用于油矿、煤矿及全国各大城市开发楼盘、供水及大型喷泉与机床等多方面领域。

本书主要讲解工业自动化设备智能变频器的控制原理、检修方法、安装调试等，书中从工业自动化设备检修维护的基础知识起步，理论与实际相结合，侧重于理论指导实际，重点介绍了变频器的接线方法、电路原理与故障分析方法。

全书语言通俗易懂，按照学习者的认知规律由浅入深编排，一步一步带领读者看懂变频器的控制电路，学好变频器的控制知识，掌握变频器的维修、调试与应用技术。

① 掌握变频器及其电路中的电子元器件的作用是学好变频器的基础：书中第1章和第7章详细说明了变频器常用的重要电子元器件的作用、跑线路以及判断电子元器件好坏的方法。

② 变频器整机共分为主电路、开关电源、脉冲信号驱动电路、CPU电路、面板显示与操作电路、过压过流保护电路、外设备接口电路等。由于负载电机的供电，主要是主电路提供，无论是单相220，三相动力380，都是先经过整流电路，然后再经制动、滤波、逆变电路等处理送电机，所以功率大，负载稍有过载短路就会使主电路损坏。书中第3章～第5章结合故障实例，详细介绍了变频器主电路、辅助电路的工作原理和故障检测方法，如：

●UC3844开关电源电路和自励式开关电源电路说明详见4.1.3节，故障检修详见5.2节；

●PC923、PC929，TLP250、TLP750驱动电路常用芯片电路结构与故障排查详见4.3.5节；

●主电路如何通电检修可以参考5.1节。

③ 变频器整机有故障如何排查？书中第6章结合实际故障现象，逐一介绍如何故障排查的方法。

④ 变频器有三相与两相变频两种结构，实际中要分清三相交流电与两相交流电，进行接线与电路分析，如UC3844芯片各引脚的作用及检测详见7.1.1.2节，变频器外接端子的作用与快速检查变频器各电路的方法详见7.6节。

⑤ 书中第8章详细介绍了变频器常用控制功能与各类型应用实例。

⑥ 三相电动机控制电路与工业设备常用基本控制电路可以参考附录详细学习。

在本书编著过程中，借鉴了部分相关专业资料，得到了席东铭、葛立宏等人的大力协助，在此深表谢意！

本书适合用于工业自动化开发、维护维修及广大电子电气师生阅读。由于时间仓促，书中难免有不足之处，欢迎扫描二维码关注并批评指正。

编著者

第1章变频器及其电路中的电子器件1

1.1认识变频器1

1.1.1变频器的含义1

1.1.2变频器的种类1

1.1.3变频器在工业设备中的应用2

1.2变频器的结构组成2

1.2.1变频器的组成2

1.2.2变频器各电路作用及原理2

1.3变频器电路中的电子元器件4

1.3.1电阻器R4

1.3.2电容器C8

1.3.3电感器L与变压器T11

1.3.4变压器12

1.3.5半导体基础13

1.3.6二极管VD15

1.3.7三极管VT18

1.3.8晶闸管（可控硅）MCR20

1.3.9场效应管MOS21

1.3.10光电耦合器23

1.3.11逆变模块24

1.3.12CPU芯片与驱动芯片24

1.4根据框架图判断变频器常见故障的部位25

1.4.1硬件故障部位25

1.4.2软件故障部位26

1.5变频器在配电柜中的连接26

1.5.1变频器与PLC的连接26

1.5.2变频器与外端电气连接26

1.5.3单相与三相变频器与配电柜中的各设备连接27

第2章变频器检修常用的仪器和工具28

2.1万用表（表）28

2.1.1认识万用表29

2.1.2万用表在实际中的操作使用31

2.2示波器32

2.2.1优利德示波器32

2.2.2示波器的基本使用33

2.2.3示波器使用注意事项33

2.3热风枪33

2.4静电烙铁33

2.5普通电烙铁33

第3章变频器的主电路34

3.1变频器主电路的作用和结构34

3.2变频器主电路中的整流电路34

3.2.1各种整流电路的结构分析35

3.2.2单相与三相整流电路的组成35

3.2.3单相三相整流电路的功能及原理37

3.2.4单相三相整流电路的故障分析37

3.3整流电路集成组成37

3.3.1各整流堆的结构38

3.3.2各整流堆好坏的判别38

3.4变频器的中间电路38

3.4.1中间电路的结构38

3.4.2中间电路的作用38

3.4.3中间电路的功能及原理39

3.4.4中间电路的检修39

3.5变频器的逆变电路分析39

3.5.1逆变电路的结构40

3.5.2逆变电路在主电路中的位置40

3.5.3逆变电路的作用及电路工作原理41

第4章变频器辅助微电子电路43

4.1变频器开关电源电路43

4.1.1开关电源在电路中的作用43

4.1.2远古的电源演变为变频器所需要的开关电源43

4.1.3开关电源电路结构分析46

4.2变频器CPU电路52

4.2.1变频器CPU电路的作用52

4.2.2CPU电路的组成及各部分的作用53

4.2.3CPU电路原理分析54

4.2.4变频器MCU主板电路的基本分析55

4.3变频器驱动电路分析55

4.3.1驱动电路的结构55

4.3.2变频驱动电路基本工作原理55

4.3.3驱动电路的供电以及脉冲输入与输出的连接56

4.3.4驱动电路的电源供电分类57

4.3.5驱动电路常用的芯片内部结构与典型基本电路分析57

4.4变频器的制动电路63

4.4.1变频器制动电路结构64

4.4.2变频器制动电路中各元件的作用64

4.4.3制动电路的工作原理64

4.5变频器操作控制电路分析65

4.5.1操作控制电路的分类65

4.5.2操作控制电路的作用66

4.5.3操作控制电路的工作原理66

4.6变频器主电路、电源、驱动电路等结构原理分析检修68

4.6.1主电路、电源、驱动电路的结构分析69

4.6.2主电路、电源、驱动电路各元件的作用69

4.6.3主电路、电源、驱动电路的供电分析73

4.6.4主电路、电源、驱动电路工作过程73

4.6.5主电路、电源、驱动电路元件故障分析75

4.6.6主电路、电源、驱动电路的故障检修76

4.6.7主电路、电源、驱动电路实际电路检修分析技巧及电路重要性79

第5章变频器各级电路检修83

5.1变频器的主电路检修83

5.1.1变频器主电路的三步检测分析83

5.1.2主电路通电检修84

5.1.3变频器主电路各部分损坏的原因85

5.2开关电源电路检修86

5.2.1开关电源电路常见故障87

5.2.2开关电源整机电路检修流程89

5.2.3开关电源主要检修点正常工作的判别90

5.3CPU电路的检修91

5.3.1CPU电路的检修流程91

5.3.2CPU电路常见故障92

5.3.3CPU电路关键检测点94

5.3.4CPU电路关键检测点正常工作判断94

5.4驱动电路与制动电路的检修95

5.4.1驱动电路常见故障分析95

5.4.2驱动电路检测点97

5.4.3制动电路引起的故障现象98

5.4.4制动电路的检修98

5.4.5制动电路的驱动原理99

5.5保护电路的检修100

5.5.1过流保护电路的分析100

5.5.2过压保护电路的分析100

5.5.3缓冲保护电路的分析101

5.5.4过流过压保护电路与缓冲电路结构101

第6章变频器整机综合故障的检修103

6.1根据整机的框架结构图判别常见故障103

6.1.1变频器整机电路各部分的作用与特性故障105

6.1.2开机无任何反应110

6.1.3开机电源指示灯、面板显示正常，运行时U、V、W三端输出电压为零111

6.1.4开机电源指示灯、面板显示正常，运行时U、V、W三端输出三相电压不平衡112

6.1.5开机电源指示灯亮，运行时U、V、W三端输出电压正常，显示器显示字符不全114

6.1.6开机电源指示灯亮，操作面板无反应114

6.1.7开机工作一般时间保护115

6.2综合常见故障分析115

6.2.1开机无任何反应116

6.2.2通电立即烧主电路熔丝或通电空气开关跳闸118

6.2.3操作面板无任何反应120

6.2.4变频器工作一段时间保护120

6.2.5变频器正在工作时跳闸122

6.2.6变频器接负载立即保护123

第7章变频器整机模块结构与检修案例125

7.1检修变频器所需的知识要点125

7.1.1变频器电路中常用的重要元器件127

7.1.2变频器中的六相脉冲驱动芯片129

7.1.3变频器中的充电接触器130

7.2变频器整机六大电路结构特点与主要检测点131

7.2.1变频器整机六大电路的构成以及工作顺序131

7.2.2抗干扰与整流滤波电路结构特点与检测132

7.2.3电路的结构特点与检测133

7.2.4二次开关电源结构特点与检测134

7.2.5六相脉冲信号驱动电路结构特点与电路的检测135

7.2.6MCU与CPU电路结构特点与检修135

7.2.7面板显示与操作电路结构特点与检测136

7.3变频器在电气系统中综合故障分析与故障快速检修136

7.3.1变频器中容易损坏的电路与元件138

7.3.2在整个电气系统判别损坏的部分以及判别变频器损坏的方法140

7.3.3变频器在整个电气设备中的重要性143

7.3.4检测变频器的各种仪器仪表与检测工具143

7.4跑线路以及判断各电子元件是否好坏的方法143

7.4.1跑线路143

7.4.2判断各电子元件是否好坏的方法144

7.5电子电气设备检修与电路分析147

7.5.1各电子元器件在电路中作用及应用分析检测148

7.5.2电源基础电路的基本结构与故障分析163

7.5.3笔记本电脑等微电子设备的二次电源170

7.5.4三次电源电路分析190

7.5.5振荡电路及故障分析191

7.5.6放大电路201

7.6变频器电路检修与分析208

第8章变频器在实际中的应用224

8.1变频器各端子的功能224

8.2变频器常用控制功能的应用226

8.2.1变频器常用基本功能应用226

8.2.2采用开关式变频器控制的电动机正反转电路226

8.2.3继电器控制电路的结构228

8.2.4采用小继电器控制的电动机正反转控制电路229

8.2.5变频器自动跳闸保护电路230

8.3变频器开关与继电器控制端子的应用总结231

8.3.1高中低多挡位转换的控制电路231

8.3.2PLC在变频器中的基本应用233

8.3.3变频器在日常生活中的运用235

8.3.4单水泵供水变频控制电路236

8.3.5两台水泵供水的变频控制电路240

8.3.6三台电动机并联同时工作变频控制电路243

8.3.7空调器的变频电路244

8.3.8变频器在电梯系统中的应用252

8.3.9变频器一拖三电动机的应用电路255

附录257

附录一工业自动化设备常用的基本电路257

附录二三相电动机正转控制电气电路261

附录三三相电动机顺序转控制电气电路264

附录四三相电动机正反转电气控制电路267

参考文献275

本书根据变频器应用和维修技术人员的阅读需要，结合作者多年的教学、培训和应用实践，全面介绍了变频器从电路构成、重要元件的性能与检测到故障检修思路和方法，以及故障实例分析等变频器检修和应用中遇到的实际问题，既突出实用技能，又兼顾基础知识，帮助读者掌握变频器维修的各项技能。