伺服驅(qū)動(dòng)器的過流故障與過電壓故障，伺服驅(qū)動(dòng)器的常見故障維修

　　目前主流的伺服驅(qū)動(dòng)器均采用 數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）作為控制核心，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)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(shè)計(jì)的 驅(qū)動(dòng)電路，IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測(cè)保護(hù)電路，在主回路中還加入軟啟動(dòng)電路，以減小啟動(dòng)過程對(duì)驅(qū)動(dòng)器的沖擊。功率驅(qū)動(dòng)單元首先通過三相全橋整流電路對(duì)輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)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(dòng)三相永磁式同步 交流伺服電機(jī)。功率驅(qū)動(dòng)單元的整個(gè)過程可以簡(jiǎn)單的說就是AC-DC-AC的過程。整流單元（AC-DC）主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮?不控整流電路。

　　隨著伺服系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用，伺服驅(qū)動(dòng)器使用、伺服驅(qū)動(dòng)器調(diào)試、伺服驅(qū)動(dòng)器維修都是伺服驅(qū)動(dòng)器在當(dāng)今比較重要的技術(shù)課題，越來越多工控技術(shù)服務(wù)商對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了技術(shù)深層次研究。

　　驅(qū)動(dòng)器調(diào)試過程過電壓過電流是兩個(gè)比較常見的故障，下面就這兩個(gè)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(diǎn)排除故障，讓設(shè)備能盡早投入運(yùn)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(chǎng)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)器C和D之間電壓高于額定電壓，在過電壓發(fā)生時(shí)，直流母線的儲(chǔ)能電容將被充電，當(dāng)電壓升至760V（此值有些驅(qū)動(dòng)器可調(diào)）左右時(shí)，驅(qū)動(dòng)器過電壓保護(hù)動(dòng)作，第二種情況是檢測(cè)電路出現(xiàn)故障，正常的電壓值被檢測(cè)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(shí)減速時(shí)間過短，電機(jī)受外力影響（風(fēng)機(jī)，牽繩機(jī)）或位能負(fù)載（電梯，起重機(jī)）下放，由于這些原因，使電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速高于驅(qū)動(dòng)器的指令轉(zhuǎn)帶，這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率為負(fù)，其產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為阻礙旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，負(fù)載的動(dòng)能再生成為電能，再生能量經(jīng)IGBT的續(xù)流二極管動(dòng)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(yīng)用調(diào)試中過壓?jiǎn)栴}的解決，由于過電壓產(chǎn)生的原因不同，因而采取的對(duì)策也不相同。對(duì)于在停車過程中產(chǎn)生的過電壓現(xiàn)象，如果對(duì)停車時(shí)間或位置無特殊要求，那么可以采用延長驅(qū)動(dòng)器減速時(shí)間或自由停車的方法來解決。如果對(duì)停車時(shí)間或停車位置有一定的要求，那么可以采用直流制動(dòng)功能或再生制動(dòng)。

　　應(yīng)用調(diào)試中如果直流母線電壓正常，而驅(qū)動(dòng)器報(bào)過壓或欠壓故障，這時(shí)候就是考慮驅(qū)動(dòng)器本身問題，是否檢測(cè)電路哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題而造成，可以對(duì)電壓檢測(cè)電路有針對(duì)性的進(jìn)行檢測(cè)排除。

　　2、過流故障：驅(qū)動(dòng)器的過流故障是最常見也是較復(fù)雜的故障，當(dāng)過流故障發(fā)生時(shí)，驅(qū)動(dòng)器保護(hù)電路會(huì)立即動(dòng)作并停機(jī)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(fù)載發(fā)生突變、輸出短路等各種可能導(dǎo)致過流護(hù)的因素。下面分析驅(qū)動(dòng)器過流故障原因以及提出過流故障處理方法。驅(qū)動(dòng)器過流內(nèi)部電路分析，如圖四是一款典型的IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，14腳監(jiān)視IGBT飽和壓降，當(dāng)腳14檢測(cè)到IGBT集電極上電壓≥7V時(shí)，而不管輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)是否繼續(xù)，11腳輸出都將被強(qiáng)行關(guān)斷。同時(shí)第6腳輸出過流故障信號(hào)給CPU。圖五是另一種過流檢測(cè)電路，用的是比較運(yùn)放電路，當(dāng)通過傳感器檢測(cè)到的電流信號(hào)與一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)作比較，而判斷是否過流。

　　圖五

　　根據(jù)驅(qū)動(dòng)器顯示屏顯示，過流原因有以下幾方面：

　?。?）驅(qū)動(dòng)器工作中過流，即電機(jī)拖動(dòng)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(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象或遇到?jīng)_擊負(fù)載，電動(dòng)機(jī)工作電流突然增加而出現(xiàn)過流。

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

　　c.驅(qū)動(dòng)器本身工作異常，如逆變橋中同一橋臂的兩個(gè)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(dǎo)致在交替過程中，

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

　　同時(shí)導(dǎo)通，使直流電壓的兩極間處于短路狀態(tài)，使驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部電流大增而過流。

　　（2）驅(qū)動(dòng)器升速或降速時(shí)過流。

　　如果負(fù)載的慣性比較大，而驅(qū)動(dòng)器設(shè)定升速時(shí)間或降速時(shí)間太短時(shí)，就會(huì)引起過流。在升速過程中，如果驅(qū)動(dòng)器工作頻率上升太快，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速也迅速上升，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速因負(fù)載慣性比較大而跟不上去，結(jié)果就會(huì)使升速電流太大，引起驅(qū)動(dòng)器過流保護(hù)；在降速過程中，如果驅(qū)動(dòng)器設(shè)定降速時(shí)間太短，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速迅速下降，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子因負(fù)載的慣性大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速仍維持較高的狀態(tài)，這時(shí)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(dòng)器過流保護(hù)。

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

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

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

　　電機(jī)自學(xué)習(xí)參數(shù)及編碼器零位是否正確，都將影響電機(jī)運(yùn)行的電流大小，這些過電流故障當(dāng)外部故障排除后，按復(fù)位按鈕就能復(fù)位，或自動(dòng)復(fù)位，驅(qū)動(dòng)器是正常的。另一種是驅(qū)動(dòng)器接通電源后就顯示過流故障，驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)停止運(yùn)行后，過流故障無法復(fù)位，是假過流故障：因?yàn)轵?qū)動(dòng)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(dòng)器的電流檢測(cè)保護(hù)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(yùn)行不正常等等引起的。修理時(shí)可以從這些環(huán)節(jié)上去檢查、分析和找出故障點(diǎn)。

　　常見故障維修

　　伺服驅(qū)動(dòng)器是用來控制伺服電機(jī)的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)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(duì)伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位，目前是傳動(dòng)技術(shù)的高端產(chǎn)品。以下為伺服驅(qū)動(dòng)器維修的七大方法。

　　1、示波器檢查驅(qū)動(dòng)器的電流監(jiān)控輸出端時(shí)，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(cè)觀察。

　　2、電機(jī)在一個(gè)方向上比另一個(gè)方向跑得快

　?。?） 故障原因：無刷電機(jī)的相位搞錯(cuò)。

　　處理方法：檢測(cè)或查出正確的相位。

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

　　處理方法：將測(cè)試/偏差開關(guān)打在偏差位置。

　?。?） 故障原因：偏差電位器位置不正確。

　　處理方法：重新設(shè)定。

　　3、電機(jī)失速

　?。?） 故障原因：速度反饋的極性搞錯(cuò)。

　　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(dòng)器上可以）

　　b.如使用測(cè)速機(jī)，將驅(qū)動(dòng)器上的TACH+和TACH-對(duì)調(diào)接入。

　　c.如使用編碼器，將驅(qū)動(dòng)器上的ENC A和ENC B對(duì)調(diào)接入。

　　d.如在HALL速度模式下，將驅(qū)動(dòng)器上的HALL-1和HALL-3對(duì)調(diào)，再將Motor-A和Motor-B對(duì)調(diào)接好。

　?。?） 故障原因：編碼器速度反饋時(shí)，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(duì)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)地的。

　　4、LED燈是綠的，但是電機(jī)不動(dòng)

　　（1） 故障原因：一個(gè)或多個(gè)方向的電機(jī)禁止動(dòng)作。

　　處理方法：檢查+INHIBIT 和 –INHIBIT 端口。

　　（2） 故障原因：命令信號(hào)不是對(duì)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)地的。

　　處理方法：將命令信號(hào)地和驅(qū)動(dòng)器信號(hào)地相連。

　　5、上電后，驅(qū)動(dòng)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(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， LED燈閃爍

　?。?） 故障原因：HALL相位錯(cuò)誤。

　　處理方法：檢查電機(jī)相位設(shè)定開關(guān)是否正確。

　?。?） 故障原因：HALL傳感器故障。

　　處理方法：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)檢測(cè)Hall A， Hall B， Hall C的電壓。電壓值應(yīng)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(dòng)器禁止、HALL無效。