发那科伺服驱动器维修
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发那科伺服驱动器维修-----怎样检测维修驱动模块

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详细介绍

       可先用万用表的电阻档(数字式万用表的二极管档、指针式万用表R*100或R*1档),分别测量R、S、T 3个电源端子对+、—端子之间的电阻值,其他驱动器直流回路正、负端标注为P、N,打开机器外壳后在主电路或电路板上可找到测量点。另外,直流回路的储能电容是个比较显眼的元件,由R、S、T端子直接搭接储能电容的正、负极进行电阻测量,也比较方便。

      R、S、T 3个电源端子对+、-端子之间的电阻值,反映了三相整流电路的好坏,而U、V、W 3个输出端子对+、—端子之前的电阻值,则能基本上反映IGBT模块的好坏。将整流和逆变输出电路简化一下,输入、输出端子与直流回路之间的测量结果便会一目了然。



      VD1~VD6为输入三相整流电路,R为充电电阻,KM为充电接触器。C1、C2为串联储能电容。VD7~VD12为三相逆变电路中6只二极管。IGBT除非在漏电和短路状态能没出电阻变化,对逆变输出电路我们能实际测出的只是6只二极管的正、反电阻值。这样一来,整个驱动器主电路的输入整流和输出逆变电路,相当于两个三相桥式整流电路。

     用数字式万用表测量二极管,将R、S、T搭接红表笔,P(+)端搭接黑表笔,测得的是整流二极管VD1、VD3、VD5的正向压降,为0.5V左右,数值显示为540;如将表笔反接,则所测压降为无穷大。如用指针式万用表,黑表笔搭接R、S、T端,红表笔搭接P(+)端,则显示7KR正向电阻;表笔反接,则显示数百KR。因充电电阻的阻值一般很小,如图3-1所示电路,仅为几欧,小功率机型为几十欧,测量中可将其忽略不计。但测其R、P1正向电阻正常,而R、P(+)之间正向电阻无穷大(或直接测量KM常开触头之间电阻为无穷大),则为充电电阻已经开路了。

      整流电路中VD2、VD4、VD6及U、V、W端子对P(+)、N(-)端子之间的测量,也只能通过测量内部二极管的正反向电阻的情况来大致判定IGBT的好坏。

       需要说明的是,桥式整流电路用的是低频整流二极管模块,正向压降和正向电阻较大,同于一般硅整流二极管。而IGBT上反向并联的6只二极管是调整二极管,正向压降和正向电阻较小,正向压降为0.35V左右,指针式万用表测量正向电阻为4KR左右。

     以上说到对端子电阻的测量只是大致判定IGBT的好坏,尚不能最后认定IGBT就是好的,简易测量后,就对客户说,输出模块是好的,会给自己带来极大的被动,IGBT的好坏还需进一步测量验证。如何检测IGBT的好坏,得首先从IGBT的结构原理入手,找到相应有效的测量方法,如图所以为IGBT等效电路和单、双管模块引脚图。

  

    场效应晶体管有开关速度快、电压控制容易的优点,但也有导通压降大以电压与电流容量小的缺点。而双极型器件恰恰有与其相反的特点,如电流控制容易、导通压降小,功率容量大等,两者复合,正所谓优势互补。IGBT或IGBT模块的由来,即基于此。从结构上看,类似于我们都早已熟悉的复合大管,输出管为一只PNP型晶体管,而激励管是一只场效应晶体管,后者的漏极电流形成了前者的基极电流,放大能力是两管之积。

      单、又管模块常在功率机型中得到应用。大功率机型将其并联作用,以达到扩流的目的,下图为单机模块,将整流与逆变电路集成于一体。另外,有的一体化(集成式)模块,将制动单元和温度检测电路也集成在内。

 

    对主电路测量方法有两种,即在线测量和脱机测量。

1:在线测量

   1)上述测量方式是仅从输入、输出端子对直流回路之间来进行的,是在线测量方法的一种,对整流电路的开路与短路故障则较明显,但对逆变电路还需进一步在线测量以判断好坏。

   2)打开驱动器外壳,将CPU主板和驱动板两块电路板取出,直接测量逆变模块的G1、E1和G2、E2之间的触发端子电阻,都应无穷大。如果驱动板未取下,模块与驱动电路相连接的,则G1、E1触发端子之间往往并接有10KR电阻(大功率机型3KR左右),则正反电阻值均为10KR。有了正反电阻值的偏差,在排除驱动电路的原因后,则证明逆变模块已经损坏。

    3)触发端子的电阻测量也正常,一般情况下认为逆变模块基本上是好的,但此时不能宣布该模块绝对没有问题。

2:脱机测量

   1)此法常用于大功率单、双管和新购进一体驱动模块的测量。

       将单、又管模块脱开电路后,可采用测量场效应晶体管(MOS、FET)的方法来测试该模块。MOSFET的栅-阴极间有一个结电容存在,由此决定了极高的输入阻抗和电荷保持功能。对于IGBT,存在一个G、E极间的结电容和C、E极之间的结构电容,利用其G、E极之间的结电容的充电、电荷保持、放电特性,可有效检测IGBT的好坏。

       方法是将指针式万用表拨到R*10K档,黑表笔接C极,红表笔接E极,此时所测量电阻值近无穷大;搭好表笔不动,用手指将C极与G极碰一下并拿开,指示由无穷大阻值降为200KR左右;过一、二十秒钟后,再测一下C、E极间电阻,仍能维持200KR左右的电阻不变;搭好表笔不动,用手指短接一下G、E极,C、E极之间的电阻又重新变为接近无穷大。

     实际上,用手指碰一下C、G极,是经人体电阻给栅、阴结电容充电,拿开手指后,因此电容无放电回路,故电容上的电荷能保持一段时间。此电容上的充电电压,为正向激励电压,使IGBT出现微导通,C、E极之间的电阻减小;第二次用手指G、E极时,提供了电容的放电通路,随着电荷的泄放,IGBT的激励电压消失,管子变为截止,C、E极之间的电阻又趋于无穷大。手指相当于一个阻值为数KR级的电阻,提供栅阴极结电容充、放电的通路;因IGBT的导通需较高的正向激励电压(10V以上),所以使用指针式万用表R*10K档(此档位内部电池供电为9V或12V),以满足IGBT激励电压的幅度。指针式万用表的电阻档,黑表笔接内部电池的正极,红表笔接内部电池的负极,因而黑表笔为正,红表笔为负。这种测量方法只能采用指针式万用表。

      对触发端子的测量,还可以配合电容表测其容量,以增加判断的准确度。往往功率容量大的模块,两端子间的电容值的电容值也稍大。

2)下面为双管模块CM100DU-24H和SKM75GB128DE及集成式模块FP25R12KE3,用MF47C指针式万用表的R*10K档测量出的数据。

 CM200Y-24模块:主端子C1,C2,E1,E2;触发端子G1,E1,G2,E2;触发后C、E极间电阻为250KR;用电容表200NF档测量触发端子电容为36.7NF,反测为50NF。

  SKM75GB128DE模块:主端子同上,触发后C、E极间电阻为250KR;触发端子电容:正测为4.1NF,反测为12.3NF。

 FP25R12KE3集成模块:也可采用上述方法,触发后为C、E极间电阻为200KR左右;触发端子电容正测为6.9NF,反测为10.1NF.

  脱机测量得出的结果,基本上可判定IGBT的好坏,但仍不是绝对的。

  在线测量或脱机测量之后的上电测量,才能最后确定模块的好坏。上电后先空载测量三相输出电压,其中不含直流成分,三相电压平衡后,再带上一定负载,一般达到5A以上负载电路,逆变模块导通、内阻变大的故障便能暴露出来。
















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