2020年變頻器的過流故障及排除

1、作者：非成敗作品編號：92032155GZ5702241547853215475102時間:202012.13變頻器的過流故障及排除1引言變頻器中過流 保護的對象主要指帶有突變性質的、電流的峰值超 過了 過流檢測值（約額定電流的180% 200%.不同變頻器的保護值 不一樣）， 變頻器顯示過流，由于逆變器件的過載能力較差，所以變頻器的過流保護 是至關重要的一環(huán)。過流故障可分為加速、減速、恒速過流等，其可能是由于變頻器 的加 減速時間太短、負載發(fā)生突變、負荷分配不均、輸岀短路等原因 引起的。本文將主要探討變頻器過流形成的原因及其處理辦法。2變頻器過流故障的原因根據變頻器過流故障顯示，從以下幾方面

2、尋找原因。（1）工作中過流，即電機拖動系統(tǒng)在工作過程中出現過流其原因大致有以下幾方面：?是電動機遇到 沖擊負載或傳動機構出現“卡住”現象，引起電動這種保護大部分是 因變頻 器內部故障引起的， 若負載正常，變頻 器仍出現過流保護，一般是檢測電路所引起，類似于短路故障的排除 , 如電流傳 感器、取樣電阻或檢測電路等 o該處傳感器波形如圖3所示，其包絡類似 于正弦波，若波形不對或無波形，即為傳感器損壞，應更 換之。過流保護用的檢測電路是模擬運放電路 ?如圖 4 所示。在靜態(tài) 下，測3 點的工作電壓應為 2.4v, 若電壓不對即為該電路有問題，應 查找原因予以 排除。 4 為取樣電阻，若有問題也應更換

3、之。 3 過流故障處理 對策通常有以下集中處理對策：(1) 負載側檢查 負載側的原因是引起變頻器過流的最主要因素，因此一旦發(fā)生過流故 障， 首先要檢查 :?工作機械 有沒有卡住，以避免電機負載突變， 引起的沖擊過大造 成過流； ?負載側有沒有短路，以避免電機和電機電纜相間或每相對地的絕緣破壞、造成匝間或相間對地短路，此項內容可 以用兆 歐表檢查對地 或者相間有沒 有短路 ； ?電動機的起動轉矩過小， 拖動系統(tǒng)轉不起來；?過流故障還與 電機的漏抗、電機電纜的耦合電抗有關， 所以選擇 電機電纜 一定按照要求去選；?在變頻器輸出側 有無功率因數轎正電容或浪涌吸收裝置，如果有 , 就必須 撤除；?當負

4、載電機裝有測速編碼器時， 速度反饋信號丟失或非正常時， 也會引起 過流， 因此也必須正確檢查編碼器和其電纜。(2) 變頻器檢查變頻器硬件問題主要包括模塊損壞、驅動電路損壞、電流檢測電 路損 壞等。具體檢查內容如下：?電流互感器損壞， 其現象表現為，變頻器主回路送電， 當變頻器 未起動 時，有電流顯示且電流在變化， 這樣可判斷互感器已損壞。?主電路 接口板電流、電壓檢測通道被損壞， 也會出現過流。?由于連 接插件不緊、不牢。 例如電流或電壓反饋信號線接觸不良 , 會出現 過流故障時有時無的現象。?電路板損壞'其原因可能是：是由于環(huán) 境太差，導電性固體顆粒附著在電路板上，造成靜電損壞。 或

5、 者有 腐蝕性氣體， 使電路被腐蝕。二是電路板 的零電 位與機殼連在一起， 由于 柜體與地角焊接時，強大 的電 弧，會影響電路板的性能。三是由于接地 不良，電路板的零伏受干擾， 也會造成電路板損壞當檢查以上 4 項有問題，必須更換為同型號配件或者修復該配件(3) 變頻器參 數檢查變頻器參數設定問題是在負載、 變頻器確認都正常的情況下必 須懷疑 的因素，這里面包括加速時間太短、pid調節(jié)器的比例p和積分時間I參數不合理、 超調過大等等， 所有這些參數的不合理設置都 將造成變頻器輸出電 流振蕩或直接過流。針對變頻器問題，主要檢查：?升速時 間設定太短'加長加速時間；?減速時 間設定太短&#

6、39;加長減速時間；?轉矩補償 (u/f 比) 設定太大， 引起低頻時空載電流過大；?電子熱繼電 器整定不當， 動作電流設定得太小， 引起變頻器誤動 作。 另外， 當負載不穩(wěn)定時， 建議使用矢 量控制模式或 dtc 模式， 因為此 兩種模 式控制速度非?？?，每隔 25ps 產生一組精確的轉矩和磁通的 實際值，再經 過電機轉矩比較器和磁通比較器的輸出， 優(yōu)化脈沖選擇 器決定逆變器的最佳 開關位置， 這樣有利于抑制過流。 同時使用速度 環(huán)的自適應功能來自動調整 pid 參數，從而使變頻器輸出電機電流平 穩(wěn)。(4) 輸入輸出線 路檢查根據很多現象表明， 過流保護的其中一個原因就是缺相。 當變頻器輸入

7、缺相時，勢必引起母線電壓降低，負載電流加大，引起保護。 而當 變頻 器輸出端缺相時，勢必使電動機的另外兩相電流加大而引起過流 保護。所 以對輸入及輸出都應進行檢查，排除故障。4 案例分析 : 罐車變頻器過流4.1 故障現象某煉鋼廠現場環(huán)境惡劣，在煉鋼廠平車（鋼包車、渣罐車、鐵 水車） 系統(tǒng)一直采用傳統(tǒng)的接觸器控制方案，故障率高，維護量大。 隨著交流調速 控制技術的迅速發(fā)展， 變頻調速控制系統(tǒng)成為交流傳動 的主流調速控制方案， 所以該煉鋼廠k罐車應用了西門子變頻器構成的控制系統(tǒng)。k罐車系統(tǒng)由1臺45kw的變頻專用電機驅動，采用 6se7031-2ef60（55kw）全數字矢量控制變頻器控制，變頻

8、器帶輸入、輸出電抗器以消除諧波、抑制尖峰電壓，變頻器采用 v/f 速度開環(huán)控制模式，調 速范圍為 2： 25。系統(tǒng)采用速度擋位開關量輸入pic,經軟件處理后，再由pic輸出模塊輸出開關量信號給變頻裝置，通過變頻裝置內部的 參數設定，輸出相應的速度 信號。速度分為兩檔 40%和 80%額定速度； 起動、停止和各檔速度過渡平 穩(wěn)無沖擊，屬于 檔位無級調速方式2臺kr罐車（1#、2#kr）調試情況良好，空車使用一切正常，投入使用后， 2 臺罐車不間斷報節(jié) 0 口”過流故障。經過對故障時罐 車的工作 狀況的監(jiān)測， 變頻器報故障主要集中在 罐車滿 載啟動和道軌 上有積 渣阻力較大的 這兩種情況。4.2

9、分析處理查變頻器手冊對造成過流故障原因的解釋：(1) 變頻器輸 出短路或有接地故障 ；(2) 電機與變頻器是 否匹配 ；(3) (3)負載 處于過載狀態(tài) ；(4) (4)是否動 態(tài)要求過高。 對于上述四種原因，一一進行排查：(1) 經過對變頻器輸出電纜以及電 機搖測 絕緣， 電纜和電機絕緣情 況 良好，無短路和接地故障；(2) 電機和變頻器規(guī) 格匹配 ；(3) 根據監(jiān)測到滿載啟動時頻繁報故障， 可能是負載處于過載狀 態(tài)， 造成過流 ；(4) 罐車系統(tǒng)是恒轉矩負載，道軌上有積渣，阻力增大或有變化， 負 載就發(fā)生變化，系統(tǒng)如果動態(tài)響應慢，也會造成過流故障，根據以上的情況分析以及選用的變頻器 v/f

10、 開環(huán)控制模式' 對罐 車 fOll 過流故障的結論是 ：系統(tǒng)選用的 v/f 開環(huán)控制模式在低頻時啟動力矩 小以及開環(huán)動態(tài)性能 差是造成過流故障的原因。變頻器有多種控制模式可供選擇以及在 v/f 模式下的各種功能 , 現場 2 臺罐車有相同的問題，于是就 選擇了 2 種處理方式， 也有利于 比較使用 效果，其處理方法如下：（1） 1#罐車 v/f 模式下增加補償功能1#罐車仍采用 v/f 模式増 加低頻補償，轉差補償功能， 其參數設置 如下： 探增加低頻補償 P318-1變頻器 有兩種低頻轉矩補償功能， 即直接 提升電壓數值 （電壓 模 式）和間接 提升電壓數值 （電流模式）， 后者涉

11、及到定子電阻的計 算、測 量，相對比較復雜，因此本案例采用直接電壓提升模式。 探 p325 二 25v （般 20v 到 40v ）在直接提升電壓模式中，只需將需要的提升電壓數值輸入參數 P325 即可， 變頻器就能根據圖 6 所示的邏輯示意輸出合適的 v/f 曲線。圖 6 轉矩提升邏輯增加轉差補償 p336=100%o轉差補償功能的使用，可補償因 k罐車負載波動引起的電機轉差變化，從而得到良好機械特性曲線。(2) 2#罐車改變控制模式2# 罐車控制模式改為 無編碼器矢量控制， 參數修改如下：探 p200 二 3, 系統(tǒng)參數重新設定優(yōu)化1#罐車和 2#罐車系統(tǒng)采用上述法處理后 . 系統(tǒng)不再報

12、toil 過流 故障， 操作工也明顯感到系統(tǒng)啟動快，動作也快，參數優(yōu)化取得了很 好的效果。需 要注意的是， 低頻補償和轉差補償功能在實際應用中， 調試時應逐漸增加數 值，滿足系統(tǒng)的需要即可，不能過補償了。4.3 案例歸納變頻器在啟動或極低速運行時，根據 v/f 曲線，電動機在低頻時 對應 輸出的電壓較低， 轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著， 這就導 致勵磁不足 而使電動機不能獲得足夠的旋轉力， 因此需要對轉矩進行 補充補償， 這稱為 轉矩補償。通常的做法是對輸出電壓做一些提升補 償，以補償定子電阻上電 壓降引起的輸出轉矩損失， 從而改善電動機 的輸出轉矩。圖 7中， vO 表示手動轉矩提升電壓

13、、 vmax 表示最大輸出電壓、 fO 表 示轉 矩提升的截止頻率、 fb 表示基本運行頻率作者：非成敗作品編號 ：92032155GZ5702241547853215475102時間: 2020.12.13對于 v0 的設置原則一般有以下幾點： (1) 當電動機與變頻器之間的 距離太遠 時，由于線路壓降增大，應適當增大v0 值； (2)當電動機 容量小于變頻器額定容 量時，由于此擋容量電動機的繞組電阻比大容 量電動機大， 電阻壓降也 大，應適當增大 v0 值； (3)當電動 機抖動 厲害時，說明轉矩過大， 轉矩補償 増益調得過高，應適當減小 v0 值。這里必須避免這樣一個誤區(qū)：即使提高很多輸

14、出電壓，電動機 轉矩并不能和其電流相對應的提高。 這是因為電動機電流包含電動機 產生的 轉矩分量和其它分量 ( 如勵磁分量 ) 。關于截止頻率fO,在有些變頻器中是固定的頻率值？如abb acs550變頻器fO= 20hZs 羅克韋爾 ab powerflex 400 變頻器 f0 = 25hz ； 有些 變頻器是可 以設置的，如艾默生 ev2000 變頻器 f0 二 050%基本運行頻 率。轉矩補償可以根據變頻器的參數設置選擇手動和自動，如手動 設置則允許用戶 v0 在 0-20% 或 30%vmax 之間任意設定， 如自動設 置則是 變頻器根據電動機啟動過程中的力矩情況進行自動補償， 其參 數是隨著負載 變化而更改的。當然，本案