第15章 高壓變頻器故障與維護(hù).ppt

第8章高壓變頻器常見(jiàn)故障發(fā)生的原因,1,2,高壓變頻器一般具有高度的智能化水平和完善的故障檢測(cè)電路，并能對(duì)所有的故障提供精確的定位，在主控界面上做出明確的指示。在實(shí)際的運(yùn)用中我們發(fā)現(xiàn)，常見(jiàn)的故障可以分為光纖故障、過(guò)電電壓故障、欠電壓故障、缺相故障、過(guò)熱故障、驅(qū)動(dòng)故障、變壓器故障、控制器故障、脫機(jī)故障等。工礦企業(yè)的技術(shù)人員需要了解高壓變頻器的這些常見(jiàn)故障發(fā)生的原因和處理方式，這里就高壓變頻器常見(jiàn)的故障及產(chǎn)生的原因和處理方法進(jìn)行分析。由于高壓變頻器的種類較多，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)各不相同，本章以國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主流的單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器為主進(jìn)行分析。,3,8.1 光纖故障 在高壓變頻器中，功率單元屬于高壓部分，控制器屬于低壓部分。為了實(shí)現(xiàn)低壓部分與高壓部分完全可靠地隔離，以保證極高的安全性。同時(shí)控制器與功率單元有一定的安全距離，為保證在遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸中仍然具有很好的抗電磁干擾性能，控制器與功率單元之間采用光纖通信技術(shù)，光纖及光纖信號(hào)發(fā)送接受接收器作為控制器與功率單元的通信介質(zhì)。高壓變頻器出現(xiàn)光纖故障一般有以下幾種情況：,4, 功率單元與控制器之間的光纖連接頭脫落或者接觸不良； 光纖信號(hào)發(fā)送接收器內(nèi)部堆積灰塵； 光纖折斷； 光纖通信電路控制板上部分器件損壞或者受溫度影響工作不穩(wěn)定，如器件老化，芯片插座松動(dòng)。晶振起振不穩(wěn)定，振幅降低等； 光纖電路控制電源輸出不正常。,5,在出現(xiàn)光纖故障的情況，首先需要判斷是功率單元側(cè)出現(xiàn)故障還是控制器側(cè)出現(xiàn)故障。在不能明確故障出現(xiàn)在哪一側(cè)的情況下，應(yīng)在高壓變頻器斷電后，根據(jù)監(jiān)按界面的故障記錄用備用功率單元替換下被懷疑有故障的功率單元，然后重新給變頻器通電，此時(shí)如果故障消失則可以判定屬于功率單元故障，如果故障仍然存在則應(yīng)是控制器有故障，此時(shí)可以考慮更換控制器中小的光纖通信板。,6,當(dāng)然在沒(méi)有備用模塊的情況下又要確定是控制器還是功率單元的故障，需要慎重考慮是否對(duì)變頻器重新上電。因?yàn)槊つ可想娍赡軙?huì)對(duì)變頻器造成二次損壞。此時(shí)，可以根據(jù)上面列舉的光纖故障可能發(fā)生的原因逐一進(jìn)行檢查，然后再確認(rèn)功率單元內(nèi)部是否有打火痕跡，整流橋、scr是否有擊穿現(xiàn)象，電解電容是否爆裂，熔斷器是否己斷裂等，逐一檢查未發(fā)現(xiàn)異常時(shí)可以考慮重新上電。同時(shí)將在控制器中光纖板上的同一相的其他任意一個(gè)功率單元對(duì)應(yīng)的光纖與進(jìn)行對(duì)調(diào)，再次上電時(shí)監(jiān)控界面定位的光纖故障如果仍然在原位置，說(shuō)明是光纖板損壞。反之，監(jiān)控界面顯示的光纖故障已經(jīng)更換位置。則說(shuō)明是功率單元故障，此時(shí)可以考慮與廠家聯(lián)系更換或維修故障功率單元。,7,82 過(guò)電壓故障 高壓變頻器過(guò)電壓故障保護(hù)是各功率單元內(nèi)直流母線電壓達(dá)到危險(xiǎn)程度后采取確保護(hù)措施，在高壓變頻器的實(shí)際運(yùn)行中引超此故障的原因較多，可以采取的措施也絞多。在處理此類故障時(shí)要分析清楚故障原因，有針對(duì)性地采取相應(yīng)的措施去處理。正常情況下直流母線電壓為三相交流輸入線電壓的蜂值。以ac700v輸入電壓等級(jí)的功率單元為例計(jì)算，直流母線電壓 ud1.414700899v。過(guò)電壓發(fā)生時(shí)，直流母線的儲(chǔ)能電容電壓將上升，當(dāng)電壓上升至一定的值時(shí)，(通常為正常值的1020)，高壓變頻器過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作。因此，對(duì)于變頻器來(lái)說(shuō)，有一個(gè)正常的工作范圍，當(dāng)電壓超過(guò)這個(gè)范圍時(shí)很可能損壞功率單元。,8,8.2.1 過(guò)電壓故障的危害 高壓變頻器過(guò)電壓主要是指其中間直流回路過(guò)電壓，中間直流回路過(guò)電壓的主要危害表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 對(duì)功率單元直流回路電解電容器的壽命有直接有影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起電容器爆 因而高壓變頻器廠家將中間直流回路過(guò)電壓值限定在一定范圍內(nèi)，一旦其電壓超過(guò)限定范圍，變頻器將按限定要求跳閘保護(hù)。,9, 對(duì)功率器件如整流橋、igbt、scr 壽命有直接影響，直流母線電壓過(guò)高，功率器件的安全裕量減少。例如對(duì)于ac 700v左右，輸入電壓等級(jí)的功率單元來(lái)說(shuō)，其功率器件的額定電壓一般選定在dc 1700v左右，考慮器件處在開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)dv/dt比較大，因此在直流母線電壓過(guò)高時(shí)，再疊如功率器件的額定電壓而造成器件擊穿損壞。 對(duì)功率單元的控制板造成損壞。一般功率單元中控制板上的dc/dc變換器需從直流母線取電，dc/dc變換器的輸入電壓也有一定范圍，直流母線電壓過(guò)高，則dc/dc變換器中開(kāi)關(guān)管如mosfet也會(huì)損壞。,10,822 引起過(guò)電壓故障的原因 一般能引起中間直流回路真正過(guò)電壓的原因主要來(lái)自以下兩的個(gè)方面。 1來(lái)自電源輸入側(cè)的過(guò)電壓 正常情況下電網(wǎng)電壓的波動(dòng)在額定電壓的-10%+ 10以內(nèi)，但是，在特殊情況下，電源電壓正向波動(dòng)可能過(guò)大。由于直流母線電壓隨著電源電壓上升，所以當(dāng)電壓上升到保護(hù)值時(shí)。變頻器會(huì)困過(guò)電壓保護(hù)而跳閘。電源輸入側(cè)的過(guò)電壓主要是指電源側(cè)的沖擊過(guò)電壓，如雷電引起的過(guò)電壓、補(bǔ)充電容在合閘或斷開(kāi)時(shí)形成的過(guò)電壓等。其主要特點(diǎn)是電壓變化率 dudt和幅值都很大；當(dāng)然，還有同一個(gè)電源所帶的負(fù)載突然減小，引起電源電壓的上升等。此時(shí)最好斷開(kāi)電源，進(jìn)行檢查處理。,11,2、來(lái)自負(fù)載側(cè)的過(guò)電電壓 由于某種原因使電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)時(shí)。即電動(dòng)機(jī)處于實(shí)際轉(zhuǎn)速比變頻頻率決定的同步轉(zhuǎn)速高的狀態(tài)時(shí)。負(fù)載的傳動(dòng)系統(tǒng)中所存儲(chǔ)的機(jī)械能經(jīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，通過(guò)各個(gè)功率單元逆變橋中的四個(gè)如igbt中的續(xù)流二極管回饋到功率單元直流母線回路中。此時(shí)的逆變橋處了整流狀態(tài)，如功率單元中沒(méi)有采取消耗這些能量的措施，這些能量將會(huì)導(dǎo)致中間直流回路的電解電容器的電壓上升，達(dá)到保護(hù)值即會(huì)報(bào)出過(guò)電壓故障而跳閘。一般在變頻器負(fù)載側(cè)可能引起過(guò)電壓的情況及主要原因如下：,12,頻器減速時(shí)間參數(shù)設(shè)定相對(duì)較小及未使用變頻器減速過(guò)電壓自啟處理功能。當(dāng)變頻器拖動(dòng)大慣性負(fù)載時(shí)，其減速時(shí)間設(shè)得比較小。在減速過(guò)程中，變頻器輸出的速度減速比較快。而負(fù)載依靠本身阻力減速比較慢。使負(fù)載拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出的頻率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速還用高，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器沒(méi)有能量處理單元或其作用有限，因而變頻器直流回路電壓升高，超出保護(hù)值，出現(xiàn)故障。,13,北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的harsyert-a系列高壓變頻器為了避免因減速過(guò)電壓跳閘，專門設(shè)置了減速過(guò)電壓的自動(dòng)處理功能，如果在減速過(guò)程中直流母線超過(guò)設(shè)定的答應(yīng)上限，(此上限低于過(guò)壓保護(hù)值)，變頻器的輸出頻率將不再下降，暫緩減速，待直流電壓下降到設(shè)定值以下，再繼續(xù)減速。如果減速時(shí)間設(shè)定不合適，又沒(méi)有利用減速過(guò)電壓的自動(dòng)處理功能，就可能出現(xiàn)過(guò)電答應(yīng)故障。,14,工藝要求在限定時(shí)間內(nèi)減速至規(guī)定額定值或停止運(yùn)行。工藝流程限定了負(fù)載的減速時(shí)間，合理設(shè)定相關(guān)參數(shù)也不能消除這一故降，此時(shí)，變頻系統(tǒng)必須有措施來(lái)消耗多余的能量，如采取電阻消耗的辦法。,15,電動(dòng)機(jī)所傳動(dòng)的位置負(fù)載下放時(shí)，電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)?；仞伳芰砍^(guò)中間值直流回路及其能且處理單元的承受能力。過(guò)電壓故隨也會(huì)發(fā)生。對(duì)于這種負(fù)載，應(yīng)該選用帶能量回饋功能的變頻器。將能量回饋至電網(wǎng)。 多個(gè)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)同一個(gè)負(fù)載時(shí)，也可能出現(xiàn)這一故障，這主要是由于沒(méi)有均衡負(fù)荷分配引起的。以兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)施動(dòng)一個(gè)負(fù)載為例，當(dāng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速大個(gè)另一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時(shí)。則轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于原動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速低的處于發(fā)電狀態(tài)，引起了過(guò)電壓故降。處理時(shí)需加負(fù)荷分配控制裝置?？梢园炎冾l器輸出特性曲線調(diào)節(jié)得緩和一些。,16, 變頻器中間直流回路電容容量下降，變頻器在運(yùn)行多年后，中間直流回路電容容量下降將不可避免，中間直流回路對(duì)直流電壓的調(diào)節(jié)程度減弱，存工藝狀況和設(shè)定參數(shù)未曾改變的情況下，發(fā)生變頻器過(guò)電壓跳閘的概率回增大，這時(shí)需要對(duì)中間直流回路電容器容量下降情況進(jìn)行檢查。,17,不管是來(lái)自電源輸入側(cè)的過(guò)電壓，還是來(lái)自負(fù)載側(cè)的過(guò)電壓，它們帶來(lái)的結(jié)果都是變頻器的各個(gè)功率單元直流母線電壓超過(guò)了保護(hù)值從而產(chǎn)生過(guò)電壓故障。但高壓變頻器在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中報(bào)過(guò)電壓故障也有相當(dāng)一部分并不是因?yàn)槟妇€電壓升高而引起的，而是由檢測(cè)回路工作異常造成的。過(guò)電壓檢測(cè)電路包括高壓采樣回路和低壓比較回路，通常直流母線電壓要經(jīng)過(guò)采樣后再與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)隔離電路后才送至故障處理單元。檢測(cè)回路任意一個(gè)元器件損壞(如采樣電阻燒斷、光耦老化等)或者檢測(cè)回路抗干擾性不強(qiáng)，都會(huì)引起變頻器通報(bào)過(guò)電壓故障。過(guò)電壓的危害很大，必須立即保護(hù)，因此決定了硬件檢測(cè)回路和軟件判斷程序的穩(wěn)健性不能太強(qiáng)，所以相對(duì)欠電壓、缺相等故障來(lái)說(shuō)，過(guò)電壓故障誤報(bào)的可能性相對(duì)來(lái)說(shuō)更大一些。,18,823 避免過(guò)電壓故障的方法 根據(jù)以上針對(duì)高壓變頻器過(guò)電壓帶來(lái)的危害及幾種可能產(chǎn)生原因的分析，可以從以下四個(gè)方面來(lái)盡最大可能避免過(guò)電壓故障的產(chǎn)生：一是避免電網(wǎng)過(guò)電壓進(jìn)入到變頻器輸入側(cè)；二是避免或減少多余能量向中間直流回路饋送，使其過(guò)電壓的程度限制定在允許的限值之內(nèi)；三是提高過(guò)電壓檢測(cè)回路的抗干擾性；四是中間直流回路多余能量應(yīng)及時(shí)處理。下面介紹主要的處理方式。,19,1在電源輸入側(cè)增加吸收裝置，減少變頻器輸入側(cè)過(guò)電壓因素 對(duì)于電源輸入側(cè)有沖擊過(guò)電壓、雷電引起的過(guò)電壓、補(bǔ)償電容在合閘或斷并時(shí)形成的過(guò)電壓可能發(fā)生的情況下，可以采用在輸入側(cè)并聯(lián)浪涌吸收裝置或串聯(lián)電抗器等方法加以解決。,20,2從變頻器已設(shè)定的參數(shù)中尋找解決辦法 在變頻器中可設(shè)定的參數(shù)主要有兩個(gè)：減速時(shí)間參數(shù)和變頻器減速過(guò)電壓自處理功能。在給工藝流程中如不限定負(fù)載減速時(shí)間時(shí)，變頻器減速時(shí)間參數(shù)的設(shè)定不要太短，而使得負(fù)載功能逐漸降放；該參數(shù)的設(shè)定要以不引起中間路過(guò)電壓為限，特別要注意負(fù)載慣性較大時(shí)該參數(shù)的設(shè)定。如果工藝流程對(duì)負(fù)載減速時(shí)間有限制，而在限定時(shí)間內(nèi)變頻器出現(xiàn)過(guò)電壓跳閘現(xiàn)象。就要設(shè)定變頻器失速自整定功能或先設(shè)定變頻器不過(guò)電壓情況下可減至的頻率值，暫緩后再設(shè)定下一階段變壓器不過(guò)電壓情況下可減至的頻率值。即采用分段減速方式。,21,3采用在中間直流回路上增加適當(dāng)電容的方法 中間直流回路電容對(duì)其電壓穩(wěn)定、提高回路承受過(guò)電壓的能力起著非常重要的作用。適與當(dāng)增大回路的電容量或及時(shí)更換運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)且容量下降的電容器是解決變頻器過(guò)電壓的有效方法。這里還包括在設(shè)計(jì)階段選用較大容量的變頻器變頻器的辦法，是以增大變頻器容量的方法來(lái)?yè)Q取道過(guò)電壓保護(hù)能力的提高。,22,4在條件允許的情況下適當(dāng)降低功率單元輸入電壓 目前變頻器功率單元整流側(cè)采用的是不可控整流橋。電源電壓歷高，中間直流回路電壓也高，有些用戶處網(wǎng)電壓長(zhǎng)期處于最大正向波動(dòng)值附近。電網(wǎng)電壓越高則變頻器中間直流回路電壓也越高，對(duì)變頻器承受過(guò)電壓能力影響很大?？梢栽诟邏鹤冾l器內(nèi)配置移相整流變壓器側(cè)預(yù)留5、0分接頭，一般出廠時(shí)移相變壓器高壓側(cè)都默認(rèn)接在0接頭處，在電壓偏高時(shí)，可以將輸入側(cè)改接在5分接頭上，這樣可適當(dāng)降低功率單元輸入側(cè)的電壓。達(dá)到相對(duì)提高變頻器過(guò)電壓保護(hù)的目的。,23,5 增強(qiáng)過(guò)電壓檢測(cè)電路的可靠性和抗干擾性 前面提到過(guò)電壓檢測(cè)電路分為高壓采樣部分和低壓隔離比較部分。因此提高整個(gè)電路的可靠性和抗干擾性要從以下兩方面兩入手。 中間直流母線到電路板上的兩根連接導(dǎo)線要采用雙絞線，并且線長(zhǎng)應(yīng)盡量短。電路板檢測(cè)回路的入口處要增加濾波電容；降壓電阻應(yīng)選用功率裕量大、防潮性好、溫漂小的電阻。 低壓部分要采用工業(yè)等級(jí)的基準(zhǔn)源，采用高共模抑制比的光耦，合理設(shè)計(jì)參數(shù)以提高光耦一、二次側(cè)的執(zhí)干擾能力。,24,6、在輸入側(cè)增加逆變電路的方法 處理變頻器中間直流回路能量最好的方法就是在輸入側(cè)增加可控整流電路，可以將多余的能量回饋給電網(wǎng)絡(luò)。但可控整流橋價(jià)錢昂貴，技求復(fù)雜。不是較經(jīng)濟(jì)的方法。這樣在實(shí)際中就限制了它的應(yīng)用，只有在較高級(jí)的場(chǎng)合才使用。,25,7采用增加泄放電阻的方法 根據(jù)實(shí)際情況在功率單元內(nèi)增加泄放電阻，為中間直流回路多余能量的釋放提供通道，足一種泄放能量的有效方法，能一定程上緩解頻繁過(guò)電壓的矛盾，其不足之處是能耗高，可能出現(xiàn)頻繁投切或長(zhǎng)時(shí)間投運(yùn)，致使電阻溫度升高、設(shè)備損壞。所以電阻的選擇要和負(fù)載慣性能量相匹配。,26,除了以上列舉的處理措施以外，高壓變頻器過(guò)電壓故障的發(fā)生還與功率單元中間直流母線排結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)形式、功率等級(jí)大小有關(guān)?？傊?，高壓變頻器功率單元中間直流過(guò)電壓故障是變頻器的一個(gè)非常重要的故障點(diǎn)，關(guān)鍵是要分清原因，結(jié)合變頻器本身參數(shù)、控制系統(tǒng)狀況和工藝流程等情況。才能制定相應(yīng)的對(duì)策。只要認(rèn)真對(duì)待，過(guò)電壓故障是不難解決的。,27,83 欠電壓故障 和過(guò)電壓故障定義類似，高壓變頻器欠電壓故障保護(hù)是各功率單元中間直流母線電壓持續(xù)低到一定程度且維持一段時(shí)間而采取的保護(hù)措施，欠電壓也是用戶在使用高壓變頻器中經(jīng)常碰到的問(wèn)題，電網(wǎng)電壓降低后，功率單元中間直流電壓若降到欠壓保護(hù)值以下，保護(hù)電路將動(dòng)作。,28,831 欠電壓故障的危害 高壓變頻器功率單元中間直流回路欠電壓的主要危害表現(xiàn)在以下幾方面。 導(dǎo)致變頻器過(guò)載或者過(guò)流保護(hù)。高壓變頻器帶重載運(yùn)行過(guò)程中若突然出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間欠電壓，此時(shí)因?yàn)檩敵龉β抒y大而變頻器輸出電壓的脈沖幅度過(guò)低，根據(jù)公p=3uicos，輸出電壓下降,為維持輸出功率不變勢(shì)必輸出電流相應(yīng)增加；而當(dāng)輸出電流超過(guò)一定值時(shí)，變頻器輸出過(guò)載或者過(guò)流保護(hù)電路動(dòng)作。,29, 功率單元控制板不能正常工作。功率單元控制板上的dc/dc變換器輸入電壓有一定范圍，對(duì)直流母線電壓值有一個(gè)下限值要求。當(dāng)電壓低到一定程度時(shí)，單元控制扳將不本能正常工作，所以，在此之前，欠電壓保護(hù)就必須起作用了。,30,832 引起欠電壓故障的原因 一般能引起中間直流回路欠電壓故障的原因主要有以下幾個(gè)方面。 在變頻器的供電回路中，若存在大負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)，產(chǎn)生電網(wǎng)瞬間的大范圍波動(dòng)即會(huì)引起變頻器欠電壓保護(hù)，而不能正常工作。這種情況一般不會(huì)持續(xù)太久，電網(wǎng)波動(dòng)過(guò)后設(shè)備即可通常運(yùn)行。 來(lái)自電網(wǎng)的負(fù)向波動(dòng)。 功率單元輸入電源缺相。 輸入電源缺相包括：三相交流輸入側(cè)兩相或者以上熔斷器可能熔斷，變壓器二次側(cè)至功率單元輸入側(cè)接線螺栓松動(dòng)或者功率單元三相進(jìn)線松動(dòng)等。,31,欠電壓檢測(cè)電路出現(xiàn)異常。 率單元三相整流橋的某相斷路。 移相整流變壓器二次側(cè)短路。,32,833 欠電壓故降的處理方法 根據(jù)以上針對(duì)高壓變頻器欠電壓帶來(lái)的危害及產(chǎn)生的原因，可以從以下幾個(gè)方面來(lái)處理欠電壓故障。 1增大供電變壓器容量，改善電網(wǎng)質(zhì)量 在實(shí)際工況下如果同一供電母線下，變頻器周圍頻繁有大容量用電設(shè)備啟動(dòng)，應(yīng)盡量增加供電變壓器容量，減小電壓跌落幅度；如果啟停數(shù)不是很頻繁，可以選用具有來(lái)電自啟動(dòng)功能的變頻器。這種變頻器，當(dāng)電網(wǎng)劇烈波動(dòng)時(shí)停機(jī)，電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后，自動(dòng)識(shí)別或者查找電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，更新開(kāi)始運(yùn)行；負(fù)載沒(méi)有停機(jī)對(duì)生產(chǎn)的影響很小。,33,2檢測(cè)變壓器至功率單元的連接以及功率單元的整流橋 當(dāng)用萬(wàn)用表確認(rèn)變壓器二次側(cè)至功率單元輸入側(cè)的電纜連接可靠、變壓器外觀未出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)對(duì)功率單元的整流橋進(jìn)行檢測(cè)。,34,具體的檢測(cè)方法，以harsvert-a系列功率單元為例說(shuō)明。圖8-1所示為功率單元的電路原理圖。首先找到變頻器內(nèi)部直流電源的正極v+及負(fù)極v-，將模擬萬(wàn)用表調(diào)到r10擋，數(shù)字萬(wàn)用表調(diào)到二極管擋，紅表筆接到v+上，黑表筆分別接到r、s、t上，用模擬萬(wàn)用表時(shí)應(yīng)該有十幾歐的阻值，用數(shù)字萬(wàn)用表時(shí)應(yīng)該顯示0.3-0.5的數(shù)值。相反，將黑表筆接到v+上，紅表筆依次接到r、s、t大，應(yīng)該有一接近于無(wú)窮大的阻值。將紅表筆接到v-上，重復(fù)以上步驟，睹應(yīng)得到相同的結(jié)果，用以上的方法基本能判定整流橋的好壞。,35,36,這里需要著重強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是；當(dāng)需要打開(kāi)變頻器柜門前一定要確認(rèn)高壓斷電時(shí)間已超過(guò)15min，因?yàn)楦邏鹤冾l器運(yùn)行時(shí)，功率單元直流回路電壓已達(dá)到1000v左右。且平波所用電解電容數(shù)量較多，等效容量較大，因此存儲(chǔ)了大量的電能；變頻器斷電后需等待功率單元中的均壓電屯阻將電容上的電能泄放到安全范圍后（放電持續(xù)時(shí)間在15min以上）才可以對(duì)功率單元進(jìn)行檢測(cè)。,37,3增強(qiáng)欠電壓檢測(cè)電路的可靠性 欠電壓檢測(cè)的原理與過(guò)電壓檢測(cè)相同，需要關(guān)注的事項(xiàng)基本上也相同。不過(guò)需要關(guān)注的是欠電壓檢測(cè)電路在軟件方面的抗干擾性很強(qiáng)，因?yàn)榍冯妷汗收系膶?shí)時(shí)性要求不高，一般很少因干擾造成誤報(bào)欠電壓故障。,38,3增強(qiáng)欠電壓檢測(cè)電路的可靠性 欠電壓檢測(cè)的原理與過(guò)電壓檢測(cè)相同，需要關(guān)注的事項(xiàng)基本上也相同。不過(guò)需要關(guān)注的是欠電壓檢測(cè)電路在軟件方面的抗干擾性很強(qiáng)，因?yàn)榍冯妷汗收系膶?shí)時(shí)性要求不高，一般很少因干擾造成誤報(bào)欠電壓故障。 一般能引起變頻器出現(xiàn)缺相故障的原因主要有以下幾個(gè)方面：,39,高壓輸入開(kāi)關(guān)掉閘，或者電網(wǎng)發(fā)生故障； 功率單元三相進(jìn)線的熔斷； 移相整流變壓器二次側(cè)短路； 整流變壓器三相進(jìn)線螺栓松動(dòng)，或者整流變壓器與功率單元的連接線路出現(xiàn)故障； 缺相檢測(cè)保護(hù)電路異常，在這種情況下，更換相應(yīng)的撿測(cè)電路即可。,40,85 過(guò)熱故障 高壓變頻器運(yùn)行系統(tǒng)額定負(fù)載運(yùn)行的效率一般都在96%左右，其余的4的功耗主要是以熱能的形式散失在變頻器中了；如果變頻器內(nèi)部的熱量不及時(shí)散出，必然導(dǎo)致移相變壓器在高溫下運(yùn)行；功率單元的igbt、整流橋等功率器件和電解電容等也會(huì)在超出安全工作溫度下運(yùn)行。長(zhǎng)此以往變頻器的壽命會(huì)大大降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接導(dǎo)致元器件的損壞，因此需要設(shè)置過(guò)熱保護(hù)，在高壓變頻器中主要有變壓器過(guò)熱保護(hù)、功率單元過(guò)熱保護(hù)電路。,41,移相整流變壓器一般分輕度過(guò)熱(作用于報(bào)警)和嚴(yán)重過(guò)熱(作用于跳閘)保護(hù)。過(guò)熱保護(hù)一般會(huì)有以下幾方面原因： 變壓器變二次側(cè)接線絕緣破損、短路； 變壓器長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載運(yùn)行； 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度過(guò)高； 變壓器的冷卻風(fēng)機(jī)不正常，風(fēng)路不通暢； 溫度控制器功能不完善，過(guò)熱保護(hù)參數(shù)設(shè)定不合理，或參數(shù)被非法復(fù)位或修改等。,42,功率單元過(guò)熱故障保護(hù)主要是功率器件在一定電流下運(yùn)行時(shí)。器件基板的濕度達(dá)到規(guī)定的溫度時(shí)而采取的一種保護(hù)措施。功率器件如整流橋、igbt等在移相整流變壓器該子時(shí)本身也要消耗功率，其耗散功率主要包括通態(tài)損耗和開(kāi)關(guān)損耗，其結(jié)果使基板溫度tc、和半導(dǎo)體結(jié)溫tj上升。圖8-2所示為igbty耗散功率p與模塊基板溫度tc的關(guān)系曲線。圖8-3所示的為igbt集電極電流ic與模塊基板的溫度tc的關(guān)系曲線?？梢钥闯鲭S著igbt基板溫度tc的上升，igbt允許的耗散功率和集電極電流急劇下降，因此必須控制其最高基板溫度tc。一般，基板溫度控制在低于80，這樣，半導(dǎo)體結(jié)溫tj可控制在125以內(nèi)，否則會(huì)造成管子的過(guò)熱燒毀。為了保證基板溫度，使igbt 穩(wěn)定可靠工作，必須采取適當(dāng)?shù)纳岽胧⒃黾觟gbt過(guò)熱檢測(cè)保護(hù)電路。igbt過(guò)熱檢測(cè)元器件可以采用溫度繼電器或熱敏電阻。,43,44,一般能引起功率單元過(guò)熱故障的原因主要有以下幾個(gè)方面： 環(huán)境溫度過(guò)高，散熱效果較差，變頻器內(nèi)部溫度較高； 測(cè)溫元件連接線斷開(kāi)或元件出現(xiàn)故障； 功率單元柜頂風(fēng)機(jī)不良； 進(jìn)風(fēng)口或出風(fēng)口不通暢，通風(fēng)通道阻塞，或者濾網(wǎng)堵塞。,45,8.6 igbt,scr驅(qū)動(dòng)故障功率器件的保護(hù)和 故障分析 igbt,scr是高壓變頻器中最關(guān)鍵的功率器件，它是mosfet與雙極晶體管的復(fù)合器件。它既有mosfet易驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，又具有功率晶體管電壓、電流容量大等優(yōu)點(diǎn)。其頻率特性介于mosfet與功率晶體管之間，可正常工作于幾十千赫頻率范圍內(nèi)，故在較高頻率的大、中功率應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。igbt,scr作為一種大功率的復(fù)合器件，存在著過(guò)流時(shí)可能發(fā)生鎖定現(xiàn)象而造成損壞的問(wèn)題。為了提高系統(tǒng)的可靠性，采取了一些措施來(lái)防止igbt因過(guò)流而損害。,46,igbt的過(guò)流保護(hù)電路可分為兩類：一類低倍數(shù)的（1.21.5倍）的過(guò)載保護(hù)，一類是高倍數(shù)（可達(dá)810倍）的短路保護(hù)。 對(duì)于過(guò)載保護(hù)不必快速響應(yīng)，可采用集中式保護(hù)，即檢測(cè)輸出端或直流環(huán)節(jié)的總電流，當(dāng)此電流超過(guò)設(shè)定值后比較器翻轉(zhuǎn)，封鎖所有igbt驅(qū)動(dòng)器的輸入脈沖，使輸出電流降為零。這種過(guò)載電流保護(hù)電路，一旦動(dòng)作后，要通過(guò)復(fù)位才能恢復(fù)正常工作。,47,igbt能承受很短時(shí)間的短路電流，一般在10s左右。短路時(shí)，igbt的導(dǎo)通壓降vce會(huì)上升，通常igbt過(guò)流保護(hù)裝置是通過(guò)檢測(cè)igbt,scr導(dǎo)通時(shí)的管壓降動(dòng)作的，如圖8-4所示。 當(dāng)igbt正常導(dǎo)通時(shí)其飽和壓降很低，當(dāng)igbt過(guò)流時(shí)管壓降vce會(huì)隨著短路電流的增加而增大，增大到一定值時(shí)，igbt驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的比較器翻轉(zhuǎn)，封鎖igbt驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)送給cpu處理器故障信號(hào)，以達(dá)到保護(hù)作用。 通常引起變頻器驅(qū)動(dòng)故障的原因有以下幾種：,48,igbt能承受很短時(shí)間的短路電流，一般在10s左右。短路時(shí)，igbt的導(dǎo)通壓降vce會(huì)上升，通常igbt過(guò)流保護(hù)裝置是通過(guò)檢測(cè)igbt導(dǎo)通時(shí)的管壓降動(dòng)作的，如圖8-4所示。,49,當(dāng)igbt正常導(dǎo)通時(shí)其飽和壓降很低，當(dāng)igbt過(guò)流時(shí)管壓降vce會(huì)隨著短路電流的增加而增大，增大到一定值時(shí)，igbt驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的比較器翻轉(zhuǎn)，封鎖igbt,scr驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)送給cpu處理器故障信號(hào)，以達(dá)到保護(hù)作用。 通常引起變頻器驅(qū)動(dòng)故障的原因有以下幾種： 變頻器輸出短路； 功率單元內(nèi)igbt,scr被擊穿； 驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路損壞； 檢測(cè)電路被干擾。,50,一般，變頻器出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)故障以后，在高壓未掉電的情況下，切不可輕易復(fù)位變頻器后重新啟動(dòng)，這樣容易造成變頻器的二次損壞。正確的處理辦法是根據(jù)監(jiān)控界面的故障定位找到對(duì)應(yīng)的模塊，拆開(kāi)檢查igbt,scr是否損壞。判斷的方法是：找到功率單元內(nèi)部直流母線的正極v+及負(fù)極v-，將數(shù)字萬(wàn)用表的黑表筆接到v+上，紅表筆分別接到u、v上，用二極管擋，應(yīng)該顯示0.4左右的數(shù)值，反向則應(yīng)該顯示無(wú)窮大；將紅表筆接到v-上，重復(fù)以上步驟，應(yīng)得到相同的結(jié)果，否則可判斷igbt已損壞需要更換。,51,在igbt逆變模塊損壞的情況下，驅(qū)動(dòng)電路大都不可能完好無(wú)損，切不可換上好的快熔或者igbt逆變模塊，這樣很容易造成剛換上的好器件再次損壞。這個(gè)時(shí)候應(yīng)該著重檢查一下驅(qū)動(dòng)電路上是否有打火的印記，如果有則驅(qū)動(dòng)板已經(jīng)損壞，如果目測(cè)沒(méi)有問(wèn)題，則應(yīng)該送回廠家檢測(cè)，確認(rèn)正常后可以使用。在現(xiàn)場(chǎng)，一般情況下，更換新的驅(qū)動(dòng)板是比較穩(wěn)妥的辦法。,52,8.7 變壓器故障 多繞組干式移相整流變壓器是多級(jí)串聯(lián)式高壓變頻器中重要的配套器件之一，它采用h級(jí)非包封干式變壓器技術(shù)，其主體絕緣采用nomex絕緣系統(tǒng)，在高溫下，它的電氣和機(jī)械性能都十分穩(wěn)定，而且阻燃和防潮性能很好。變頻器的每個(gè)功率單元各自通過(guò)多繞組移相整流變壓器的一個(gè)二次繞組供電，這種多繞組隔離變壓器的二次繞組互相存在一個(gè)相位差，實(shí)現(xiàn)了多重化，由此消除了各單元產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)的污染。,53,在實(shí)際運(yùn)行中，一般能引起變壓器故障的原因主要有以下幾個(gè)方面： 電引起的過(guò)電壓、補(bǔ)償電容或者前級(jí)高壓開(kāi)關(guān)在合閘或斷開(kāi)時(shí)形成的操作過(guò)電壓引起變壓器一次高壓繞組對(duì)鐵芯放電等； 壓器二次側(cè)接線絕緣不好甚至短路； 壓器二次繞組引出線與接線螺栓之間松動(dòng)； 壓器運(yùn)行時(shí)溫度過(guò)高。,54,根據(jù)上述變壓器發(fā)生故障的原因分析，可用下面的方式處理變壓器故障。 1. 在變壓器輸入側(cè)增加吸收裝置抑制過(guò)電壓 對(duì)于變壓器輸入側(cè)有沖擊過(guò)電壓，雷電引起的過(guò)電壓、補(bǔ)償電容在合閘或斷開(kāi)時(shí)形成的過(guò)電壓可能發(fā)生的情況下，可以采用在輸入側(cè)并聯(lián)浪涌吸收裝置或串聯(lián)電抗器等方法加以解決。同時(shí)可以考慮在高壓繞組裸露部分（含接線柱）與鐵芯間增加絕緣擋板消除接線柱與鐵芯之間放電的可能。,55,2. 合理分布二次繞組接線柱的位置及增加接線螺栓之間的距離 多繞組變壓器二次側(cè)按照變頻器的輸出電壓等級(jí)3kv、6kv、10 kv，移相組數(shù)有12、15、21、24、27、30，形式各不相同，結(jié)構(gòu)各有差異。隨著移相組數(shù)的增多，二次側(cè)接線螺栓也隨之增多，因此外露的接線螺栓之間的距離及布線的合理性變得尤為重要。,56,3. 加強(qiáng)二次繞組接線的強(qiáng)度 保證繞組引出線的焊接工藝，保證接線柱的接觸強(qiáng)度，以增加牢靠性。 4. 降低變壓器運(yùn)行過(guò)程中的溫升 不同功率等級(jí)的變頻器在設(shè)計(jì)上都能保證在滿載運(yùn)行時(shí)變壓器不會(huì)超溫。由于多繞組變電器有極好的耐熱性能，可在180下具有短時(shí)運(yùn)行能力。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中當(dāng)出現(xiàn)變壓器超溫報(bào)警時(shí)，應(yīng)檢查變壓器是否過(guò)載運(yùn)行，環(huán)境溫度是否過(guò)高，變壓器的冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行是否異常，風(fēng)格是否通暢，溫度控制器功能是否完好，溫度控制器過(guò)熱報(bào)警參數(shù)設(shè)置是否合理，參數(shù)是否被非法復(fù)位或者修改等。,57,8.8 控制器故障 高壓變頻器主控制器的核心是由高速單片機(jī)或數(shù)字信號(hào)處理器（dsp）和人機(jī)界面、光纖通信接口組成的。人機(jī)界面使操作方便、可靠，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制。控制器一般還包括一臺(tái)內(nèi)置的plc，用于柜體內(nèi)開(kāi)關(guān)信號(hào)的邏輯處理，以及與現(xiàn)場(chǎng)各種操作信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)的協(xié)調(diào)，增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性。變頻器控制器故障主要是各種硬件與軟件方面的故障。一般產(chǎn)生控制器故障的原因比較復(fù)雜且多樣化，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行反饋主要表現(xiàn)在以下一些方面。,58,光纖通信電路異常，不能對(duì)功率單元進(jìn)行有效監(jiān)控，變頻器可以自動(dòng)檢測(cè)此類異常； 主控板、人機(jī)界面、plc通信出現(xiàn)異常； 現(xiàn)場(chǎng)給定信號(hào)或者變頻器到用戶操作臺(tái)的指示信號(hào)丟失；現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)夾雜干擾，影響變頻器的正常工作； 各種硬件的故障； 軟件的一些缺陷，廠家應(yīng)能根據(jù)用戶現(xiàn)場(chǎng)的變化、出現(xiàn)的一些特殊工況和問(wèn)題，隨時(shí)升級(jí)軟件，保證變頻器正常運(yùn)行。,59,8.9 風(fēng)機(jī)故障 一般情況下，當(dāng)變頻器滿負(fù)荷工作時(shí)，其總損耗（轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚┘s為系統(tǒng)額定功率的4%，比如1000kw變頻器滿負(fù)荷工作時(shí)，損耗約為40kw。如此大的熱量要全部依靠變頻器的散熱風(fēng)機(jī)排出，一旦風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，將會(huì)使變壓器和功率器件的溫度迅速升高，嚴(yán)重影響變頻器的正常運(yùn)行。,60,目前，散熱風(fēng)機(jī)逐漸呈現(xiàn)出體積小、長(zhǎng)壽命、低噪聲、低功耗、大風(fēng)量、高防護(hù)的特點(diǎn)。一些國(guó)際知名的企業(yè)生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)，可靠性已經(jīng)非常高了。 高壓變頻器正常工作時(shí)，熱源主要來(lái)自于隔離變壓器、功率單元，因此散熱風(fēng)機(jī)應(yīng)安裝在變壓器柜和功率柜，有時(shí)變壓器底部還有變壓器自帶的小型散熱風(fēng)機(jī)。一般來(lái)說(shuō)，變頻器所配置的風(fēng)機(jī)比較可靠，出現(xiàn)的故障比較少。以下列舉一些常見(jiàn)的風(fēng)機(jī)故障：,61,三相風(fēng)機(jī)電源缺相，導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間過(guò)流運(yùn)行； 風(fēng)機(jī)輸入電源相序顛倒，風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)； 風(fēng)機(jī)因灰塵過(guò)多卡住； 風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)損壞，啟動(dòng)電容、風(fēng)量繼電器及風(fēng)管等附件損壞； 風(fēng)機(jī)機(jī)械故障。,62,在日常的維護(hù)和檢測(cè)過(guò)程中經(jīng)常檢測(cè)風(fēng)機(jī)的電源、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，清理風(fēng)機(jī)內(nèi)沉積的灰塵，特別是在環(huán)境比較惡劣（高溫、高濕、煤礦、油田、水泥、煤炭等多粉塵行業(yè)，海上平臺(tái)）的地方，采取相應(yīng)的防塵、防潮、防鹽霧措施，都會(huì)大大減少風(fēng)機(jī)的故障率。,63,8.10 其他故障 在高壓變頻器中還有一些其他常見(jiàn)的故障，如過(guò)電流故障、過(guò)載故障、參數(shù)設(shè)置故障。,64,8.10.1 過(guò)電流故障 變頻器中的過(guò)電流保護(hù)是指帶有突變性質(zhì)的、電流的瞬時(shí)值超過(guò)了過(guò)電流保護(hù)值（約額定電流峰值的200%），變頻器顯示過(guò)電流故障。由于逆變器件的過(guò)載能力較差，所以變頻器的過(guò)電流保護(hù)是至關(guān)重要的一環(huán)。變頻器的過(guò)電流跳閘又分正常運(yùn)行過(guò)程中的過(guò)電流跳閘和加、減速過(guò)程中的跳閘等情況。,65,8.10.1.1 正常運(yùn)行過(guò)程中的過(guò)電流跳閘 正常運(yùn)行過(guò)程中過(guò)電流跳閘可能的原因如下。 1. 變頻器短路造成 由于變頻器輸出短路造成過(guò)電流跳閘，發(fā)生短路后會(huì)有如下特點(diǎn)： 第一次跳閘有可能在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生，如復(fù)位后再啟動(dòng)，則往往一升速就跳閘。 具有很大的沖擊電流，但大多數(shù)變頻器已經(jīng)能夠進(jìn)行保護(hù)跳閘而不會(huì)損壞。由于保護(hù)跳閘十分迅速，難以觀察其電流的大小。,66,針對(duì)因短路而造成的過(guò)電流其具體處理方式如下：要仔細(xì)檢查變頻器內(nèi)部和輸出電纜、電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，看有無(wú)異常，最好能發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。如果目測(cè)無(wú)法發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，則應(yīng)將變頻器與電動(dòng)機(jī)的連接線斷開(kāi)，用絕緣表檢查電動(dòng)機(jī)和電纜的絕緣是否正常，用盤車的方法檢查電動(dòng)機(jī)是否正常。如果電動(dòng)機(jī)和電纜都正常，這時(shí)可以啟動(dòng)變頻器空轉(zhuǎn)，看看變頻器的輸出波形是否正常，根據(jù)變頻器的狀態(tài)更換相應(yīng)的故障電路。,67,2. 輕載過(guò)電流 負(fù)載很輕，卻又過(guò)電流跳閘，這是變頻調(diào)速所特有的現(xiàn)象。在v/f控制模式下，存在著一個(gè)十分突出的問(wèn)題，就是在運(yùn)行過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)磁路系統(tǒng)的不穩(wěn)定。其基本原因是低頻運(yùn)行時(shí)，為了能帶動(dòng)較重的負(fù)載，常常需要進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償（即提高u/f比，也叫轉(zhuǎn)矩提升），導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)磁路的飽和程度隨負(fù)載的輕重而變化。這種由電動(dòng)機(jī)磁路飽和引起的過(guò)電流跳閘，主要發(fā)現(xiàn)在低頻、輕載的情況下。解決方法是反復(fù)調(diào)整u/f比。,68,3. 重載過(guò)電流 故障現(xiàn)象。 有些生產(chǎn)機(jī)械在運(yùn)行過(guò)程中負(fù)載發(fā)生突變，如負(fù)荷突然加重，甚至“卡住”，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速因帶不動(dòng)負(fù)載而大幅下降，電流急劇增加，過(guò)載保護(hù)電路來(lái)不及動(dòng)作，導(dǎo)致過(guò)電流跳閘。,69,解決方法。 首先，了解機(jī)械本身是否有故障，如果有故障，則修理機(jī)器。 其次，如果這種過(guò)載屬于生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)?？赡艹霈F(xiàn)的現(xiàn)象，則可以考慮增大變頻器的容量，或者選用帶有矢量控制性能的變頻器。這種變頻器用快速的運(yùn)算限制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出，從而限制了輸出電流。通俗的理解，就是變頻器的輸出頻率永遠(yuǎn)跟隨電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，讓電動(dòng)機(jī)不過(guò)電流。,70,8.10.1.2 加（減）速中的過(guò)電流 當(dāng)負(fù)載的慣性較大，而加速時(shí)間或減速時(shí)間又設(shè)定得太短時(shí)，也會(huì)引起過(guò)電流。在升速過(guò)程中，變頻器工作頻率上升太快，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速迅速上升，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速因負(fù)載慣性較大而跟不上去，結(jié)果是升速電流太大；在降速過(guò)程中，降速時(shí)間太短，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，仍維持較高的轉(zhuǎn)速，這樣同樣可以使轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度太快而產(chǎn)生過(guò)電流。這種原因引起的過(guò)電流故障，可采取的防治措施如下。,71,1. 延長(zhǎng)加（減）速時(shí)間 首先了解根據(jù)生產(chǎn)工藝要求是否允許延長(zhǎng)升速或降速時(shí)間。如允許，則可延長(zhǎng)加（減）速時(shí)間。 2.準(zhǔn)確預(yù)置加（減）速自處理（防失速）功能 變頻器對(duì)于升、降速過(guò)程中的過(guò)電流，設(shè)置了自處理（防失速）功能。當(dāng)加（減）電流超過(guò)預(yù)置的上限電流時(shí)，將暫停加（減）速，待電流降至設(shè)定值以下時(shí)，再繼續(xù)加（減）速。,72,8.10.2 過(guò)載故障 電動(dòng)機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)，但運(yùn)行電流超過(guò)了額定值，稱為過(guò)載。過(guò)載的基本特征是電流雖然超過(guò)了額定值，但超過(guò)的幅度不大，一般也不會(huì)形成較大的沖擊電流。輸出電流超過(guò)反時(shí)限特性過(guò)載電流保護(hù)值，保護(hù)電路即動(dòng)作。,73,1. 過(guò)載的原因 過(guò)載的原因主要有以下三種。 機(jī)械負(fù)荷過(guò)重。負(fù)荷過(guò)重的主要特征是電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。監(jiān)控界面上的運(yùn)行電流超過(guò)額定電流。主要原因是變頻器負(fù)載太大，加（減）速時(shí)間設(shè)定太短；運(yùn)行周期時(shí)間設(shè)置不合理；u/f特性的電壓太高；變頻器功率太小。 三相電壓不平衡，引起某相的運(yùn)行電流過(guò)大，導(dǎo)致過(guò)載跳閘。其特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，從顯示屏上讀取運(yùn)行電流值時(shí)不一定能發(fā)現(xiàn)（因顯示屏只顯示一相電流，或輸出三相電流的平均值）。,74,誤動(dòng)作。變頻器內(nèi)部的電流檢測(cè)部分發(fā)生故障，檢測(cè)出的電流信號(hào)偏大，導(dǎo)致跳閘。 2. 過(guò)載后的檢查方法 檢查電動(dòng)機(jī)是否發(fā)熱。如果電動(dòng)機(jī)的溫升不高，則首先應(yīng)檢查負(fù)載的大小，加（減）速時(shí)間、運(yùn)行周期時(shí)間設(shè)置是否合理，檢查變頻器的過(guò)載保護(hù)功能預(yù)置得是否合理。如變頻器尚有余量，則應(yīng)放寬過(guò)載保護(hù)功能的預(yù)置值；如變頻器的允許電流已經(jīng)沒(méi)有余量，不能再放寬，且根據(jù)生產(chǎn)工藝，所出現(xiàn)的過(guò)載屬于正常過(guò)載，則說(shuō)明變頻器的選擇不當(dāng)，應(yīng)加大變頻器的容量，更換變頻器。,75,這是因?yàn)?，電?dòng)機(jī)在拖動(dòng)變動(dòng)負(fù)載或斷續(xù)負(fù)載時(shí)，只要溫升不超過(guò)額定值，是允許短時(shí)間（幾分鐘，甚或幾十分鐘）過(guò)載的，而變頻器則不允許。如果電動(dòng)機(jī)的溫升過(guò)高，而所出現(xiàn)的過(guò)載又屬于正常過(guò)載，則說(shuō)明是電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷過(guò)重。這時(shí)，首先應(yīng)考慮能否適當(dāng)加大傳動(dòng)比，以減輕電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)荷。如能夠加大，則加大傳動(dòng)比；如果傳動(dòng)比無(wú)法加大，則應(yīng)加大電動(dòng)機(jī)的容量。,76,檢查電動(dòng)機(jī)側(cè)三相電壓是否平衡。若電動(dòng)機(jī)側(cè)的三相電壓不平衡，則應(yīng)再檢查變頻器輸出端的三相電壓是否平衡，如不平衡，問(wèn)題在變頻器內(nèi)部，應(yīng)檢查變頻器的功率單元；如變頻器輸出端的電壓平衡，則問(wèn)題出現(xiàn)在從變頻器到電動(dòng)機(jī)之間的線路上，應(yīng)檢查所有接線端的螺釘是否都已緊固，如果在變頻器到電動(dòng)機(jī)之間有接觸器或其他電氣設(shè)備，則還應(yīng)檢查有關(guān)電氣設(shè)備的接線端是否都已緊固，以及觸點(diǎn)的接觸狀況是否良好等。,77,如果電動(dòng)機(jī)側(cè)三相電壓平衡，則應(yīng)了解跳閘時(shí)的工作頻率；如工作頻率較低，又未用矢量控制（或無(wú)矢量控制），則首先降低u/f比，如降低后仍能帶動(dòng)負(fù)載，則說(shuō)明原來(lái)預(yù)置的u/f比過(guò)高，勵(lì)磁電流的峰值偏大，可通過(guò)降低u/f比來(lái)減小電流；如果降低后帶不動(dòng)負(fù)載了，則應(yīng)考慮加大變頻器的容量；如果變頻器具有矢量控制功能，則應(yīng)采用矢量控制方式。,78,檢查是否誤動(dòng)作。經(jīng)過(guò)以上兩項(xiàng)檢查，均未找到原因時(shí)，應(yīng)檢查是不是誤動(dòng)作，判斷的方法是在輕載或空載的情況下，用電流表測(cè)量變頻器的輸出電流，將測(cè)量值與顯示屏上顯示的運(yùn)行電流值進(jìn)行比較，如果顯示屏顯示的電流讀數(shù)比實(shí)際測(cè)量的電流大很多，則說(shuō)明變頻器內(nèi)部的電流測(cè)量部分誤差較大，“過(guò)載”跳閘有可能是誤動(dòng)作。,79,8.10.3 參數(shù)設(shè)置不正確的故障 高壓變頻器在使用中，是否能滿足傳動(dòng)系統(tǒng)的要求，其參數(shù)的設(shè)置也非常重要，如果參數(shù)設(shè)置不正確，會(huì)導(dǎo)致高壓變頻器不能正常工作。 1. 參數(shù)設(shè)置 高壓變頻器一般在出廠時(shí)，廠家會(huì)對(duì)每一個(gè)參數(shù)都設(shè)一個(gè)默認(rèn)值，這些參數(shù)叫做工廠值。在這些參數(shù)值下，用戶能進(jìn)行基本的操作運(yùn)行，但基本的操作并不能滿足大多數(shù)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求。所以，用戶在正確使用高壓變頻器之前，要對(duì)變頻器設(shè)置參數(shù)，可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。,80,確認(rèn)電動(dòng)機(jī)參數(shù)。高壓變頻器電動(dòng)機(jī)參數(shù)包括功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電動(dòng)機(jī)銘牌中直接得到。 高壓變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、pid控制或其他方式。設(shè)定控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識(shí)。 設(shè)定變頻器的運(yùn)行控制方式。一般變頻器在出廠時(shí)設(shè)定從監(jiān)控界面啟動(dòng)，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況選擇運(yùn)行控制方式，可以選用監(jiān)控界面、上位機(jī)、遠(yuǎn)程給定等幾種運(yùn)行控制方式。,81,給定信號(hào)的選擇。一般高壓變頻器的速度給定也可以有多種方式：界面給定、上位機(jī)給定、模擬量（外部電壓或電流給定）、現(xiàn)場(chǎng)總線通信給定等。當(dāng)然，對(duì)于變頻器的速度給定也可以是這幾種方式的一種或幾種。,82,2. 參數(shù)設(shè)置類故障的處理 一旦發(fā)生了參數(shù)設(shè)置的錯(cuò)誤，變頻器可能不能正常運(yùn)行。發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)詳細(xì)檢查參數(shù)的設(shè)置情況。如果還是發(fā)現(xiàn)不了問(wèn)題，最好是能夠把所有參數(shù)恢復(fù)出廠值，然后重新設(shè)置。,83,第9章 高壓變頻器的日常檢查及維護(hù),84,隨著人們對(duì)高壓電頻器的逐步了解以及對(duì)節(jié)能降耗要求的日益提高，高壓變頻器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。高壓變頻器一般用于驅(qū)動(dòng)大功率的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載均為現(xiàn)場(chǎng)工藝中的關(guān)鍵設(shè)備，如果因?yàn)楦邏鹤冾l器的原因?qū)е码妱?dòng)機(jī)的停轉(zhuǎn)，將會(huì)造成巨大的損失。因此，如果保證高壓變頻器的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，成為用戶和廠家普遍關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題。而高壓變頻器的可靠性除了與自身的制造、設(shè)計(jì)工藝有很大關(guān)系外，現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)和管理也是決定設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。為了達(dá)到合理有效地充分利用現(xiàn)有條件，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行的目的，人們對(duì)維護(hù)和管理均提出了更高的要求。,85,9.1 高壓變頻器穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)環(huán)境方面 的要求 高壓變頻器運(yùn)行環(huán)境的要求主要包括電氣環(huán)境、溫度、濕度、防塵、防止異物（小動(dòng)物）進(jìn)入等方面。 9.1.1 電氣環(huán)境要求 電氣環(huán)境的要求主要是指防靜電要求和防電磁干擾、接地等。,86,1. 防靜電要求 高壓變頻器內(nèi)部電路采用大量的半導(dǎo)體mos器件，這類器件對(duì)靜電的敏感范圍為251000v，而靜電產(chǎn)生的靜電電壓往往高達(dá)數(shù)千伏甚至上萬(wàn)伏，足以擊穿各種類型的半導(dǎo)體器件。尤其是由于igbt是功率mosfet和pnp雙極晶體管的復(fù)合體，特別是其柵極為mos結(jié)構(gòu)，對(duì)于靜電壓是十分敏感的：印制電路板上有許多元器件對(duì)靜電也很敏感，接觸或維護(hù)這些元器件必須遵從相關(guān)靜電放電的說(shuō)明。,87,對(duì)變頻器現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行更換或測(cè)量作業(yè)時(shí)必須注意以下事項(xiàng)。 接觸變頻器印制電路板或更換功率器件時(shí)，必須正確戴好接地防靜電手環(huán)，該手環(huán)必須通過(guò)1m電阻接地。 在需要用手接觸igbt前，應(yīng)先將人體上的靜電放電后再進(jìn)行操作，并盡量不要接觸模塊的驅(qū)動(dòng)端子部分，必須接觸時(shí)要保證此時(shí)人體上所帶的靜電已全部放掉。 需要進(jìn)行igbt驅(qū)動(dòng)線的焊接作業(yè)時(shí)，為了防止靜電可能損壞igbt，需要使用帶接地端的電烙鐵。,88,靜電可通過(guò)接觸接地的導(dǎo)電體如金屬片加以消除。 靜電敏感器件在運(yùn)輸時(shí)必須使用防靜電袋存放。 手持印制電路板時(shí)，總是握住邊緣部分。 不要使印制電路板在任何表面（桌面或工作臺(tái)面）上滑動(dòng)。如可能，在具有導(dǎo)電表面（通過(guò)1m電阻接地）的工作臺(tái)上進(jìn)行印制電路板的維護(hù)工作。如沒(méi)有合適的導(dǎo)電工作臺(tái)，可用干凈的鋼板或鋁板代替。 避免使用塑料、苯乙烯等非導(dǎo)電材料。因?yàn)樗鼈兙墚a(chǎn)生大量的靜電而且不容易消除。,89,2. 防電磁干擾 電磁干擾對(duì)高壓變頻器的硬件和軟件都有可能造成損害，高壓變頻器本身產(chǎn)生的電磁輻射也會(huì)對(duì)臨近的電子設(shè)備產(chǎn)生影響。因此，設(shè)備在安裝時(shí)，必須做好變頻器的接地工作，以免電子設(shè)備之間相互產(chǎn)生干擾。 高壓變頻器的控制線最好與動(dòng)力線交叉通過(guò)，并盡量避免長(zhǎng)距離靠近并行走線。 輸入和輸出電纜必須分開(kāi)配線，防止絕緣損壞造成危險(xiǎn)。 現(xiàn)場(chǎng)到變頻裝置的信號(hào)線，應(yīng)該與強(qiáng)電電線分開(kāi)布線，信號(hào)線采用屏蔽線，屏蔽線的一端可靠接地。 為調(diào)速裝置埋設(shè)專用控制接地極，要求接地電阻不大于4。,90,3. 接地及防雷 接地是確保電氣設(shè)備正常工作和安全防護(hù)的重要措施。所有柜體應(yīng)牢固安裝于基座之上，并和廠房大地可靠連接。變壓器屏蔽層及接地端子pe也應(yīng)接至廠房大地（這一點(diǎn)尤其重要，曾經(jīng)發(fā)生變壓器接地不良而導(dǎo)致燒毀的案例）。各柜體之間應(yīng)相互連接成為一個(gè)整體。 要求變頻器室及上級(jí)配電系統(tǒng)有良好的防雷措施。變頻器控制電源線不應(yīng)在室外架空走線，避免遭雷擊而損壞。,91,9.1.2 溫度要求 電力電子設(shè)備對(duì)環(huán)境的溫度有著較高的要求，變頻器的可靠性在很大程度上取決于溫度。 1. 溫度對(duì)可靠性的影響 現(xiàn)場(chǎng)溫度偏高，易使機(jī)器散熱不暢，使元器件的工作參數(shù)產(chǎn)生漂移，影響電路的穩(wěn)定性和可靠性，嚴(yán)重時(shí)還可造成元器件的擊穿損壞；溫度過(guò)低，將造成控制器、人機(jī)界面等部件不能夠啟動(dòng)，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。圖9-1所示為電子設(shè)備發(fā)生故障的規(guī)律。從圖上可以看出，現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度越高，設(shè)備的故障率越高。,92,2. 溫度對(duì)壽命的影響 周圍溫度升高10，變頻器壽命減半（溫度降低10，壽命增倍），這一規(guī)律稱為arrhenius定律（也稱熱壽命方程），如圖9-2所示。 變頻器啟動(dòng)時(shí)，要求環(huán)境溫度大于0，最高環(huán)境溫度40，溫度變化應(yīng)不大于5/h。如果環(huán)境溫度超過(guò)允許值，用戶應(yīng)考慮為其配備相應(yīng)的通風(fēng)散熱裝置。一般情況下，將調(diào)速裝置周圍的環(huán)境溫度控制在25左右是最好的。,93,94,9.1.3 濕度要求 濕度對(duì)高壓變頻器的影響也很大。空氣潮濕，易引起設(shè)備的金屬部件和插接件管部件產(chǎn)生銹蝕，并引起電路板、插接件和布線的絕緣降低，嚴(yán)重時(shí)不可造成電路短路；空氣太干燥又容易引起靜電效應(yīng)，威脅高壓變頻器的安全。為了保持變頻器環(huán)境的相對(duì)濕度符合標(biāo)準(zhǔn)，可視現(xiàn)場(chǎng)的具體情況配置加濕器或抽濕機(jī)。一般說(shuō)來(lái)，變頻器環(huán)境濕度要求小于95%（20），,95,相對(duì)濕度的變化率每小時(shí)不超過(guò)5%；同時(shí)避免結(jié)露，相對(duì)濕度保持在40%60%范圍內(nèi)較為適宜。 在梅雨季節(jié)，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間不用的高壓變頻器也一定要定時(shí)通電工作一段時(shí)間，讓變頻器工作產(chǎn)生的熱量將機(jī)內(nèi)的潮氣驅(qū)散出去。如果運(yùn)行不允許，則至少應(yīng)讓變頻器的通風(fēng)裝置工作一段時(shí)間。,96,9.1.4 防塵要求 在灰塵比較大的環(huán)境中工作，由于印制電路板會(huì)吸附灰塵，而灰塵的沉積會(huì)影響電子元器件的熱量散發(fā)，這將導(dǎo)致元器件溫度上升，進(jìn)而出現(xiàn)熱穩(wěn)定性下降甚至產(chǎn)生漏電，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致燒毀。另外，灰塵也會(huì)吸收水分，腐蝕變頻器內(nèi)部的電子線路，造成一些莫名其妙的短路問(wèn)題。所以灰塵體積雖小，但對(duì)變頻器的危害不可低估。防止灰塵最有效的辦法就是將變頻器安裝在干凈清潔的環(huán)境中，并且每日清掃環(huán)境。 對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行但無(wú)法經(jīng)常清潔的設(shè)備，定期專門對(duì)設(shè)備做一次清潔是很有必要的。,97,9.1.5 防止鼠害及異物進(jìn)入變頻器 高壓變頻器屬于高壓電氣設(shè)備，需要根據(jù)變頻器使用場(chǎng)所的不同對(duì)變頻器的防護(hù)等級(jí)進(jìn)行選擇，為防止鼠害、異物等進(jìn)入應(yīng)作防護(hù)選擇。常見(jiàn)ip10、ip20、ip30、ip40等級(jí)分別能防止50、12、2.5、1固體物進(jìn)入。在特殊的工況下，還需要考慮垂直滴水對(duì)設(shè)備的影響。 設(shè)備安裝完畢后，要求對(duì)電纜進(jìn)線孔使用防火泥進(jìn)行封堵。設(shè)備運(yùn)行中，不允許長(zhǎng)時(shí)間打開(kāi)柜門。,98,9.2 維護(hù)與檢查需要注意的事項(xiàng) 高壓變頻器屬于高壓產(chǎn)品，柜內(nèi)有3kv、6kv、10kv的危險(xiǎn)電壓。 用戶在設(shè)備安裝和投入運(yùn)行前，務(wù)必認(rèn)真閱讀和理解使用手冊(cè)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。 務(wù)必注意人身安全和設(shè)備安全。 操作人員必須熟悉變頻器的基本原理、功能特點(diǎn)、指標(biāo)等，具有變頻器的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，熟悉設(shè)備的結(jié)構(gòu)和操作方法及其危險(xiǎn)，無(wú)關(guān)人員不得隨意操作變頻器。任何維護(hù)和檢修工作應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行。 注意高壓危險(xiǎn)，還要注意等功率單元中的電容器充分放電后，再進(jìn)行作業(yè)。在檢修時(shí)，一定要將高壓切斷并待所有單元的紅色指示燈安全熄滅才能更換或測(cè)量。,99,確認(rèn)無(wú)發(fā)熱元器件和不帶電之前，千萬(wàn)不要觸摸柜內(nèi)任何部位。 不要使高壓電源誤接到變頻器的輸出端，否則會(huì)使變頻器內(nèi)部器件發(fā)生爆炸。 不要用高壓絕緣電阻表測(cè)量變頻器的輸出絕緣，否則可能會(huì)使功率單元中的開(kāi)關(guān)器件受損。 變壓器進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，需要將所有功率單元同變頻器斷開(kāi)，并且將溫控儀同測(cè)溫探頭斷開(kāi)。,100,一般情況下，變頻器的控制電源和高壓電源是分開(kāi)的。變頻器已經(jīng)帶高壓是千萬(wàn)不要斷開(kāi)控制電源，以免發(fā)生危險(xiǎn)。 11不要在柜門打開(kāi)時(shí)運(yùn)行變壓器。唯一的例外是控制柜，它的電壓很低。 12在安裝及運(yùn)行中，應(yīng)防止異物落入變壓器內(nèi)。,101,9.3 日常檢查的項(xiàng)目 電動(dòng)機(jī)是否像預(yù)期的那樣運(yùn)行。 安裝環(huán)境是否異常，經(jīng)常檢查室內(nèi)溫度、通風(fēng)情況，注意室內(nèi)溫度不要超過(guò)40。夏季環(huán)境溫度較高時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)變頻器安裝場(chǎng)地的通風(fēng)，保證變頻器有良好的通風(fēng)散熱條件。 值班人員或維護(hù)人員要定期對(duì)變壓器進(jìn)行巡視、檢查，記錄變壓器繞組的溫度值。 冷卻系統(tǒng)是否異常，主要觀察散熱風(fēng)機(jī)是否正常轉(zhuǎn)動(dòng)，界面有無(wú)報(bào)警提示，環(huán)境的冷卻裝置是否工作正常。,102,對(duì)于柜內(nèi)關(guān)鍵的保護(hù)元器件要定期檢查校核，例如電磁鎖等。 室內(nèi)保護(hù)清潔衛(wèi)生。 經(jīng)常檢查變頻器是否有異常聲響、異味，柜體是否發(fā)熱，是否存在異常振動(dòng)，是否出現(xiàn)異常過(guò)熱、變色。 在運(yùn)行中要注意觀察變頻器輸入/輸出電壓、電流的情況是否在正常范圍內(nèi)。 發(fā)生跳閘時(shí)，要記錄下故障情況，查明原因后方可再次送電。,103,半個(gè)月左右清理一次柜門防塵濾網(wǎng)的灰塵，保證冷卻風(fēng)路的通暢。如果環(huán)境灰塵污染嚴(yán)重，定期清理的時(shí)間還應(yīng)縮短。經(jīng)常用一張a4紙檢查變壓器柜、功率柜進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量（a4紙應(yīng)能被過(guò)濾網(wǎng)牢牢吸?。缬袉?wèn)題及時(shí)排除（更換或清洗過(guò)濾網(wǎng)，或檢查柜頂風(fēng)扇是否有問(wèn)題）。 11特別注意進(jìn)風(fēng)口不要有蒸氣、雨雪吸進(jìn)，否則會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞變頻器。出風(fēng)口也要采取措施防止雨雪倒灌。 12建議變頻器投入運(yùn)行前一個(gè)月內(nèi)，將所有主回路的連接電纜緊固一遍：以后每半年定期緊固一遍（包括控制線），并用吸塵器將柜內(nèi)灰