2020年變頻器的過流故障及排除

1、作者：非成敗作品編號(hào)：92032155GZ5702241547853215475102時(shí)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(hù)的對(duì)象主要指帶有突變性質(zhì)的、電流的峰值超 過了 過流檢測(cè)值（約額定電流的180% 200%.不同變頻器的保護(hù)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(hù) 是至關(guān)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(shí)間太短、負(fù)載發(fā)生突變、負(fù)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(jù)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(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)在工作過程中出現(xiàn)過流其原因大致有以下幾方面：?是電動(dòng)機(jī)遇到 沖擊負(fù)載或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象，引起電動(dòng)這種保護(hù)大部分是 因變頻 器內(nèi)部故障引起的， 若負(fù)載正常，變頻 器仍出現(xiàn)過流保護(hù)，一般是檢測(cè)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(cè)電路等 o該處傳感器波形如圖3所示，其包絡(luò)類似 于正弦波，若波形不對(duì)或無波形，即為傳感器損壞，應(yīng)更 換之。過流保護(hù)用的檢測(cè)電路是模擬運(yùn)放電路 ?如圖 4 所示。在靜態(tài) 下，測(cè)3 點(diǎn)的工作電壓應(yīng)為 2.4v, 若電壓不對(duì)即為該電路有問題，應(yīng) 查找原因予以 排除。 4 為取樣電阻，若有問題也應(yīng)更換

3、之。 3 過流故障處理 對(duì)策通常有以下集中處理對(duì)策：(1) 負(fù)載側(cè)檢查 負(fù)載側(cè)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(jī)械 有沒有卡住，以避免電機(jī)負(fù)載突變， 引起的沖擊過大造 成過流； ?負(fù)載側(cè)有沒有短路，以避免電機(jī)和電機(jī)電纜相間或每相對(duì)地的絕緣破壞、造成匝間或相間對(duì)地短路，此項(xiàng)內(nèi)容可 以用兆 歐表檢查對(duì)地 或者相間有沒 有短路 ； ?電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過小， 拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)不起來；?過流故障還與 電機(jī)的漏抗、電機(jī)電纜的耦合電抗有關(guān)， 所以選擇 電機(jī)電纜 一定按照要求去選；?在變頻器輸出側(cè) 有無功率因數(shù)轎正電容或浪涌吸收裝置，如果有 , 就必須 撤除；?當(dāng)負(fù)

4、載電機(jī)裝有測(cè)速編碼器時(shí)， 速度反饋信號(hào)丟失或非正常時(shí)， 也會(huì)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(qū)動(dòng)電路損壞、電流檢測(cè)電 路損 壞等。具體檢查內(nèi)容如下：?電流互感器損壞， 其現(xiàn)象表現(xiàn)為，變頻器主回路送電， 當(dāng)變頻器 未起動(dòng) 時(shí)，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(cè)通道被損壞， 也會(huì)出現(xiàn)過流。?由于連 接插件不緊、不牢。 例如電流或電壓反饋信號(hào)線接觸不良 , 會(huì)出現(xiàn) 過流故障時(shí)有時(shí)無的現(xiàn)象。?電路板損壞'其原因可能是：是由于環(huán) 境太差，導(dǎo)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(jī)殼連在一起， 由于 柜體與地角焊接時(shí)，強(qiáng)大 的電 弧，會(huì)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(huì)造成電路板損壞當(dāng)檢查以上 4 項(xiàng)有問題，必須更換為同型號(hào)配件或者修復(fù)該配件(3) 變頻器參 數(shù)檢查變頻器參數(shù)設(shè)定問題是在負(fù)載、 變頻器確認(rèn)都正常的情況下必 須懷疑 的因素，這里面包括加速時(shí)間太短、pid調(diào)節(jié)器的比例p和積分時(shí)間I參數(shù)不合理、 超調(diào)過大等等， 所有這些參數(shù)的不合理設(shè)置都 將造成變頻器輸出電 流振蕩或直接過流。針對(duì)變頻器問題，主要檢查：?升速時(shí) 間設(shè)定太短'加長(zhǎng)加速時(shí)間；?減速時(shí) 間設(shè)定太短&#

6、39;加長(zhǎng)減速時(shí)間；?轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償 (u/f 比) 設(shè)定太大， 引起低頻時(shí)空載電流過大；?電子熱繼電 器整定不當(dāng)， 動(dòng)作電流設(shè)定得太小， 引起變頻器誤動(dòng) 作。 另外， 當(dāng)負(fù)載不穩(wěn)定時(shí)， 建議使用矢 量控制模式或 dtc 模式， 因?yàn)榇?兩種模 式控制速度非?？欤扛?25ps 產(chǎn)生一組精確的轉(zhuǎn)矩和磁通的 實(shí)際值，再經(jīng) 過電機(jī)轉(zhuǎn)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(guān)位置， 這樣有利于抑制過流。 同時(shí)使用速度 環(huán)的自適應(yīng)功能來自動(dòng)調(diào)整 pid 參數(shù)，從而使變頻器輸出電機(jī)電流平 穩(wěn)。(4) 輸入輸出線 路檢查根據(jù)很多現(xiàn)象表明， 過流保護(hù)的其中一個(gè)原因就是缺相。 當(dāng)變頻器輸入

7、缺相時(shí)，勢(shì)必引起母線電壓降低，負(fù)載電流加大，引起保護(hù)。 而當(dāng) 變頻 器輸出端缺相時(shí)，勢(shì)必使電動(dòng)機(jī)的另外兩相電流加大而引起過流 保護(hù)。所 以對(duì)輸入及輸出都應(yīng)進(jìn)行檢查，排除故障。4 案例分析 : 罐車變頻器過流4.1 故障現(xiàn)象某煉鋼廠現(xiàn)場(chǎng)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(hù)量大。 隨著交流調(diào)速 控制技術(shù)的迅速發(fā)展， 變頻調(diào)速控制系統(tǒng)成為交流傳動(dòng) 的主流調(diào)速控制方案， 所以該煉鋼廠k罐車應(yīng)用了西門子變頻器構(gòu)成的控制系統(tǒng)。k罐車系統(tǒng)由1臺(tái)45kw的變頻專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用 6se7031-2ef60（55kw）全數(shù)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(diào) 速范圍為 2： 25。系統(tǒng)采用速度擋位開關(guān)量輸入pic,經(jīng)軟件處理后，再由pic輸出模塊輸出開關(guān)量信號(hào)給變頻裝置，通過變頻裝置內(nèi)部的 參數(shù)設(shè)定，輸出相應(yīng)的速度 信號(hào)。速度分為兩檔 40%和 80%額定速度； 起動(dòng)、停止和各檔速度過渡平 穩(wěn)無沖擊，屬于 檔位無級(jí)調(diào)速方式2臺(tái)kr罐車（1#、2#kr）調(diào)試情況良好，空車使用一切正常，投入使用后， 2 臺(tái)罐車不間斷報(bào)節(jié) 0 口”過流故障。經(jīng)過對(duì)故障時(shí)罐 車的工作 狀況的監(jiān)測(cè)， 變頻器報(bào)故障主要集中在 罐車滿 載啟動(dòng)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(cè)對(duì)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(jī)與變頻器是 否匹配 ；(3) (3)負(fù)載 處于過載狀態(tài) ；(4) (4)是否動(dòng) 態(tài)要求過高。 對(duì)于上述四種原因，一一進(jìn)行排查：(1) 經(jīng)過對(duì)變頻器輸出電纜以及電 機(jī)搖測(cè) 絕緣， 電纜和電機(jī)絕緣情 況 良好，無短路和接地故障；(2) 電機(jī)和變頻器規(guī) 格匹配 ；(3) 根據(jù)監(jiān)測(cè)到滿載啟動(dòng)時(shí)頻繁報(bào)故障， 可能是負(fù)載處于過載狀 態(tài)， 造成過流 ；(4) 罐車系統(tǒng)是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，道軌上有積渣，阻力增大或有變化， 負(fù) 載就發(fā)生變化，系統(tǒng)如果動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，也會(huì)造成過流故障，根據(jù)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(duì)罐 車 fOll 過流故障的結(jié)論是 ：系統(tǒng)選用的 v/f 開環(huán)控制模式在低頻時(shí)啟動(dòng)力矩 小以及開環(huán)動(dòng)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(xiàn)場(chǎng) 2 臺(tái)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(bǔ)償功能1#罐車仍采用 v/f 模式増 加低頻補(bǔ)償，轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能， 其參數(shù)設(shè)置 如下： 探增加低頻補(bǔ)償 P318-1變頻器 有兩種低頻轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能， 即直接 提升電壓數(shù)值 （電壓 模 式）和間接 提升電壓數(shù)值 （電流模式）， 后者涉

11、及到定子電阻的計(jì) 算、測(cè) 量，相對(duì)比較復(fù)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(shù)值輸入?yún)?shù) P325 即可， 變頻器就能根據(jù)圖 6 所示的邏輯示意輸出合適的 v/f 曲線。圖 6 轉(zhuǎn)矩提升邏輯增加轉(zhuǎn)差補(bǔ)償 p336=100%o轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能的使用，可補(bǔ)償因 k罐車負(fù)載波動(dòng)引起的電機(jī)轉(zhuǎn)差變化，從而得到良好機(jī)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(shù)修改如下：探 p200 二 3, 系統(tǒng)參數(shù)重新設(shè)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(bào)

12、toil 過流 故障， 操作工也明顯感到系統(tǒng)啟動(dòng)快，動(dòng)作也快，參數(shù)優(yōu)化取得了很 好的效果。需 要注意的是， 低頻補(bǔ)償和轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能在實(shí)際應(yīng)用中， 調(diào)試時(shí)應(yīng)逐漸增加數(shù) 值，滿足系統(tǒng)的需要即可，不能過補(bǔ)償了。4.3 案例歸納變頻器在啟動(dòng)或極低速運(yùn)行時(shí)，根據(jù) v/f 曲線，電動(dòng)機(jī)在低頻時(shí) 對(duì)應(yīng) 輸出的電壓較低， 轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著， 這就導(dǎo) 致勵(lì)磁不足 而使電動(dòng)機(jī)不能獲得足夠的旋轉(zhuǎn)力， 因此需要對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行 補(bǔ)充補(bǔ)償， 這稱為 轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。通常的做法是對(duì)輸出電壓做一些提升補(bǔ) 償，以補(bǔ)償定子電阻上電 壓降引起的輸出轉(zhuǎn)矩?fù)p失， 從而改善電動(dòng)機(jī) 的輸出轉(zhuǎn)矩。圖 7中， vO 表示手動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升電壓

13、、 vmax 表示最大輸出電壓、 fO 表 示轉(zhuǎn) 矩提升的截止頻率、 fb 表示基本運(yùn)行頻率作者：非成敗作品編號(hào) ：92032155GZ5702241547853215475102時(shí)間: 2020.12.13對(duì)于 v0 的設(shè)置原則一般有以下幾點(diǎn)： (1) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)與變頻器之間的 距離太遠(yuǎn) 時(shí)，由于線路壓降增大，應(yīng)適當(dāng)增大v0 值； (2)當(dāng)電動(dòng)機(jī) 容量小于變頻器額定容 量時(shí)，由于此擋容量電動(dòng)機(jī)的繞組電阻比大容 量電動(dòng)機(jī)大， 電阻壓降也 大，應(yīng)適當(dāng)增大 v0 值； (3)當(dāng)電動(dòng) 機(jī)抖動(dòng) 厲害時(shí)，說明轉(zhuǎn)矩過大， 轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償 増益調(diào)得過高，應(yīng)適當(dāng)減小 v0 值。這里必須避免這樣一個(gè)誤區(qū)：即使提高很多輸

14、出電壓，電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩并不能和其電流相對(duì)應(yīng)的提高。 這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)電流包含電動(dòng)機(jī) 產(chǎn)生的 轉(zhuǎn)矩分量和其它分量 ( 如勵(lì)磁分量 ) 。關(guān)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(shè)置的，如艾默生 ev2000 變頻器 f0 二 050%基本運(yùn)行頻 率。轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償可以根據(jù)變頻器的參數(shù)設(shè)置選擇手動(dòng)和自動(dòng)，如手動(dòng) 設(shè)置則允許用戶 v0 在 0-20% 或 30%vmax 之間任意設(shè)定， 如自動(dòng)設(shè) 置則是 變頻器根據(jù)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中的力矩情況進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償， 其參 數(shù)是隨著負(fù)載 變化而更改的。當(dāng)然，本案