變頻器常見(jiàn)的十大故障現(xiàn)象和故障分析

1、變頻器講義第一章：變頻調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)1）關(guān)于調(diào)速 n=60f/p（1-s）p-變極調(diào)速特點(diǎn)：有級(jí)調(diào)速，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，最多4段速s-調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速特點(diǎn)：無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍窄電機(jī)最大出力能力下降，效率低，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，性能較差。f-變頻調(diào)速特點(diǎn)：真正無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍寬，電機(jī)最大出力能力不變，效率高,r系統(tǒng)復(fù)雜，性能好，可以和直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美。I f/ 12）變頻技術(shù)交流變頻是強(qiáng)弱電混合綜合性技術(shù)，既要處理大電能的轉(zhuǎn)換（整流、逆變），又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它的技術(shù)分成 功率轉(zhuǎn)換和弱電控制兩大部 j ,分。前者要解決與高壓大電流變流技術(shù) 有關(guān)的問(wèn)題和新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù) 問(wèn)題，

2、后者要解決基于現(xiàn)代控制理論的控制策略和智能控制策略的硬、軟件開(kāi)發(fā)問(wèn)題，目前廣泛應(yīng)用的是全數(shù)字控制技術(shù)。j I變頻器的控制對(duì)象：三相交流異步電機(jī) 和三相交流同步電機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)適配電機(jī)極數(shù)是2/4 極。3）變頻調(diào)速的發(fā)展歷程P7大功率半導(dǎo)體技術(shù)：70年代：可控硅（SCR:SiliconControlledRectifier） 是可控硅整流器的簡(jiǎn)稱(chēng)，也稱(chēng)晶閘管?？煽毓栌袉蜗颉㈦p向、可關(guān)斷和光控幾種類(lèi)型它具有體積小、重量輕、 效率高、壽命長(zhǎng)、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于可控整流、逆變以及無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)等 各種自動(dòng)控制和大功率的電能轉(zhuǎn)換的場(chǎng)合。單向可控硅用于直流電路，也是可控整 流電子元件（相當(dāng)于可控制輸出的二極

3、管）；雙向可控硅可用于交、直流電路。GTR是三極管的一種，GiantTransistor，巨型晶體管由于可工作在高電壓、高電流下，也稱(chēng)電力晶體管體管。夕 /J | p !.80 年代以后：IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor），絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT（雙極型三極管）和MOS絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式 功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFE的高輸入阻抗和GTR勺低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR 飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開(kāi)關(guān)速度快， 但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽

4、和 壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為 600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、 開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。脈沖寬度調(diào)制技術(shù)：PWM（PulseWidthModulation）即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值）出現(xiàn)了多種 PWM技術(shù)，其中包括：相電壓控制 PWM、脈寬PWM法、隨機(jī) PWM、SPWM法、線(xiàn)電壓控制PWM等，其中SPWM法又包括：等面積法、硬件調(diào)制法、軟件生成法（包括自然采樣法、規(guī)則采樣法）等等 。采樣控制理論中有一個(gè)重要結(jié)論 ：沖量相等 而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí) ，其效果基本相同.PWM控制技術(shù) 就是以該結(jié)論為

5、理論基礎(chǔ)，對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制 ，使輸出端得 到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖 ，用這些脈沖來(lái)代替正弦波或其他所需要的波形按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小,也可改變輸出頻率.5）變頻器簡(jiǎn)要工作原理主要由四大部分組成：（1）整流部分：將交流電變換成直流的電力電子裝置，其輸入電壓為正弦波，輸 入電流非正弦，帶有豐富的諧波。（2） 儲(chǔ)能環(huán)節(jié)：含預(yù)充電電阻、儲(chǔ)能電容及均壓電阻、制動(dòng)電阻及再生制動(dòng)的放 t r電回路等。I f/ /丁11（3）逆變部分：將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電力電子裝置，其輸出電壓為非正弦波， 輸出電流近似正弦。（4）控制系統(tǒng)：包括單片

6、機(jī)、PWM發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)電路、電壓、電流、溫度檢測(cè)等 裝置。濾波電容要均壓充電過(guò)程要限流1 I逆變電路的結(jié)構(gòu)思考：每個(gè)逆變器旁并的是什么，起什么作用？續(xù)流二極管續(xù)流二極管作用：I1） 電動(dòng)機(jī)的繞組是電感性的，其電流具有無(wú)功分量。續(xù)流二極管作為無(wú)功分 量返回直流電源的通道。2）當(dāng)頻率下降得較快時(shí)，電動(dòng)機(jī)可能處于再生制動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)的再生電流將 通過(guò)續(xù)流二極管整流后回饋給直流回路。3）進(jìn)行逆變的基本工作過(guò)程是，同一橋臂的兩個(gè)逆變管處于不停地交替導(dǎo)通 和截止?fàn)顟B(tài)。在這交替導(dǎo)通和截止的換相過(guò)程中，也不時(shí)地需要提供通路。6）變頻器故障維修方法: 望一即目視檢查，以發(fā)現(xiàn)形態(tài)上的異常，重點(diǎn)注意以下內(nèi)容：i）變頻

7、器前端整流元件有無(wú)爆裂？ii）預(yù)充電電阻是否有燒毀（表面是否灰白色或掉渣）的跡象預(yù)充電電阻的切除繼電器是否有拉弧、燒壞跡象iii）快熔是否熔斷iv）直流母線(xiàn)電容器是否有爆裂與飛弧的熏黑跡象v）與功率元件相連的阻容吸收元件、壓敏器件有無(wú)爆裂？rvi）各線(xiàn)路板上是否有元器件爆裂、燒毀、開(kāi)焊等現(xiàn)象？I f/ *; "11vii）系統(tǒng)內(nèi)是否存在異物，小動(dòng)物或昆蟲(chóng)尸體，有無(wú)液體侵入，大量灰塵堆積等 情況？聞一系統(tǒng)中是否留有元件爆裂、飛弧、燒毀等焦糊味道j ,問(wèn)一仔細(xì)詢(xún)問(wèn)對(duì)故障發(fā)生過(guò)程中經(jīng)歷的人員故障發(fā)生的現(xiàn)象和過(guò)程切一逐步檢測(cè)，若前面的檢查無(wú)所發(fā)現(xiàn)，則按后面步驟進(jìn)行。其中包括：一、靜態(tài)測(cè)試j

8、I1、測(cè)試整流電路找到變頻器內(nèi)部直流電源的P端和N端，將萬(wàn)用表調(diào)到電阻X10檔，紅表棒接 到P,黑表棒分別依到R、S、T,應(yīng)該有大約幾十歐的阻值，且基本平衡。相反將 黑表棒接到P端，紅表棒依次接到R、S、T,有一個(gè)接近于無(wú)窮大的阻值。將紅表 棒接到N端，重復(fù)以上步驟，都應(yīng)得到相同結(jié)果。如果有以下結(jié)果，可以判定電路 已出現(xiàn)異常，A.阻值三相不平衡，可以說(shuō)明整流橋故障。B.紅表棒接P端時(shí)，電阻無(wú)窮大，可以斷定整流橋故障或起動(dòng)電阻出現(xiàn)故障。2、測(cè)試逆變電路將紅表棒接到P端,黑表棒分別接U V、W上，應(yīng)該有幾十歐的阻值，且各相 阻值基本相同，反相應(yīng)該為無(wú)窮大。將黑表棒接到N端，重復(fù)以上步驟應(yīng)得到相同結(jié)

9、果，否則可確定逆變模塊故障3、用高阻表做絕緣檢查：將變頻器的 U1、VI、W1 C、D U2、V2、W2各點(diǎn)用 一組測(cè)試短路線(xiàn)（如帶有鱷魚(yú)的短路線(xiàn)，應(yīng)自制）短路成一點(diǎn)。其高阻檢測(cè)表的正 極性表筆接上述短路點(diǎn)，負(fù)表筆接系統(tǒng)外殼（PE）,測(cè)試電壓可選 DC-500V或DC-1000V在上述端子外側(cè)無(wú)其它連接的情況下，測(cè)得的電阻值應(yīng)2兆歐姆（多在2兆歐姆-10兆歐姆之間）。但這個(gè)結(jié)果有時(shí)會(huì)受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境濕度的影響，端子外部 保有連接的情況下也會(huì)對(duì)此值有大的影響。 t r二、動(dòng)態(tài)測(cè)試I y11?在靜態(tài)測(cè)試結(jié)果正常以后，才可進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，即上電試機(jī)。在上電前后必須 注意以下幾點(diǎn)：V，、“I I1、上電之前，

10、須確認(rèn)輸入電壓是否有誤，將 380V電源接入220V級(jí)變頻器之中j ,會(huì)出現(xiàn)炸機(jī)（炸電容、壓敏電阻、模塊等）。2、檢查變頻器各接播口是否已正確連接，連接是否有松動(dòng)，連接異常有時(shí)可能導(dǎo) 致變頻器出現(xiàn)故障，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)炸機(jī)等情況。1 I3、上電后檢測(cè)故障顯示內(nèi)容，并初步斷定故障及原因。4、如未顯示故障，首先檢查參數(shù)是否有異常，并將參數(shù)復(fù)歸后，進(jìn)行空載（不接電機(jī)）情況下啟動(dòng)變頻器，并測(cè)試U V、W三相輸出電壓值。如出現(xiàn)缺相、三相不平衡 等情況，則模塊或驅(qū)動(dòng)板等有故障。如果U、V、W三相輸出電壓值偏離，可檢測(cè)直流母線(xiàn)電壓，一般在513 （負(fù)載）573V（空載）左右為正常。5、在輸出電壓正常（無(wú)缺相、三

11、相平衡）的情況下，帶載測(cè)試。測(cè)試時(shí)，最好是滿(mǎn)負(fù)載測(cè)試。7）變頻器/逆變器的正確拆裝：1、在設(shè)備斷電和完全放電后進(jìn)行。2、場(chǎng)地干凈，拆、裝工具與部件、結(jié)構(gòu)件應(yīng)有區(qū)域存放3、有正確、適用的拆裝工具。4、準(zhǔn)備好清洗劑（無(wú)水酒精）、耗材，注意防火。5、 拆卸過(guò)程中做好記錄，“好記性不如爛筆頭”，以備回裝時(shí)查用。6、操作時(shí)穿著防靜電工作服，佩帶防靜電完腕扣。注意經(jīng)常執(zhí)行靜電釋放動(dòng)作。避免身體的靜電損壞線(xiàn)路板及半導(dǎo)體元、器件。7、有些無(wú)禁固部件的放置形態(tài)（如 D尺寸裝置中的電流互感器）需要注意安 放方向標(biāo)記。 % r&拆裝前必須完成裝置的數(shù)據(jù)備份。在有工藝調(diào)節(jié)板（T400, T300, T100等

12、）I J z *, yyz11十. I時(shí)，要將工藝板的參數(shù)備份或記錄完整。另一種方法是將原CU原封不動(dòng)暫存，用另一塊CU板在維修期間暫用。9、緊固可控硅與IGBT等功率器件時(shí)，應(yīng)按照指明的緊固力矩植，用力矩扳手 操作。10、 可控硅與IGBT模塊在與散熱器接觸的底面上涂有導(dǎo)熱硅脂，器件拆下后， 用無(wú)水酒精將安裝基面擦洗干凈，器件安裝時(shí)要重新涂覆導(dǎo)熱硅脂。注意不是1 I多多益善，越薄、越均勻越好。8）常見(jiàn)的故障現(xiàn)象和原因分析1過(guò)流（OC過(guò)流是變頻器報(bào)警最為頻繁的現(xiàn)象。?1.1現(xiàn)象（1）重新起動(dòng)時(shí)，一升速就跳閘。這是過(guò)電流十分嚴(yán)重的表現(xiàn)。?主要原因有：負(fù)載側(cè)短路，機(jī)械部位有卡住；逆變模塊損壞；電動(dòng)

13、機(jī)的轉(zhuǎn) 矩過(guò)小等現(xiàn)象引起。?（2）?上電就跳，這種現(xiàn)象一般不能復(fù)位，主要原因有 ：模塊壞、驅(qū)動(dòng)電路壞、電流檢測(cè)電路壞?（3）?重新啟動(dòng)時(shí)并不立即跳閘而是在加速時(shí)，主要原因有：加速時(shí)間設(shè)置太短、電流上限設(shè)置太小、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償（V/F）設(shè)定較咼。二、？過(guò)壓（0U?過(guò)電壓報(bào)警和跳閘，其主要原因是？1）電源電壓過(guò)高；2）減速時(shí)間設(shè)定 太短；3）降速過(guò)程中，再生制動(dòng)的放電單元工作不理想，來(lái)不及放電；4）應(yīng)增加外接制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元；5）放電支路發(fā)生故障，實(shí)際并不放電。三、欠壓（Uu） % r?欠壓報(bào)警和跳閘，其可能的原因有：？1）?電源電壓過(guò)低（220V系列低于I J z *, z11y I200V, 38

14、0V系列低于400V） ； 2）?電源斷相；3）?整流橋故障，如整流橋某一路損壞 或可控硅三路中有工作不正常的都有可能導(dǎo)致欠壓故障的出現(xiàn)，其次主回路接觸器 損壞，導(dǎo)致直流母線(xiàn)電壓損耗在充電電阻上面有可能導(dǎo)致欠壓.還有就是電壓檢測(cè)電路發(fā)生故障而出現(xiàn)欠壓?jiǎn)栴}。四、過(guò)熱（OH?過(guò)熱也是一種比較常見(jiàn)的故障，主要原因：周?chē)鷾囟冗^(guò)高，風(fēng)機(jī)堵轉(zhuǎn)，溫1 I度傳感器性能不良，馬達(dá)過(guò)熱。五、輸出不平衡?輸出不平衡一般表現(xiàn)為馬達(dá)抖動(dòng)，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，主要原因：模塊壞，驅(qū)動(dòng)電路壞，電抗器壞等。六、過(guò)載?過(guò)載也是變頻器跳動(dòng)比較頻繁的故障之一，平時(shí)看到過(guò)載現(xiàn)象我們其實(shí) 首先應(yīng)該分析一下到底是馬達(dá)過(guò)載還是變頻器自身過(guò)載，一般來(lái)講

15、馬達(dá)由于過(guò)載能力較強(qiáng)，只要變頻器參數(shù)表的電機(jī)參數(shù)設(shè)置得當(dāng)，一般不大會(huì)出現(xiàn)馬達(dá)過(guò)載.而變頻器本身由于過(guò)載能力較差很容易出現(xiàn)過(guò)載報(bào)警.我們可以檢測(cè)變頻器輸出電壓。七、開(kāi)關(guān)電源損壞?這是眾多變頻器最常見(jiàn)的故障，通常是由于開(kāi)關(guān)電源的負(fù)載發(fā)生短路造 成的，丹佛斯變頻器采用了新型脈寬集成控制器UC2844來(lái)調(diào)整開(kāi)關(guān)電源的輸出，同時(shí)UC2844還帶有電流檢測(cè)，電壓反饋等功能，當(dāng)發(fā)生無(wú)顯示，控制端子無(wú)電壓， DC12V,24V風(fēng)扇不運(yùn)轉(zhuǎn)等現(xiàn)象時(shí)我們首先應(yīng)該考慮是否開(kāi)關(guān)電源損壞了。八、SC故障?即短路故障是變頻器較常見(jiàn)的故障。IGBT模塊損壞，這是引起SC故障報(bào) 警的原因之一。此外驅(qū)動(dòng)電路損壞也容易導(dǎo)致 SC故障報(bào)警。此外電機(jī)抖動(dòng)，三相電r流，電壓不平衡，有頻率顯示卻無(wú)電壓輸出，這些現(xiàn)象都有可能是IGBT模塊損壞。I J z *, yyz11十. IIGBT模塊損壞的原因有多種，首先是外部負(fù)載發(fā)生故障而導(dǎo)致IGBT模塊的損壞如負(fù) 載發(fā)生短路，堵轉(zhuǎn)等。其次驅(qū)動(dòng)電路老化也有可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)波形失真，或驅(qū)動(dòng)電壓 波動(dòng)太