变频器控制端子电路的原理及检修方法

多数变频器产品，数字控制信号是由光耦合器传输的，以实现输入、输出间不同电位的隔离和提高抗干扰效果。实际应用中，因光耦合器的隔离作用，当控制端子误接入危险电压，如交流220V时，甚至从控制线引入雷击时，有时只是将光耦合器输入侧电路烧毁，而CPU得以免遭损坏。

图7-10 英威腾变频器G9/P9机型CPU主板电路之二：数字控制端子

本机电路数字控制端子电路（见图7-10）较为典型，光耦合器输入侧的24V供电，与输出侧5V供电，是相互隔离的。端子24V∗控制电源是由开关电源输出的24V，经L1（实为一只电阻元件）引出到控制端子的。当S1～S6任一控制端子与公共端COM相接时，即形成了光耦合器输入电流的通路，其输出侧即将一个低电平信号输入CPU的引脚。

数字信号输出端子：由CPU的2脚和74脚输出两路变频器的状态信号（可编程输出信号），控制晶体管VT3、VT4的导通，从而驱动K1、K2两只继电器，继电器触点连接到输出端子，输出触点型开关信号。有的电路采用开路集电极输出电路，可以输出表征输出频率的频率信号，供外接频率表显示与监控输出频率。

图7-11右侧电路的S0～S34个焊口电路，为厂家调整之用，为见出CPU电路的全貌，也一并画出了。出厂时已将S0、S1、S23个焊口短接，代换主板时，要注意此处。先不要管它们的功能和作用。

图7-11 英威腾变频器G9/P9机型CPU主板电路之三：模拟信号端子电路

图7-11左侧即为控制端子的模拟信号端子电路，有两路输入和一路输出信号。模拟信号端子也需要一路控制电源，一般为10V，供外接频率调整电位器取用。此10V端子电压是由开关电源输出的24V电源经U9（LM317L）三端集成稳压器稳压成10V接至FS端子的，U9的输出电压值取决于R34与R46的比值。

变频器由控制端子输入的频率指令信号，一般有0～5V、0～10V、0～20mA、4～20mA等几种信号格式，选取何种输入信号，除采用参数设置外，还可用插片选择（见图7-11中的J3插片）。本机电路有0～10V、和0～20mA两种可选输入方式。

FV端子为0～10V电压/频率指令信号输入，先由R17、R18分压成5V，经VD15钳位（将输入信号钳位于-0.5～5.5V之间，以保护后续电路不受危险电压的冲击）、C26滤除干扰，再由U23（LF347a）运放电路接成的跟随器处理后输入CPU的50脚。FI端子为0～20mA电流/频率指令输入端。当选择电流信号输入时，据说明书说明，应将J3插片短接。这样一来，FI端子与电源地之间接入了R172、R173两只串联电路，其串联阻值为250Ω，将输入0～20mA电流信号转化为0～5V的电压信号。因而FV、FI两个信号处理电路，实质上都是处理的0～5V电压信号。该路信号也由电压跟随器处理后，输入CPU的49脚。

AM端子为频率表输出信号，在说明书中该端子被定义为模拟量监控。从CPU的65脚输出代表输出频率的PWM调宽脉冲，经LF347内部两级放大器进行幅度放大，R176、C57滤波成0～10V的直流电压，供外接量程为DC10V的频率刻度表，监控运行变频器的运行频率。电路即是放大器，又是低通滤波器，对CPU输出的PMW脉冲信号进行了简单的数/模变换，从而输出0～10V的模拟电压信号。

1）对变频器控制端子电路的检修：

故障特征：

不接受输入信号，一是控制参数设置不对，需调出相关控制参数对照修改，二是端子内部电路损坏，输入信号不能传输给CPU；控制失灵，变频器上电后即运行，按某一固定频率或全速运行，频率不可控。为控制端子内部电路损坏。

2）对数字控制端子的检查：

首先检查24V控制电源是否正常，因为开关量由信号控制，检测电路电位状态，即可方便判断电路故障。输入信号电路，可检测光耦合器的输入、输出侧两引脚之间的电压值，判断电路好坏。静态时，输入侧两引脚电压值为0V，有输入信号时，电压变为1.3V左右；输出侧两引脚之间电压值，静态时为5V，有信号输入时，变为0V。数字信号输出电路，可测量CPU输出引脚的电压变化及控制晶体管C、E极间电压变化和控制继电器线圈两端电压的变化，从而明确判断故障所在。

3）对模拟控制端子的检查：

首先检查电源端子输出电压（10V）是否正常。模拟端子多采用运放电路，先确定供电电源是否正常，再检测运放电路两个输入端和输出端之间的电位关系，可明确判断电路是否处于正常或故障状态。如电压跟随器电路的输出电路跟踪于同相端输入电压，两者电压值应相等，如不等，即为故障。(www.xing528.com)

故障实例5

接手一台15kW的伟创变频器，雷击损坏的。主板与驱动板均受雷击冲击，但幸而逆变功率模块与CPU都无损坏。

检修方法

1）控制端子10V电压为0V，无输出。此电压由开关电源的15V经稳压电路LM317（八脚贴片IC）稳压取得，手头一时没有LM317贴片IC，用一只100Ω电阻和一只10V稳压管代用修复。

2）电压检测电路中LF347贴片IC（四运放集成电路）损坏，用贴片LM324直接代用，各引脚功能一致。

3）控制充电继电器的贴片晶体管损坏，用塑封直插型晶体管D887代换。

雷击故障全部修复。试机正常。

故障实例6

一台英威腾G9型18.5kW变频器，运转指令和频率指令均设为控制端子，运行频率用FV端子控制。当S1、COM端子闭合后，变频器起动运行，但一直运行于全速50Hz，外接电位器调整失灵。后将外接电位器拆除，变频器还是运行于全速状态。CPU的50脚电压为5.5V，说明CPU已经接受到最高频率指令信号，故运行于全速状态，测量U23（LF347）的输出脚7脚电压为14V，判断U23损坏，更换后故障排除。因U23内部运放电路的输出级对供电正端短路，使CPU相关引脚误输入全速运行指令，因而起动后，即运行于全速状态。

故障实例7

一台7300PA 22kW东元变频器，运转指令和频率指令均用端子控制。但运行后，出现频率不可调，变频器运行于45Hz一个频率点上。将调速电位器拆除后，还是如此。判断故障在模拟信号控制端子的内部电路。

检查控制端子模拟信号电路，输入到CPU相关引脚的频率指令电压（VIN和AIN）都为0V，没有什么异常状况，但变频器的频率指令是从何处得到的呢？

想到是不是控制参数设置不当所致呢？调出变频器的相关运行控制参数，与说明书逐一对照，不禁恍然大悟：发现运行模式已被修改为PID（恒压供水控制）运行模式，变频器的起停由端子控制，目标值设定为面板数字给定，反馈值由AIN电流信号给定，而上限频率已被设为45Hz。

因变频器运行于PID工作模式下，AIN电流信号（压力反馈信号）无输入，使CPU误以为管网压力极小，故在PID模式控制下，加大输出频率一直到所设定的上限频率。

变频器的模拟信号端子电路无故障，纯为参数调整不当所致。

修改控制参数，将PID功能取消，设置为端子起停与频率控制。变频器运行恢复正常。

后来向用户落实此事，原来生产车间新调进一名维修电工，出于对变频器的好奇，将相关工作参数“调整了一通”，结果变频器就出现了“高速运行不受控制的故障”。

教训：变频器有些故障，不一定是硬件电路所导致，与参数设置大有关系，用户输入什么指令，变频器就依据什么指令干活，“故障”是人为调整所致。