伺服驅(qū)動器的過流故障與過電壓故障，伺服驅(qū)動器的常見故障維修

　　目前主流的伺服驅(qū)動器均采用 數(shù)字信號處理器（DSP）作為控制核心，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)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(shè)計的 驅(qū)動電路，IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動電路，同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護(hù)電路，在主回路中還加入軟啟動電路，以減小啟動過程對驅(qū)動器的沖擊。功率驅(qū)動單元首先通過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(yīng)的直流電。經(jīng)過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅(qū)動三相永磁式同步 交流伺服電機(jī)。功率驅(qū)動單元的整個過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程。整流單元（AC-DC）主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮?不控整流電路。

　　隨著伺服系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用，伺服驅(qū)動器使用、伺服驅(qū)動器調(diào)試、伺服驅(qū)動器維修都是伺服驅(qū)動器在當(dāng)今比較重要的技術(shù)課題，越來越多工控技術(shù)服務(wù)商對伺服驅(qū)動器進(jìn)行了技術(shù)深層次研究。

　　驅(qū)動器調(diào)試過程過電壓過電流是兩個比較常見的故障，下面就這兩個故障做些分析，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。

　　1、過電壓故障：這里所指的電壓常指直流母線電壓，圖一是常見市場驅(qū)動器主回路電路，P和N之間的電壓就是直流母線電壓。

　　直流母線電壓的讀取，驅(qū)動器CPU無法讀取很高的電壓，所以必需得通過電路轉(zhuǎn)化將高電壓轉(zhuǎn)化為CPU可以讀取的低電壓，常見的有變壓器輸出讀取法和電阻降壓讀取法，見圖二，圖三。

　　從上述原理圖分析，過電壓產(chǎn)生第一種是種種原因造成的驅(qū)動器C和D之間電壓高于額定電壓，在過電壓發(fā)生時，直流母線的儲能電容將被充電，當(dāng)電壓升至760V（此值有些驅(qū)動器可調(diào)）左右時，驅(qū)動器過電壓保護(hù)動作，第二種情況是檢測電路出現(xiàn)故障，正常的電壓值被檢測電路讀成過電壓或讀成欠電壓。

　　直流母線電壓過高主要有以下原因，第一種輸入電壓過高所致，第二種減速時減速時間過短，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)動器的指令轉(zhuǎn)帶，這時電機(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)的制動轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，負(fù)載的動能再生成為電能，再生能量經(jīng)IGBT的續(xù)流二極管動后給電容器充電，使直流母線電壓上升，這就是再生過電壓，

　　應(yīng)用調(diào)試中過壓問題的解決，由于過電壓產(chǎn)生的原因不同，因而采取的對策也不相同。對于在停車過程中產(chǎn)生的過電壓現(xiàn)象，如果對停車時間或位置無特殊要求，那么可以采用延長驅(qū)動器減速時間或自由停車的方法來解決。如果對停車時間或停車位置有一定的要求，那么可以采用直流制動功能或再生制動。

　　應(yīng)用調(diào)試中如果直流母線電壓正常，而驅(qū)動器報過壓或欠壓故障，這時候就是考慮驅(qū)動器本身問題，是否檢測電路哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題而造成，可以對電壓檢測電路有針對性的進(jìn)行檢測排除。

　　2、過流故障：驅(qū)動器的過流故障是最常見也是較復(fù)雜的故障，當(dāng)過流故障發(fā)生時，驅(qū)動器保護(hù)電路會立即動作并停機(jī)，同時驅(qū)動器顯示故障代碼或故障類型。大多數(shù)情況下可以根據(jù)驅(qū)動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、恒速過流、負(fù)載發(fā)生突變、輸出短路等各種可能導(dǎo)致過流護(hù)的因素。下面分析驅(qū)動器過流故障原因以及提出過流故障處理方法。驅(qū)動器過流內(nèi)部電路分析，如圖四是一款典型的IGBT驅(qū)動保護(hù)電路，14腳監(jiān)視IGBT飽和壓降，當(dāng)腳14檢測到IGBT集電極上電壓≥7V時，而不管輸入驅(qū)動信號是否繼續(xù)，11腳輸出都將被強(qiáng)行關(guān)斷。同時第6腳輸出過流故障信號給CPU。圖五是另一種過流檢測電路，用的是比較運(yùn)放電路，當(dāng)通過傳感器檢測到的電流信號與一標(biāo)準(zhǔn)信號作比較，而判斷是否過流。

　　圖五

　　根據(jù)驅(qū)動器顯示屏顯示，過流原因有以下幾方面：

　　（1）驅(qū)動器工作中過流，即電機(jī)拖動系統(tǒng)在工作過程中出現(xiàn)過流，其原因大致有以下幾方面：

　　a.電動機(jī)傳動機(jī)構(gòu)出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象或遇到?jīng)_擊負(fù)載，電動機(jī)工作電流突然增加而出現(xiàn)過流。

　　b.驅(qū)動器輸出端短路，如輸出端連接線發(fā)生相互短路，或電動機(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)動器輸出端電流大增而出現(xiàn)過流。

　　c.驅(qū)動器本身工作異常，如逆變橋中同一橋臂的兩個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)致在交替過程中，

　　一個器件卻還未來得及關(guān)斷，而另一個器件已經(jīng)導(dǎo)通，引起同一個橋臂的上、下兩個器件“

　　同時導(dǎo)通，使直流電壓的兩極間處于短路狀態(tài)，使驅(qū)動器內(nèi)部電流大增而過流。

　?。?）驅(qū)動器升速或降速時過流。

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

　　（3）驅(qū)動器一通電或者一開始運(yùn)行就出現(xiàn)過流。這種過流保護(hù)一般是因驅(qū)動器內(nèi)部故障引起的，如果負(fù)載正常，驅(qū)動器還是出現(xiàn)過流保護(hù)，大部分是過流檢測電路引起，如電流檢測電路、取樣電阻或傳感器等。

　　驅(qū)動器過流故障的檢查步驟：第一，確定負(fù)載是否符合正常運(yùn)行條件；第二，確定驅(qū)動器自身是否正常；第三，確定驅(qū)動器的設(shè)置參數(shù)是否與加減速過程或負(fù)載運(yùn)行的工藝條件匹配；第四，確定驅(qū)動器接線是否正常。

　　過流故障處理方法，驅(qū)動器顯示過流故障，有二種類型：一種是運(yùn)行過程中出現(xiàn)過流故障顯示；另一種是驅(qū)動器接通電源后就顯示過流故障，或運(yùn)行停止后仍出現(xiàn)過電流故障顯示，并且不能復(fù)位。運(yùn)行過程中驅(qū)動器出現(xiàn)過流故障顯示，在確認(rèn)驅(qū)動器運(yùn)行電流和實(shí)際電流相同時，多半是外部原因或設(shè)置參數(shù)不合理引起的。例如電動機(jī)電纜損壞或電動機(jī)線圈相間、對地短路引起的電動機(jī)側(cè)端子短路；電動機(jī)過負(fù)載非常嚴(yán)重引起過電流；加速或減速時間設(shè)置過短，驅(qū)動器在加速或減速過程中，由于負(fù)載電流過大，出現(xiàn)驅(qū)動器過電流顯示等等。

　　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，或自動復(fù)位，驅(qū)動器是正常的。另一種是驅(qū)動器接通電源后就顯示過流故障，驅(qū)動器自動停止運(yùn)行后，過流故障無法復(fù)位，是假過流故障：因?yàn)轵?qū)動器是在根本沒有輸出電流的狀況下，而顯示過流故障的。這是驅(qū)動器的電流檢測保護(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。修理時可以從這些環(huán)節(jié)上去檢查、分析和找出故障點(diǎn)。

　　常見故障維修

　　伺服驅(qū)動器是用來控制伺服電機(jī)的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位，目前是傳動技術(shù)的高端產(chǎn)品。以下為伺服驅(qū)動器維修的七大方法。

　　1、示波器檢查驅(qū)動器的電流監(jiān)控輸出端時，發(fā)現(xiàn)它全為噪聲，無法讀出

　　故障原因：電流監(jiān)控輸出端沒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察。

　　2、電機(jī)在一個方向上比另一個方向跑得快

　?。?） 故障原因：無刷電機(jī)的相位搞錯。

　　處理方法：檢測或查出正確的相位。

　　（2） 故障原因：在不用于測試時，測試/偏差開關(guān)打在測試位置。

　　處理方法：將測試/偏差開關(guān)打在偏差位置。

　　（3） 故障原因：偏差電位器位置不正確。

　　處理方法：重新設(shè)定。

　　3、電機(jī)失速

　　（1） 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，將位置反饋極性開關(guān)打到另一位置。（某些驅(qū)動器上可以）

　　b.如使用測速機(jī)，將驅(qū)動器上的TACH+和TACH-對調(diào)接入。

　　c.如使用編碼器，將驅(qū)動器上的ENC A和ENC B對調(diào)接入。

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

　?。?） 故障原因：編碼器速度反饋時，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(qū)動器信號地的。

　　4、LED燈是綠的，但是電機(jī)不動

　?。?） 故障原因：一個或多個方向的電機(jī)禁止動作。

　　處理方法：檢查+INHIBIT 和 –INHIBIT 端口。

　?。?） 故障原因：命令信號不是對驅(qū)動器信號地的。

　　處理方法：將命令信號地和驅(qū)動器信號地相連。

　　5、上電后，驅(qū)動器的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(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動時， LED燈閃爍

　?。?） 故障原因：HALL相位錯誤。

　　處理方法：檢查電機(jī)相位設(shè)定開關(guān)是否正確。

　　（2） 故障原因：HALL傳感器故障。

　　處理方法：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動時檢測Hall A， Hall B， Hall C的電壓。電壓值應(yīng)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： 過壓、欠壓、短路、過熱、驅(qū)動器禁止、HALL無效。