伺服驅(qū)動器的過流故障與過電壓故障，伺服驅(qū)動器的常見故障維修

　　目前主流的伺服驅(qū)動器均采用 數(shù)字信號處理器（DSP）作為控制核心，可以實現(xiàn)比較復雜的控制算法，實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化。功率器件普遍采用以 智能功率模塊（IPM）為核心設計的 驅(qū)動電路，IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動電路，同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路，在主回路中還加入軟啟動電路，以減小啟動過程對驅(qū)動器的沖擊。功率驅(qū)動單元首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進行整流，得到相應的直流電。經(jīng)過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅(qū)動三相永磁式同步 交流伺服電機。功率驅(qū)動單元的整個過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程。整流單元（AC-DC）主要的拓撲電路是三相全橋 不控整流電路。

　　隨著伺服系統(tǒng)的大規(guī)模應用，伺服驅(qū)動器使用、伺服驅(qū)動器調(diào)試、伺服驅(qū)動器維修都是伺服驅(qū)動器在當今比較重要的技術(shù)課題，越來越多工控技術(shù)服務商對伺服驅(qū)動器進行了技術(shù)深層次研究。

　　驅(qū)動器調(diào)試過程過電壓過電流是兩個比較常見的故障，下面就這兩個故障做些分析，更好的幫助調(diào)試人掌握故障的基理及產(chǎn)生的原因，能夠較快的了解故障點排除故障，讓設備能盡早投入運行。

　　1、過電壓故障：這里所指的電壓常指直流母線電壓，圖一是常見市場驅(qū)動器主回路電路，P和N之間的電壓就是直流母線電壓。

　　直流母線電壓的讀取，驅(qū)動器CPU無法讀取很高的電壓，所以必需得通過電路轉(zhuǎn)化將高電壓轉(zhuǎn)化為CPU可以讀取的低電壓，常見的有變壓器輸出讀取法和電阻降壓讀取法，見圖二，圖三。

　　從上述原理圖分析，過電壓產(chǎn)生第一種是種種原因造成的驅(qū)動器C和D之間電壓高于額定電壓，在過電壓發(fā)生時，直流母線的儲能電容將被充電，當電壓升至760V（此值有些驅(qū)動器可調(diào)）左右時，驅(qū)動器過電壓保護動作，第二種情況是檢測電路出現(xiàn)故障，正常的電壓值被檢測電路讀成過電壓或讀成欠電壓。

　　直流母線電壓過高主要有以下原因，第一種輸入電壓過高所致，第二種減速時減速時間過短，電機受外力影響（風機，牽繩機）或位能負載（電梯，起重機）下放，由于這些原因，使電機的實際轉(zhuǎn)速高于驅(qū)動器的指令轉(zhuǎn)帶，這時電機的轉(zhuǎn)差率為負，其產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為阻礙旋轉(zhuǎn)的制動轉(zhuǎn)矩，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，負載的動能再生成為電能，再生能量經(jīng)IGBT的續(xù)流二極管動后給電容器充電，使直流母線電壓上升，這就是再生過電壓，

　　應用調(diào)試中過壓問題的解決，由于過電壓產(chǎn)生的原因不同，因而采取的對策也不相同。對于在停車過程中產(chǎn)生的過電壓現(xiàn)象，如果對停車時間或位置無特殊要求，那么可以采用延長驅(qū)動器減速時間或自由停車的方法來解決。如果對停車時間或停車位置有一定的要求，那么可以采用直流制動功能或再生制動。

　　應用調(diào)試中如果直流母線電壓正常，而驅(qū)動器報過壓或欠壓故障，這時候就是考慮驅(qū)動器本身問題，是否檢測電路哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題而造成，可以對電壓檢測電路有針對性的進行檢測排除。

　　2、過流故障：驅(qū)動器的過流故障是最常見也是較復雜的故障，當過流故障發(fā)生時，驅(qū)動器保護電路會立即動作并停機，同時驅(qū)動器顯示故障代碼或故障類型。大多數(shù)情況下可以根據(jù)驅(qū)動器顯示的故障代碼迅速找到故障原因并排除故障，但也有一些過流故障的原因是多方面的，并不是單一的，而是包含了加速、減速、恒速過流、負載發(fā)生突變、輸出短路等各種可能導致過流護的因素。下面分析驅(qū)動器過流故障原因以及提出過流故障處理方法。驅(qū)動器過流內(nèi)部電路分析，如圖四是一款典型的IGBT驅(qū)動保護電路，14腳監(jiān)視IGBT飽和壓降，當腳14檢測到IGBT集電極上電壓≥7V時，而不管輸入驅(qū)動信號是否繼續(xù)，11腳輸出都將被強行關(guān)斷。同時第6腳輸出過流故障信號給CPU。圖五是另一種過流檢測電路，用的是比較運放電路，當通過傳感器檢測到的電流信號與一標準信號作比較，而判斷是否過流。

　　圖五

　　根據(jù)驅(qū)動器顯示屏顯示，過流原因有以下幾方面：

　?。?）驅(qū)動器工作中過流，即電機拖動系統(tǒng)在工作過程中出現(xiàn)過流，其原因大致有以下幾方面：

　　a.電動機傳動機構(gòu)出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象或遇到?jīng)_擊負載，電動機工作電流突然增加而出現(xiàn)過流。

　　b.驅(qū)動器輸出端短路，如輸出端連接線發(fā)生相互短路，或電動機內(nèi)部短路、接地（電機繞組燒毀、繞組絕緣劣化、電纜破損而引起的短路）等，驅(qū)動器輸出端電流大增而出現(xiàn)過流。

　　c.驅(qū)動器本身工作異常，如逆變橋中同一橋臂的兩個逆變器件在交替的工作中出現(xiàn)不正常。

　　如環(huán)境溫度太高或逆變器元器件老化等原因，使逆變器的參數(shù)發(fā)生變化，導致在交替過程中，

　　一個器件卻還未來得及關(guān)斷，而另一個器件已經(jīng)導通，引起同一個橋臂的上、下兩個器件“

　　同時導通，使直流電壓的兩極間處于短路狀態(tài)，使驅(qū)動器內(nèi)部電流大增而過流。

　?。?）驅(qū)動器升速或降速時過流。

　　如果負載的慣性比較大，而驅(qū)動器設定升速時間或降速時間太短時，就會引起過流。在升速過程中，如果驅(qū)動器工作頻率上升太快，電動機的同步轉(zhuǎn)速也迅速上升，而電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速因負載慣性比較大而跟不上去，結(jié)果就會使升速電流太大，引起驅(qū)動器過流保護；在降速過程中，如果驅(qū)動器設定降速時間太短，電動機的同步轉(zhuǎn)速迅速下降，而電動機轉(zhuǎn)子因負載的慣性大，電動機轉(zhuǎn)速仍維持較高的狀態(tài)，這時轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度太大而產(chǎn)生過流，引起驅(qū)動器過流保護。

　　（3）驅(qū)動器一通電或者一開始運行就出現(xiàn)過流。這種過流保護一般是因驅(qū)動器內(nèi)部故障引起的，如果負載正常，驅(qū)動器還是出現(xiàn)過流保護，大部分是過流檢測電路引起，如電流檢測電路、取樣電阻或傳感器等。

　　驅(qū)動器過流故障的檢查步驟：第一，確定負載是否符合正常運行條件；第二，確定驅(qū)動器自身是否正常；第三，確定驅(qū)動器的設置參數(shù)是否與加減速過程或負載運行的工藝條件匹配；第四，確定驅(qū)動器接線是否正常。

　　過流故障處理方法，驅(qū)動器顯示過流故障，有二種類型：一種是運行過程中出現(xiàn)過流故障顯示；另一種是驅(qū)動器接通電源后就顯示過流故障，或運行停止后仍出現(xiàn)過電流故障顯示，并且不能復位。運行過程中驅(qū)動器出現(xiàn)過流故障顯示，在確認驅(qū)動器運行電流和實際電流相同時，多半是外部原因或設置參數(shù)不合理引起的。例如電動機電纜損壞或電動機線圈相間、對地短路引起的電動機側(cè)端子短路；電動機過負載非常嚴重引起過電流；加速或減速時間設置過短，驅(qū)動器在加速或減速過程中，由于負載電流過大，出現(xiàn)驅(qū)動器過電流顯示等等。

　　電機自學習參數(shù)及編碼器零位是否正確，都將影響電機運行的電流大小，這些過電流故障當外部故障排除后，按復位按鈕就能復位，或自動復位，驅(qū)動器是正常的。另一種是驅(qū)動器接通電源后就顯示過流故障，驅(qū)動器自動停止運行后，過流故障無法復位，是假過流故障：因為驅(qū)動器是在根本沒有輸出電流的狀況下，而顯示過流故障的。這是驅(qū)動器的電流檢測保護電路出了故障：通常是由于電流取樣器件，如取樣電阻、電流互感器及霍爾元件損壞或參數(shù)值改變，放大電路損壞和比較電路運行不正常等等引起的。修理時可以從這些環(huán)節(jié)上去檢查、分析和找出故障點。

　　常見故障維修

　　伺服驅(qū)動器是用來控制伺服電機的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達進行控制，實現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位，目前是傳動技術(shù)的高端產(chǎn)品。以下為伺服驅(qū)動器維修的七大方法。

　　1、示波器檢查驅(qū)動器的電流監(jiān)控輸出端時，發(fā)現(xiàn)它全為噪聲，無法讀出

　　故障原因：電流監(jiān)控輸出端沒有與交流電源相隔離（變壓器）。

　　處理方法：可以用直流電壓表檢測觀察。

　　2、電機在一個方向上比另一個方向跑得快

　?。?） 故障原因：無刷電機的相位搞錯。

　　處理方法：檢測或查出正確的相位。

　?。?） 故障原因：在不用于測試時，測試/偏差開關(guān)打在測試位置。

　　處理方法：將測試/偏差開關(guān)打在偏差位置。

　　（3） 故障原因：偏差電位器位置不正確。

　　處理方法：重新設定。

　　3、電機失速

　　（1） 故障原因：速度反饋的極性搞錯。

　　處理方法：可以嘗試以下方法。

　　a.如果可能，將位置反饋極性開關(guān)打到另一位置。（某些驅(qū)動器上可以）

　　b.如使用測速機，將驅(qū)動器上的TACH+和TACH-對調(diào)接入。

　　c.如使用編碼器，將驅(qū)動器上的ENC A和ENC B對調(diào)接入。

　　d.如在HALL速度模式下，將驅(qū)動器上的HALL-1和HALL-3對調(diào)，再將Motor-A和Motor-B對調(diào)接好。

　?。?） 故障原因：編碼器速度反饋時，編碼器電源失電。

　　處理方法：檢查連接5V編碼器電源。確保該電源能提供足夠的電流。如使用外部電源，確保該電壓是對驅(qū)動器信號地的。

　　4、LED燈是綠的，但是電機不動

　?。?） 故障原因：一個或多個方向的電機禁止動作。

　　處理方法：檢查+INHIBIT 和 –INHIBIT 端口。

　?。?） 故障原因：命令信號不是對驅(qū)動器信號地的。

　　處理方法：將命令信號地和驅(qū)動器信號地相連。

　　5、上電后，驅(qū)動器的LED燈不亮

　　故障原因：供電電壓太低，小于最小電壓值要求。

　　處理方法：檢查并提高供電電壓。

　　6、當電機轉(zhuǎn)動時， LED燈閃爍

　?。?） 故障原因：HALL相位錯誤。

　　處理方法：檢查電機相位設定開關(guān)是否正確。

　　（2） 故障原因：HALL傳感器故障。

　　處理方法：當電機轉(zhuǎn)動時檢測Hall A， Hall B， Hall C的電壓。電壓值應該在5VDC和0之間。

　　7、LED燈始終保持紅色

　　故障原因：存在故障。

　　處理方法：原因： 過壓、欠壓、短路、過熱、驅(qū)動器禁止、HALL無效。