1、變頻器的控制端子電路分析與維修變頻器的控制端子電路，也在CPU 主板上，為主板電路內(nèi)容之一。因為與外部控制線路相連接，由外部引入異常電壓造成的故障率也較高，是維修工作中經(jīng)常要接觸到的電路。變頻器的控制端子，以電路性質(zhì)來分，可分為數(shù)字控制端子和模擬控制端子兩大類；以信號的輸入、輸出來分，可分為輸入信號端子和輸出信號端子；以信號性質(zhì)來分，可分為開關(guān)量信號、模塊量信號和脈沖信號三種。下面以海利普HLP-P 型5.5kW 變頻器控制端子電路為例，給出電路分析和維修參考。1、數(shù)字控制端子數(shù)字信號輸入端子 24 P3.7/AD7/PBUS.7 EV12V DOM12G數(shù)字端子控制電源25 P3.6/AD6

2、/PBUS.626 P3.5/AD5/PBUS.527 P3.4/AD4/PBUS.454 P0.6/ACH6/T1CLK/PMODE.253 P0.7/ACH7/T1DIR/PMODE.3L10C71C8 圖1：數(shù)字信號輸入端子電路數(shù)字信號輸入端子電路，一般為光耦合器組成的電路，其特點是光耦合器的輸入、輸出側(cè)需兩路不“共地”的隔離電源，本電路輸入側(cè)供電為12V ，數(shù)字信號的公共端為DOM 端子。由開關(guān)電源輸出的12V ，經(jīng)C8、L10、C71濾波，標(biāo)記為控制電壓EV ；輸出側(cè)采用主板+5V供電。數(shù)字信號輸入端子，可對變頻器完成起動、停止、復(fù)位、多段速運行等控制，各端子作用有固定（出廠時默認(rèn)）

3、的控制功能，本電路都為多功能或稱為編程控制端子，每個端子的控制作用可用參數(shù)靈活設(shè)置。以SPH 端子電路為例，看一下輸入電流是如何產(chǎn)生的。當(dāng)SPH 端子由外部控制電路（開關(guān)元件）與DCM 連接時，形成了EV （控制電源正極）至光電耦合器PC5的輸入側(cè)1腳輸入側(cè)2腳R141外部控制電路DCM （控制電源負(fù)極）的電流通路，PC5因輸入側(cè)二極管得電發(fā)光，輸出側(cè)光敏三極管導(dǎo)通，將低電平的（約為0V ）信號電壓輸入CPU 的24腳；當(dāng)外部控制電路斷開時，PC5輸入電流為零，CPU 的24腳又變?yōu)殪o態(tài)高電平（為5V ）。換言之，輸入信號生效時，CPU 信號輸入腳變?yōu)?V ，無信號輸入時，CPU 信號輸入腳為

4、5V ，輸入信號呈現(xiàn)0和1的數(shù)字邏輯關(guān)系。通過參數(shù)設(shè)置，也可將數(shù)字輸入信號端子，設(shè)置為脈沖信號輸入，如用作對輸入脈沖計數(shù)，以控制轉(zhuǎn)速輸出等。當(dāng)外部控制電路正常，變頻器的相關(guān)控制參數(shù)的設(shè)置也正確時，變頻器對輸入信號不能作出正常反應(yīng)，有可能是輸入端子電路的問題了。先檢查光耦合器輸入側(cè)、輸出側(cè)的供電電源，確定控制電源正常后，再進(jìn)行以下檢查。數(shù)字輸入信號端子電路的檢測也非常方便（仍以SPH 端子電路為例），當(dāng)短接SPH 與DCM 端子時，測量PC5輸入側(cè)的1、2腳應(yīng)有1.2V 電壓值，若此電壓等于12V ，說明光耦合器輸入側(cè)已經(jīng)開路，若為0V （以DCM 為基準(zhǔn)測試點），說明輸入回路有斷路或PC5輸入

5、側(cè)已經(jīng)擊穿損壞。進(jìn)一步檢測當(dāng)PC5為1.2V 時，輸出側(cè)應(yīng)為0V （以+5V電源地為基準(zhǔn)測試點），若仍為+5V，說明PC5輸出測三極管已經(jīng)有開路性損壞。2、數(shù)字控制端子數(shù)字信號輸出端子數(shù)字信號輸出端子有兩種類型，一為開關(guān)量信號輸出端子，輸出繼電器觸點信號（也稱為無源觸點信號），觸點輸出電路形式有很好的電氣隔離度，對外部控制線路的電壓級別和高低，均無要求，可用于外接指示燈、繼電器等，用于運行指示或故障示警。該類輸出觸點有兩組，由CPU 的17、18引腳輸出開關(guān)量信號（5V 或0V ）控制三極管T3、T4的導(dǎo)通和截止，進(jìn)而驅(qū)動繼電器EDQ1和EDQ2的吸合和釋放，控制其觸點作出相應(yīng)動作，本電路的輸

6、出信號內(nèi)容也為可編程設(shè)置。繼電器電源也由+5V提供，其它變頻器一般都是24V 供電的。下圖中的T3、T4三極管工作于開關(guān)狀態(tài)，相當(dāng)于繼電器的一個電源開關(guān)。繼電器兩端并聯(lián)有二極管D26、D27，用于吸收繼電器開斷瞬間感生的反向電壓，以保護(hù)三極管的安全。 EDQ1FBFC FAD27數(shù)字信號輸出端子: P4.1/AD9/PBUS.9 20P4.4/AD12/PBUS.12 17U2/CPUP4.3/AD11/PBUS.11 18KA FB P4.0/AD8/PBUS.8 21DRV圖2：數(shù)字信號輸出端子電路繼電器驅(qū)動電路的三極管，因流通較大驅(qū)動電源，實際檢修中可能會碰到三極管短路或斷路的故障。正常

7、狀態(tài)下，若EDQ1輸出的為運行信號，當(dāng)啟動變頻器時，測T3的基極應(yīng)為4.3V 左右，停止變頻器后，測量T3基極電壓應(yīng)上升為5V ，測量R127的左端，運行和停機時的電壓，應(yīng)分別為0V 和5V 。測量R127的左端電壓變化，可以確定CPU 來的控制信號是否正常，測量T3的基極電壓或發(fā)射結(jié)電壓，可以確定T3是否正常。當(dāng)發(fā)射結(jié)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.7V 時，說明三極管的發(fā)射結(jié)已經(jīng)開路。該電路損壞后，表現(xiàn)為誤輸出故障或運行信號（上電后觸點一直閉合），或不能正常輸出運行或故障信號（應(yīng)該有觸點動作信號輸出時，觸點一直不能閉合）。數(shù)字信號輸出端子的另一電路類型，開路集電極輸出電路，用戶可以外接繼電器轉(zhuǎn)化為觸點信號

8、輸出，因元件參數(shù)限制（光耦合器），對外部控制電路的供電電壓和負(fù)載能力是有限制的，一般外接控制電壓為24V 以內(nèi)，負(fù)載回路電流在100mA 以下。采用開路集電極輸出，輸出常規(guī)開關(guān)量信號是沒有優(yōu)勢的，但其好處是通過參數(shù)設(shè)置，可以實現(xiàn)脈沖信號輸出，如輸出對應(yīng)運轉(zhuǎn)頻率的脈沖信號，可掛接數(shù)字計數(shù)器，顯示運轉(zhuǎn)頻率。其檢修方法同上。3、模擬控制端子模擬信號輸入端子模擬控制信號輸入端子，即是用模擬信號，給出頻率指令，用于控制變頻器的輸出頻率。模擬信號，一般有010V，和0/420mA兩種類型，前者需要一個10V 調(diào)節(jié)電源，一般由變頻器內(nèi)部電路供給，由+10V端子輸出，供外接調(diào)速電位器；后者往往接收來自外部控制

9、儀表的電流信號，用于調(diào)速，或運行于PID 閉環(huán)控制。圖3為+10V調(diào)節(jié)電源的電路。ACML6/L2R121+5V+10模擬信號地 圖3 調(diào)速電源電路這是一個電壓跟隨器的“變形”電路，放大器的9腳引入由R122和R24的分壓值，放大器10腳可看作是一個5V 基準(zhǔn)電壓端，電路兩輸入腳電壓比較輸出的結(jié)果，是使9腳分壓值等于10腳基準(zhǔn)電壓，即R123的左端電壓為10V 時，電路的輸出達(dá)到平衡。電路具有穩(wěn)壓或者說是電壓伺服效果，無論外部負(fù)載電路的負(fù)載如何變化，R123左端的電壓輸出總是（2倍壓）跟蹤于較為穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓，應(yīng)該說，電路的動態(tài)穩(wěn)壓性能，還算比較優(yōu)良。+10V調(diào)節(jié)電源的電路形式，在其它變頻器中

10、還有多種電路形式，如將+15V電壓串聯(lián)一個低壓差7810穩(wěn)壓器，或?qū)㈦娮杞祲骸⒎€(wěn)壓二極管的電路形式，得到10V 輸出，更多的電路形式是采用LM317可調(diào)穩(wěn)壓IC 或TL431基準(zhǔn)電壓源，通過器件電壓基準(zhǔn)端的分壓電阻的取值，得到10V 調(diào)節(jié)電源。該電路由于外部引線的原因，常常會誤引入異常電壓（如交流220V 甚至于雷擊電壓）或使電源端子長時間對模擬信號公共地短路，致使內(nèi)部電路損壞。故障表現(xiàn)外調(diào)速電位器調(diào)速失效，用萬用表測量+10端子，電路為0V 或為一不穩(wěn)定值，可以確定是內(nèi)部10V 調(diào)節(jié)電源電路損壞。常規(guī)修理方法是檢查損壞元件，換新修復(fù)。如修復(fù)時間緊迫，可從主板上15V 電源，加7810穩(wěn)壓塊或

11、采用簡單電阻降壓、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓的電路，應(yīng)急修復(fù)，一般不會影響正常使用。下圖4為模擬信號輸入的實際電路，上部電路為010V電壓（調(diào)速）信號輸入電路，下部電路為0/420mA電流（調(diào)速）信號輸入電路。電路的基本形式也為電壓跟隨器，因為CPU 芯片的電源和輸入/出電壓范圍為05V，輸入010V電壓，先由R115、R114分壓為05V電壓值，再輸入放大器的同相輸入端，從輸出端D23的負(fù)端整流電壓，作05V的跟隨輸出。二極管D22用于輸出電壓最大值嵌位（電路異常輸出時將輸出值嵌位于5.5V ），以保護(hù)CPU 的安全，輸出電路再經(jīng)C 、R 、C 濾波電路濾除干擾，進(jìn)入CPU 引腳，經(jīng)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換，控制

12、頻率輸出。電路輸入信號的電路形式同電壓輸入電路是基本上是一樣的，只是在輸入端與地之間并接了R105、R106兩只串聯(lián)阻值為250的兩只電阻。經(jīng)常有網(wǎng)友問，如何將020mA 電流信號轉(zhuǎn)化為05V電壓信號??？哎，這個轉(zhuǎn)化電路其實簡單得很！這兩只電阻就是將輸入020mA電流信號轉(zhuǎn)化為05V電壓信號的轉(zhuǎn)化電路，020mA電流信號流經(jīng)兩只串聯(lián)電路，在R105的上端，就變?yōu)榱?5V的輸入電壓信號，輸入電流為20mA 時，兩只串聯(lián)電阻上的電壓降為0.02250=5V，這是電流流經(jīng)電阻產(chǎn)生電壓降的原理，從基本的歐姆定律推導(dǎo)而來，毫不出奇的。P.4/ACH4/PMODE.0 58 P.3/ACH3 59 圖4

13、模擬電壓/模擬電流信號輸入端子電路4、模擬控制端子模擬電壓信號輸出端子P6.6/PWM0 77U14 1/4R117輸出R118AM 圖5 模擬電壓信號輸出電路上圖為模擬信號電壓輸出電路，一般規(guī)定輸出值為010V，可外接受10V 指針電壓表頭，用于顯示輸出轉(zhuǎn)速、輸出電壓、輸出電流等監(jiān)控內(nèi)容，至于顯示何種內(nèi)容，根據(jù)用戶需要，可由參數(shù)設(shè)置，因此也稱為可編程模擬電壓輸出端子。雖然輸出端子輸出的電壓經(jīng)以上R 、C 濾波電路處理為較為平穩(wěn)的直流電壓，但CPU 的77腳輸出的卻是PWM 調(diào)寬脈沖信號，CPU 是通過調(diào)節(jié)輸出脈沖寬度的占空比，來調(diào)節(jié)輸出電壓值的。因為是運算放大器直接輸出，又有R120限流的因

14、素存在，電路最大輸出電流能力是有限的，約為幾毫安以內(nèi)。當(dāng)外接負(fù)載過大或輸出端對模擬地公共端短路時，有可能造成運算放大器的損壞，變頻器工作時，測量AM 端子直流電壓值為0V 或較低，檢查損壞元件進(jìn)行修復(fù)。5、RS485通訊端子電路這是一個較為特殊的信號端子，其它信號端子的信號都是單向傳輸?shù)模蜉斎牖蜉敵觯?該信號端子的信號是雙向傳輸?shù)目偩€方式。 +5V R87 4701 P1.3/RXD1 47 P2.7/SCLK1#/BCLK1 70 R86 4701 R85 512 U3 1 2 3 75476B 8 7 6 5 C17 +5V R84 100 C45 C44 R83 100 RS+ RS- P1.2/TXD1 48 4 RS485端端 圖 6 RS485 通訊端子電路 變頻器與變頻器之間，變頻器與 PLC 之間，只有 RS485 通訊方式，接線方式簡潔，只 有兩線，抗干擾性能好，可以遠(yuǎn)距離傳輸，如果以 PLC 作為上位機（主機） ，一般最多與可 32 臺變頻器同時通訊，控制 32 臺變頻器的起、停和調(diào)速，并