直流母线串联熔断器的检测与保护电路优化方案

在供电电源中串接熔断器、熔丝，实施对负载电路的过电流和短路保护，是最原始、最直接和最为有效的保护方式之一，因而在各种电子保护电路和功能已经非常完备的情况下，大多变频器产品还是在直流供电回路中串入熔断器，以实现对IGBT逆变电路的过电流和短路保护。这是因为，其一，熔断器的保护快速和直接；其二，能在危急情况下，断开故障电路的供电电源，避免故障的进一步扩大。

图5-2 东元INTPBGBA0100AZ 110kVA变频器的熔断器状态检测电路

图5-2中的上图主电路的直流回路用简化示意图画出，C为直流回路储能电容器，R为直流回路的等效电阻。FU1串接于直流母线的负端回路中，担任着对IGBT逆变输出电路和储能电容器C的短路保护任务。检测电路的供电取自驱动电路的负10V电源。正常状态下，FU1两端电位差为0V，检测电路中的VT7的射极与基极等电位，无偏流形成，PC5无驱动电流输入，输出端为5V高电平——FU正常信号。当逆变回路或储能电容发生短路故障时，FU1熔断，FU1两端出现500V以上高电位，电压极性为左负右正（右端经R引回正电压），形成由VT7的发射结、R47、R46、整流输出负端的VT7的I_b偏流回路，VT7的导通提供了PC5的驱动电流，PC5输出脚变为0电平，将FU故障信号送入CPU，实施停机保护动作。

富士5000G11/P11160kVA变频器的熔断器检测电路如图5-3所示，FU1的串接位置则移在直流回路的储能电容之后，大多变频器的FU1都是在这个位置上，与图5-2相比，本电路能起到对IGBT更好的保护作用。因过电流或短路故障导致FU1熔断后，FU1两端形成左正右负的500V以上的电位差，PC2导通，输出低电平的FU故障信号，送入CPU，变频器保护停机。

图5-3 富士5000G11/P11160kVA变频器熔断器检测电路

616G3-55kW安川变频器熔断器检测电路如图5-4所示，在三相逆变模块中分别串入了FU1、FU2、FU33只熔断器，当逆变功率模块遭受过电流和短路故障时，能起到较好的保护作用。3路FU故障检测电路的供电，取自3路驱动电路的-9.5V电源。其控制原理同上。3路检测信号由Q5、Q20、Q293只光耦合器并联输出至CPU。

FU检测电路的本身故障率并不高。当电源/驱动板与变频器主电路脱离单独检修时，对FU检测电路来说，即相当于FU熔断了，因而在电路板上电后，即报出FU故障，电路处于故障锁定状态，使我们无法展开对其他故障电路的检修。解决方法如下：

在FU熔断、光耦合器有了输入电流通路后，才报出FU故障。那么将光耦合器的输入电流通路截断，即阻断了FU故障的报出。将图5-2～图5-4电路中的光耦合器的输入侧短接，即避免了电源/驱动板脱离主电路时报FU故障。这是在检修工作过程中经常要实施的一个人为措施。(www.xing528.com)

对变频器熔断器故障的检修有如下几种情况：

1）送修变频器，在上电后报出FU故障，往往熔断器已经熔断。其熔断原因多是因负载产生过电流或过电压冲击，致使IGBT损坏，使流过直流母流的电流剧增，造成熔断器熔断。熔断器为快速熔断器，具有过电流时快速熔断的特性，与一般电工电器中常用的熔断器的特性（具有反时限保护特性，能避过载电动机的起动电流，熔断速度与过电流倍数有关系）不太一样。最好能用原型号熔断器更换，如代用，应选用工作参数一致的快速熔断型熔断器。

图5-4 616G3-55kW安川变频器熔断器检测电路

2）FU检测电路的信号端子及连线接触不良时，会误报FU故障，不能开机运行。

3）FU检测电路本身故障，变频器上电后，会误报FU故障，变频器进入故障锁定状态。故障实例2

一台东元INTPBGBA0100AZ 110kVA变频器，上电跳FU故障，查说明书中FU故障代码及相关说明。拆机查看主电路中串有FU1熔断器，检查FU1良好（见图5-2），短接FU故障检测电路中的光耦合器PC5的输入侧时，上电后不跳FU故障，能开机运行。查出为晶体管VT7击穿短路，更换后故障排除。故障实例3

一台616G3-55kW安川变频器，因雷击造成整流和逆变功率模块损坏，将电路板与主电路脱开，检修驱动电路时，上电后，操作面板FU字符闪烁，不能进行相关操作。从电源/驱动板上找到FU故障检测电路（与驱动电路一起），分别将Q5、Q20、Q293只光耦合器的输入侧短接后，上电不跳FU故障。查出驱动电路的故障排除和更换损坏模块后，将Q5、Q20、Q293只光耦合器的输入侧的短接线解除，变频器投入正常运行。