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小尼技术课堂——AFE系统软启动电路熔断器损坏故障分析一例

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内容描述
一AFE系统故障，报告故障现象为设备正常运行中电机突然运转异常抖动，不按规定速度运行，系统断电再上电后缓冲电路一相熔断器损坏（如下图-F18）,更换该熔断器再上电此熔断器依旧损坏。

 


初步怀疑是软启动电路短路或SPMD模块硬件损坏，但在对现场软启动电路，Regen模块，Motoring模块主回路以及各保护元件进行初步测量都显示正常；检测变频器输出电缆，发现电机电缆对地绝缘失效，进一步检测发现失效点应该位于电机绕组内。
但是电机绝缘失效是否是此熔断器损坏的直接原因呢？如果不是，那么驱动器系统内部就还存在隐藏的故障点，那就需要对现场多个SPMD模块进行离线检测，工作量很大。
对系统上电时刻主回路拓扑图进行简化（省略IGBT后如下图）并分析，正常情况下电源电流通过Regen模块IGBT反并联的二极管三相整流桥后对电容C1进行充电，上电时刻C1近似短路，由于有R1, R2的存在，虽然V相没有电阻，流过V相的电流是受控的。
 


而一旦电机绕组出现接地故障，假设接地故障点如下图所示，由于此变压器副边中心点是接地的，所以此时电机绕组与变压器副边近似短路，此时如果给缓冲回路上电，假设此时刻V相电压相对与中心点为正，V相电流就会沿着如下图红色线路通过两个二极管形成回路，而此回路上电阻基本为零，F2必然熔断对电路进行保护。而U相，W相由于有电阻限流，熔断器则保持正常。反之如果上电瞬间V相电压相对中心点为负，电流也会通过相对的两个二极管形成回路，造成相同的后果。同理，如果使用的是外加整流桥，并且是类似的三相交流充电回路，也会出现相同的问题。
 


确定此故障原理之后，基本复原现场故障过程，设备在运行过程中发生故障，电机定子绕组接地，此时电机不能正常工作，用户断电后再上电，即造成V相熔断器损坏。
确定故障机理后，断开电机，更换受损熔断器，对系统进行上电，充电电路工作正常，Regen系统工作正常。

 
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