接地故障信号处理电路设计方案

图7-14 接地故障信号处理电路

小李：接地故障的检测是比较三相电流的大小吗？零序电流互感器的原理是采集剩余电流作为动作信号。接地故障检测，也是这个原理吗？

咸工：不太一样的。接地故障处理电路由反相求和（加法器）电路、窗口电压比较器（迟滞电压比较器）电路，和由Q4晶体管组成的电平转换电路构成。

由J1端子排的3、1、4脚引入的UI、VI、WI电流检测信号输入U2的5/6/7脚放大器和外围电路组成的反相求和电路，在输出三相电流平衡时，由R198、R199、R200形成“中性点”的电压接近0V，DU2的输出端7脚接近0V，后级U4维持原输出状态不变（1、7脚电压为15V高电平），晶体管Q4基极偏流为零，处于截止状态，U7（MCU器件）的75脚输入信号为由R208限流引入经D19钳位后的5.6V高电平信号，MCU判断无接地短路故障产生，变频器正常运行。

当因负载电动机绕组的单相接地故障（或其他原因），导致三相电流不平衡度上升至一定程度时，UI、VI、WI相加出现信号电压差，U2的7脚输入电压值高于0.9V或低于-1.05V时，U4窗口电压比较器的输出端1脚或7脚内部放大管导通，由15V高电平变为-15V低电平，Q4产生基极偏流而饱和导通，发射极电平变为0V低电平，二极管D54反偏截止，U7的75脚的5.6V高电平信号变为0V，MCU判断产生接地故障信号，变频器报警并停机保护。

接地故障信号处理电路的故障表现：(www.xing528.com)

1）上电后。若因检测电路本身故障原因，上电后，接地故障信号即存在，表现为U7的75脚输入0V低电平，面板显示“HPF.1”故障代码，意为“控制器硬件电路异常”。注意！有时变频器在上电后，可能会报出一个在变频器使用说明书中无法查到的故障代码，（试分析）意为“控制电路有异常故障信号存在”，提示厂家售后服务人员检查检测电路部分。但对一般（未接受厂家技术培训的）维修人员而言，上电后遇到这种查不到代码意义的报警现象，往往是一头雾水，不知所措了。对此类现象，检修的重点是检测各个检测电路的输出端，看是否有错误的故障报警信号存在，解除检测电路的误报警后，故障也就随之修复了。

2）运行中。有接地故障信号输出时，面板显示“GFF”（接地故障）代码。

电流检测电路的模拟信号处理电路的故障检测和判断：

1）在待机状态，确定电路的静态工作点是否正常。U2的5/6/7脚电路为线性放大器，3个引脚的静态电压值均为0V；U4的两组比较器电路处于非线性放大区，两个引脚之间有较大的电压差，并且输出状态为15V高电平状态；Q4接成电压跟随器（也称射极输出器）电路，发射结输出电压状态是跟随于基极电压状态的，也是一个同相放大器。测量静态电压值与标注值有较大差异，则检查故障原因使其恢复为正常值。

2）变频器上电后显示不明意义的故障代码，不接收运行信号。变频器上电即显示某一（报警）代码，复位操作无效，拒绝接收起动信号，但可以进行参数设置等操作，说明MCU在上电自检过程中发现有危险故障信号存在（因检测电路异常可能导致运行危险），给出警示，并拒绝起动操作。发现不明意义的报警代码，暂且将其假定为某一故障报警信号，检查电流、电压、温度、IGBT管压降检测等检测电路，确定是否有故障报警信号输出。若存在报警信号输出，屏蔽报警信号后，变频器显示正常，则修复检测电路的误报警故障；发现报警信号存在屏蔽无效，或未发现报警信号的存在，就要考虑其他方面的原因了。