长沙浏阳汇川变频器维修

变频器的控制端子电路分析与维修

变频器的控制端子电路，也在cpu主板上，为主板电路内容之一。因为与外部控制线路相连接，由外部引入异常电压造成的故障率也较高，是维修工作中经常要接触到的电路。

变频器的控制端子，以电路性质来分，可分为数字控制端子和模拟控制端子两大类；以信号的输入、输出来分，可分为输入信号端子和输出信号端子；以信号性质来分，可分为开关量信号、模块量信号和脉冲信号三种。下面以海利普hlp-p型5.5kw变频器控制端子电路为例，给出电路分析和维修参考。

1、数字控制端子——数字信号输入端子

图1：数字信号输入端子电路

数字信号输入端子电路，一般为光耦合器组成的电路，其特点是光耦合器的输入、输出侧需两路不“共地”的隔离电源，本电路输入侧供电为12v，数字信号的公共端为dom端子。由开关电源输出的12v，经c8、l10、c71滤波，标记为控制电压ev；输出侧采用主板+5v供电。

数字信号输入端子，可对变频器完成起动、停止、复位、多段速运行等控制，各端子作用有固定（出厂时默认）的控制功能，本电路都为多功能或称为编程控制端子，每个端子的控制作用可用参数灵活设置。 

以sph端子电路为例，看一下输入电流是如何产生的。当sph端子由外部控制电路（开关元件）与dcm连接时，形成了ev（控制电源正极）至光电耦合器pc5的输入侧1脚→输入侧2脚→r141→外部控制电路→dcm（控制电源负极）的电流通路，pc5因输入侧二极管得电发光，输出侧光敏三极管导通，将低电平的（约为0v）信号电压输入cpu的24脚；当外部控制电路断开时，pc5输入电流为零，cpu的24脚又变为静态高电平（为5v）。换言之，输入信号生效时，cpu信号输入脚变为0v，无信号输入时，cpu信号输入脚为5v，输入信号呈现0和1的数字逻辑关系。

通过参数设置，也可将数字输入信号端子，设置为脉冲信号输入，如用作对输入脉冲计数，以控制转速输出等。

  当外部控制电路正常，变频器的相关控制参数的设置也正确时，变频器对输入信号不能作出正常反应，有可能是输入端子电路的问题了。先检查光耦合器输入侧、输出侧的供电电源，确定控制电源正常后，再进行以下检查。

数字输入信号端子电路的检测也非常方便（仍以sph端子电路为例），当短接sph与dcm端子时，测量pc5输入侧的1、2脚应有1.2v电压值，若此电压等于12v，说明光耦合器输入侧已经开路，若为0v（以dcm为基准测试点），说明输入回路有断路或pc5输入侧已经击穿损坏。进一步检测当pc5为1.2v时，输出侧应为0v（以+5v电源地为基准测试点），若仍为+5v，说明pc5输出测三极管已经有开路性损坏。

2、数字控制端子——数字信号输出端子

数字信号输出端子有两种类型，一为开关量信号输出端子，输出继电器触点信号（也称为无源触点信号），触点输出电路形式有很好的电气隔离度，对外部控制线路的电压级别和高低，均无要求，可用于外接指示灯、继电器等，用于运行指示或故障示警。该类输出触点有两组，由cpu的17、18引脚输出开关量信号（5v或0v）控制三极管t3、t4的导通和截止，进而驱动继电器edq1和edq2的吸合和释放，控制其触点作出相应动作，本电路的输出信号内容也为可编程设置。继电器电源也由+5v提供，其它变频器一般都是24v供电的。下图中的t3、t4三极管工作于开关状态，相当于继电器的一个电源开关。继电器两端并联有二极管d26、d27，用于吸收继电器开断瞬间感生的反向电压，以保护三极管的安全。

图2：数字信号输出端子电路

继电器驱动电路的三极管，因流通较大驱动电源，实际检修中可能会碰到三极管短路或断路的故障。正常状态下，若edq1输出的为运行信号，当启动变频器时，测t3的基极应为4.3v左右，停止变频器后，测量t3基极电压应上升为5v，测量r127的左端，运行和停机时的电压，应分别为0v和5v。测量r127的左端电压变化，可以确定cpu来的控制信号是否正常，测量t3的基极电压或发射结电压，可以确定t3是否正常。当发射结电压远远大于0.7v时，说明三极管的发射结已经开路。该电路损坏后，表现为误输出故障或运行信号（上电后触点一直闭合），或不能正常输出运行或故障信号（应该有触点动作信号输出时，触点一直不能闭合）。

数字信号输出端子的另一电路类型，开路集电极输出电路，用户可以外接继电器转化为触点信号输出，因元件参数限制（光耦合器），对外部控制电路的供电电压和负载能力是有限制的，一般外接控制电压为24v以内，负载回路电流在100ma以下。采用开路集电极输出，输出常规开关量信号是没有优势的，但其好处是通过参数设置，可以实现脉冲信号输出，如输出对应运转频率的脉冲信号，可挂接数字计数器，显示运转频率。其检修方法同上。

3、模拟控制端子——模拟信号输入端子

  模拟控制信号输入端子，即是用模拟信号，给出频率指令，用于控制变频器的输出频率。模拟信号，一般有0~10v，和0/4~20ma两种类型，前者需要一个10v调节电源，一般由变频器内部电路供给，由+10v端子输出，供外接调速电位器；后者往往接收来自外部控制仪表的电流信号，用于调速，或运行于pid闭环控制。图3为+10v调节电源的电路。

图3 调速电源电路

这是一个电压跟随器的“变形”电路，放大器的9脚引入由r122和r24的分压值，放大器10脚可看作是一个5v基准电压端，电路两输入脚电压比较输出的结果，是使9脚分压值等于10脚基准电压，即r123的左端电压为10v时，电路的输出达到平衡。电路具有稳压或者说是电压伺服效果，无论外部负载电路的负载如何变化，r123左端的电压输出总是（2倍压）跟踪于较为稳定的基准电压，应该说，电路的动态稳压性能，还算比较优良。

+10v调节电源的电路形式，在其它变频器中还有多种电路形式，如将+15v电压串联一个低压差7810稳压器，或将电阻降压、稳压二极管的电路形式，得到10v输出，更多的电路形式是采用lm317可调稳压ic或tl431基准电压源，通过器件电压基准端的分压电阻的取值，得到10v调节电源。

该电路由于外部引线的原因，常常会误引入异常电压（如交流220v甚至于雷击电压）或使电源端子长时间对模拟信号公共地短路，致使内部电路损坏。故障表现外调速电位器调速失效，用万用表测量+10端子，电路为0v或为一不稳定值，可以确定是内部10v调节电源电路损坏。

常规修理方法是检查损坏元件，换新修复。如修复时间紧迫，可从主板上15v电源，加7810稳压块或采用简单电阻降压、稳压二极管稳压的电路，应急修复，一般不会影响正常使用。

下图4为模拟信号输入的实际电路，上部电路为0~10v电压（调速）信号输入电路，下部电路为0/4~20ma电流（调速）信号输入电路。电路的基本形式也为电压跟随器，因为cpu芯片的电源和输入/出电压范围为0~5v，输入0~10v电压，先由r115、r114分压为0~5v电压值，再输入放大器的同相输入端，从输出端d23的负端整流电压，作0~5v的跟随输出。二极管d22用于输出电压大值嵌位（电路异常输出时将输出值嵌位于5.5v），以保护cpu的安全，输出电路再经c、r、c滤波电路滤除干扰，进入cpu引脚，经内部a/d转换，控制频率输出。

电路输入信号的电路形式同电压输入电路是基本上是一样的，只是在输入端与地之间并接了r105、r106两只串联阻值为250Ω的两只电阻。经常有网友问，如何将0~20ma电流信号转化为0~5v电压信号啊？哎，这个转化电路其实简单得很！这两只电阻就是将输入0~20ma电流信号转化为0~5v电压信号的转化电路，0~20ma电流信号流经两只串联电路，在r105的上端，就变为了0~5v的输入电压信号，输入电流为20ma时，两只串联电阻上的电压降为0.02×250=5v，这是电流流经电阻产生电压降的原理，从基本的欧姆定律推导而来，毫不出奇的。

图4 模拟电压/模拟电流信号输入端子电路

   4、模拟控制端子——模拟电压信号输出端子

上图为模拟信号电压输出电路，一般规定输出值为0~10v，可外接受10v指针电压表头，用于显示输出转速、输出电压、输出电流等监控内容，至于显示何种内容，根据用户需要，可由参数设置，因此也称为可编程模拟电压输出端子。

虽然输出端子输出的电压经以上r、c滤波电路处理为较为平稳的直流电压，但cpu的77脚输出的却是pwm调宽脉冲信号，cpu是通过调节输出脉冲宽度的占空比，来调节输出电压值的。因为是运算放大器直接输出，又有r120限流的因素存在，电路大输出电流能力是有限的，约为几毫安以内。

当外接负载过大或输出端对模拟地公共端短路时，有可能造成运算放大器的损坏，变频器工作时，测量am端子直流电压值为0v或较低，检查损坏元件进行修复。

5、rs485通讯端子电路

这是一个较为特殊的信号端子，其它信号端子的信号都是单向传输的，或输入或输出，该信号端子的信号是双向传输的总线方式。

变频器与变频器之间，变频器与plc之间，只有rs485通讯方式，接线方式简洁，只有两线，抗干扰性能好，可以远距离传输，如果以plc作为上位机（主机），一般多与可32台变频器同时通讯，控制32台变频器的起、停和调速，并上传变频器的运行或故障数据。一般采用半双工通讯方式，可以由通讯端口向变频器下传控制指令，也可以将变频器运行状态上传至上位机。

rs485通讯，牵扯到通讯参数的设置，和通讯程序的编写等内容，在此不予赘述了。

变频器的控制端子，上文所述，已经近于包含了所有的内容。其它变频器的电路，与上述电路相比，是比较相似的，或者可说是大同小异的。由此文，可以管见变频器控制端子电路的概貌，希望本文对大家能有点用处。