散热设计是整个结构设计的***,也是关乎整机性能的关键。散热形式分为三种:自冷、风冷和水冷。合康变频器通常采用风冷散热,一般要设计***的散热风道(***风道指风所经过的通道与整机其它部件相隔离)。风机安放在进风端是吹风方式,安放在出风口为抽风方式。两种方式可按实际情况灵活选用。合康变频主要通过散热器的优化和风道的优化来实现变频器散热系统的优化设计。
(一)散热器的优化
合康变频使用的散热器以型材散热器和插片式散热器为主。小功率变频器一般选择型材散热器。型材散热器采用压注法可以将散热片做成多种立体形状,散热片可根据需求做成各种复杂形状,因工艺简单而被广泛采用。
大功率变频器一般采用插片式散热器。由于大功率变频器发热相对严重,插片散热器的散热片细长比较型材散热器可高60倍以上,在相同体积内散热面积可以大大增加,提高散热效果,且散热片可选用不同材质制作。缺点是利用导热膏和焊锡结合散热片会存在介面阻抗问题,从而影响散热。
上述两种散热器的设计优化可以通过散热器大小、基板厚度、散热片间距等参数来实现。
散热片的基板厚度对提高散热片的效率有很大影响,基板足够厚够厚才能保证足量的热能顺利传到所有的散热片。但底部太厚会造成材料的浪费和热累积,从而导致热传能力下降。好的基板设计必须保证厚度由热源部分向边缘部份渐薄,才可使散热片由热源部分吸热,然后向周围较薄的部分迅速传递。合康变频通过热仿真软件对变频器进行热分析,如图1,通过图中温度和流场的显示来了解温度分布和风速大小,根据温升结果来判断该散热器是否能满足散热需求。如果分析结果显示模块温升过高,则可以通过改变散热器大小、基板厚度和散热片间距等参数设计***优的散热器,使散热器满足散热需求,提高整机运行的性能,避免散热器反复打样。

图1散热器温度分布和风速大小
(二)风道的优化

如图2所示,变频器风道设计一般采用吹风和抽风两种设计方式。
图2变频器抽风(左)和吹风(右)方式
如图3所示,合康变频器在风扇出风口和散热器之间加了一块导风板,风扇吹出来的风会沿着导风板均匀的进入散热器,提高了风扇的利用率。通过风道的优化,提高散热器换热能力,可缩小散热器的尺寸,让机箱尺寸整体减小,降低了变频器的生产成本。
1、OC报警:键盘面板LCD显示:加、减、恒速时过电流。
对于短时间大电流的OC报警,一般情况下是驱动板的电流检测回路出了问题,模块也可能已受到冲击(损坏),有可能复位后继续出现故障,产生的原因基本是以下几种情况:电机电缆过长、电缆选型临界造成的输出漏电流过大或输出电缆接头松动和电缆受损造成的负载电流升高时产生的电弧效应。
小容量(7.5G11以下)变频器的24V风扇电源短路时也会造成OC3报警,此时主板上的24V风扇电源会损坏,主板其它功能正常。若出现“1、OC2”报警且不能复位或一上电就显示“OC3”报警,则可能是主板出了问题;若一按RUN键就显示“OC3”报警,则是驱动板坏了。
2、OLU报警:键盘面板LCD显示:变频器过负载。
当G/P9系列变频器出现此报警时可通过三种方法解决:首先修改一下“转矩提升”、“加减速时间”和“节能运行”的参数设置;其次用卡表测量变频器的输出是否真正过大;***后用示波器观察主板左上角检测点的输出来判断主板是否已经损坏。
3、OU1报警:键盘面板LCD显示:加速时过电压。
当通用变频器出现“OU”报警时,首先应考虑电缆是否太长、绝缘是否老化,直流中间环节的电解电容是否损坏,同时针对大惯量负载可以考虑做一下电机的在线自整定。另外在启动时用万用表测量一下中间直流环节电压,若测量仪表显示电压与操作面板LCD显示电压不同,则主板的检测电路有故障,需更换主板。当直流母线电压高于780VDC时,变频器做OU报警;当低于350VDC时,变频器做欠压LU报警。
4、LU报警:键盘面板LCD显示:欠电压。
如果设备经常“LU欠电压”报警,则可考虑将变频器的参数初始化(H03设成1后确认),然后提高变频器的载波频率(参数F26)。若E9设备LU欠电压报警且不能复位,则是(电源)驱动板出了问题。
5、EF报警:键盘面板LCD显示:对地短路故障。
G/P9系列变频器出现此报警时可能是主板或霍尔元件出现了故障。
6、Er1报警:键盘面板LCD显示:存贮器异常。
关于G/P9系列变频器“ER1不复位”故障的处理:去掉FWD—CD短路片,上电、一直按住RESET键下电,知道LED电源指示灯熄灭再松手;然后再重新上电,看看“ER1不复位”故障是否解除,若通过这种方法也不能解除,则说明内部码已丢失,只能换主板了。
7、Er7报警:键盘面板LCD显示:自整定不良。
G/P11系列变频器出现此故障报警时,一般是充电电阻损坏(小容量变频器)。另外就是检查内部接触器是否吸合(大容量变频器,30G11以上;且当变频器带载输出时才会报警)、接触器的辅助触点是否接触良好;若内部接触器不吸合可首先检查驱动板上的1A***管是否损坏。也可能是驱动板出了问题—可检查送给主板的两芯信号是否正常。
8、Er2报警:键盘面板LCD显示:面板通信异常。
11kW以上的变频器当24V风扇电源短路时会出现此报警(主板问题)。对于E9系列机器,一般是显示面板的DTG元件损坏,该元件损坏时会连带造成主板损坏,表现为更换显示面板后上电运行时立即OC报警。而对于G/P9机器一上电就显示“ER2”报警,则是驱动板上的电容失效了。
9、OH1过热报警:键盘面板LCD显示:散热片过热。
OH1和OH3实质为同一信号,是CPU随机检测的,OH1(检测底板部位)与OH3(检测主板部位)模拟信号串联在一起后再送给CPU,而CPU随机报其中任一故障。出现“OH1”报警时,首先应检查环境温度是否过高,冷却风扇是否工作正常,其次是检查散热片是否堵塞(食品加工和纺织场合会出现此类报警)。若在恒压供水场合且采用模拟量给定时,一般在使用800Ω电位器时容易出现此故障;给定电位器的容量不能过小,不能小于1kΩ;电位器的活动端接错也会出现此报警。若大容量变频器(30G11以上)的220V风扇不转时,肯定会出现过热报警,此时可检查电源板上的***管FUS2(600V,2A)是否损坏。
当出现“OH3”报警时,一般是驱动板上的小电容因过热失效,失效的结果(症状)是变频器的三相输出不平衡。因此,当变频器出现“OH1”或“OH3”时,可首先上电检查变频器的三相输出是否平衡。
对于OH过热报警,主板或电子热计出现故障的可能性也存在。G/P11系列变频器电子热计为模拟信号,G/P9系列变频器电子热计为开关信号。