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维修笔记--伺服驱动器超温报警

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发表于 2020-9-16 14:15:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 风声1923 于 2020-9-16 14:16 编辑

最近又有一台出故障伺服驱动器落在手上,周末抽空检查了下,和大家分享下维修笔记。 以后内循环了,要修的东西会越来越多,也算个副业。
故障现象:
   故障的伺服驱动器送到手中,客户描述是运行过程偶发性过电流报警,用在一个比较老旧的系统上,并无故障数据记录功能。更换备件后恢复正常,所以基本锁定是换下来的驱动器的故障。


故障排查:
1、 先用调试软件连接驱动器看看,一般都会有故障日志,果然,找到Heatsink overtemperature(散热片超温) 和 Output stage fault(输出单元故障) 两个历史故障信息,这和客户描述的有差异,这也是个坑,客户的话不能全信,还是要看数据。


2、 猜测可能的原因:(1)超温,排除外部负载的原因,是不是IGBT的门极驱动信号有问题?让IGBT工作在线性放大区的时间过长,导致了异常温升;(2)DC/DC稳压电源用了很多电解电容,电源不稳定导致误触发?(3)散热是否异常,风扇不转了?


3、 检查猜测(1)IGBT的门极驱动信号有问题?手上只有驱动器,没有电机,只能拿出自己的DSP开发板,强行把脉冲信号串入IGBT门极驱动电路的光耦上了,给DC母线通上24V直流,电机输出用电阻代替。让IGBT运行起来,用示波器看波形,得到曲线:

图中黄色曲线是IGBT打开后输出到外接电阻与母线负极之间的电压,蓝色曲线是IGBT门极电压。
蓝色曲线上升阶段是门极电容Cge充电过程,到达时刻1时,IGBT打开。打开过程集电极和发射极间的电压下降,此时,门极驱动回路不再给门极电容充电,而是给集电极和门极间的寄生电容Ccg充电,门极电压Vge不再变化,形成所谓的“米勒平台”,既蓝色曲线阶段2IGBT的输出电压也出现一个斜坡线性区。等Ccg充满,再继续给门极电容Cge充电,电压缓慢上升,直到IGBT完全打开,既阶段3

第一个IGBT的测试结果出来,对比IGBT  datasheet上的打开和关断时间,时间长了约5倍,但门极电阻和测试电流电压都不一样,还不好判断是否正常。后面测试了全部六个回路,得到的结果都一致,基本可以判断IGBT及其驱动回路是正常的,并没有过久地工作在线性放大区。


4、 检查猜测(2)DC/DC稳压电源不稳定导致误触发?让IGBT像上面那样正常工作起来,检查各个开关稳压、线性稳压电路的输出是否稳定,用示波器看,万用表采样太慢了。检查下来,并无异常。只是发现有新焊接的痕迹,其中一个线性稳压芯片被更换过。估计客户找人修理过,故障没解决。


5、 检查猜测(3)散热是否异常,风扇不转了?通电测试并未发现风扇异常,一时也没了办法。想到被人修理过,IGBT是否拆过?检查一下,发现IGBT边缘并没有明显挤出的导热硅胶,拆下来看,发现硅胶已明显干燥硬化,且拆下过程并没用多大力,可能是之前维修的拆下来,又没有重新抹硅胶,导致IGBT散热不良,引发超温报警。



故障原因:
IGBT导热硅胶干燥硬化,导致散热不良,引发超温报警。


处理措施:
重新抹上导热硅胶,看后期试运行结果。





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发表于 2020-9-16 14:56:28 | 显示全部楼层
真的很厉害了,就是所谓的朗朗上口了,紧缺时代,这是无敌财富,

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八爷过奖了,只是雕虫小技,理想工作还是弄模型。  发表于 2020-9-16 14:59
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发表于 2020-9-16 15:41:18 | 显示全部楼层
本帖最后由 金色的糍粑 于 2020-9-16 15:42 编辑

有个问题,在刚到达米勒平台的时候,就是时刻1,负载两端的电压有很大的slew rate,这个波形和一般情况下的波形有一丝不同,下图是 负载为感性元件情况下的负载两端波形和门级电压波形,蓝色为门电压


我的观点是:这是因为负载接的是电阻,不是感性元件,使得当门极电压超过阈值电压时,IGBT两端电压没有被续流二极管钳住,两端电压完全由Vge,负载R和跨导g决定,就是工作在放大区,结果就是该瞬间电压突变。

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感性负载,导通过程中管子开通的电流会叠加相同桥臂二极管的反向恢复电流  发表于 2020-9-16 18:24
导通过程,跟续流二极管关系倒不大,并没有反向的电压产生。  发表于 2020-9-16 16:08
我同意大虾的观点,上升曲线的不同只是阻性和感性负载的区别,感性负载导通瞬间电流无法突变,阻抗大,就形成你图中曲线的缓慢上升的过程。  发表于 2020-9-16 16:07
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发表于 2020-9-16 18:25:58 | 显示全部楼层
大侠,这种变频器短路保护是怎么做的?抗饱和吗?谢谢!

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估计是光耦自带的保护,印象里Lem反应也不太快  发表于 2020-9-16 20:10
用的是LEM的霍尔电流检测传感器,国内的倒是用康铜电阻采样的多。  发表于 2020-9-16 19:04
霍尔检测?电阻采样?电压反应不过来啊,一般Igbt就能抗10us短路  发表于 2020-9-16 18:54
CPU和门极驱动电路间还有一个现场编程阵列,用来防止上下臂导通的。  发表于 2020-9-16 18:50
每相输出都有电流检测,可以通过电流来判断输出短路。上下臂导通故障,我没找到其他检测电路,估计是通过母线电压来监测。  发表于 2020-9-16 18:48
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发表于 2020-9-16 18:33:16 | 显示全部楼层
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发表于 2020-9-17 17:18:05 | 显示全部楼层
大侠可以的
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发表于 2020-9-18 11:00:02 | 显示全部楼层
就跟大医院会诊一个模式的,只不过大侠一人完成了,好厉害!
书中横卧着整个过去的灵魂,书中深埋着整个未来的萌芽。
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发表于 2020-9-18 17:58:25 | 显示全部楼层
一般过温大部分是散热出问题 散热片积尘太多,这个导热硅脂都变黑了,估计不是原厂返修,正常的都得用工装 厚度涂抹均匀,空置好长时间的
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