變頻器的維修和故障處理

1、變頻器的維修和故障處理1、測量變頻器主電路時(shí)應(yīng)該注意那些問題？ 答：測量主電路應(yīng)該注意的問題如下： （ 1） 測量絕緣時(shí)首先應(yīng)該將接至電源和電動(dòng)機(jī)的連接線斷開， 然后將所有的輸入 端和輸出端都接連起來，再用兆歐表測量絕緣電阻。（ 2） 測電流：變頻器的輸入和輸出電流都含有各種高次諧波成分，應(yīng)選用電磁式 儀表，因?yàn)殡姶攀絻x表所指示的電流是有效值。（ 3） 測電壓：變頻器輸入側(cè)的電壓是網(wǎng)絡(luò)的正弦波電壓，可用任意類型的儀表測 量：輸出側(cè)的電壓是方波脈沖序列，也含有許多高次諧波成分。由于電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)矩主要和電壓的基波有關(guān)，因此采用整流式儀表為宜。（ 4） 測波形：用示波器測主電路電壓和電流波形時(shí)，必須

2、使用高壓探頭。如果使 用低壓探頭，需用互感器或其他隔離器進(jìn)行隔離。2、測量變頻器的控制電路時(shí)應(yīng)該注意那些問題？ 答：測量控制電路時(shí)應(yīng)該注意的問題如下： （ 1） 儀表選型：由于控制電路的信號(hào)比較微弱，各部分電路的輸入阻抗較高，因 此必須選用高頻（ 100kHz 以上）儀表進(jìn)行測量，例如使用數(shù)字式儀表等。用 普通儀表測量時(shí)，讀出的數(shù)據(jù)將偏低。（2）示波器的選型：測量波形時(shí)，可以使用 10MHZ勺示波器。如欲測量電路的過 渡過程，則應(yīng)該使用200MHz以上的示波器。（ 3） 公共端的位置：控制電路有許多公共端（地端） ，理論上說，這些公共端都 是等電位的。但為了使測量結(jié)果更加準(zhǔn)確，應(yīng)該選用與被測點(diǎn)

3、最為接近的公 共端。3、如何診斷和處理變頻器整流模塊故障？ 答：整流電路的功能是把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源，整流電路一般都是單獨(dú)的一塊 整流模塊，但也有整流電路與逆變電路二者合一的模塊，如富士 7MBI 系列。變頻 器整流模塊的損壞也是變頻器的常見故障之一， 早期生產(chǎn)的變頻器整流模塊均以二 極管整流為主，目前部分整流模塊采用晶閘管的的整流方式（調(diào)壓調(diào)頻型變頻器） 。 中、大功率普通變頻器的整流模塊一般為三相全波整流，承擔(dān)著變頻器所有輸出電 能的整流，易過熱，也易擊穿，且損壞后一般會(huì)出現(xiàn)變頻器不能送電，熔斷器熔斷 等現(xiàn)象，三相輸入或輸出端呈低阻值（正常時(shí)其阻值達(dá)到兆歐以上）或短路。測試整流電路前要

4、先找到變頻器直流輸出端的“ +與-”然后將萬用表調(diào)到測量 二極管檔，黑表筆接“ +”，紅表筆分別接變頻器的輸入端 L1、L2、L3 端，整流橋 的上半橋若是完好，萬用表應(yīng)顯示,若損壞萬用表顯示“ 0”相反將萬用表的紅 表筆接“ - ”黑表筆分別接 L1、L2、L3 端應(yīng)得到上述相同的結(jié)果，若出現(xiàn)“ 0”則 證明整流橋損壞。有的品牌變頻器整流電路，上半橋?yàn)榫чl管，下半橋?yàn)槎O管，例如，大功率的 danfoss 、臺(tái)達(dá)等變頻器。判斷晶閘管好壞的方法是在控制極加上直流電壓（ 10V 左右）看其正向能否導(dǎo)通，這樣基本大致能判斷出晶閘管的好壞。富士 G9S（ P9S系列11KW以下的變頻器整流模塊集成了

5、 5種功能，整流、預(yù)充電 晶閘管、制動(dòng)管、電源開關(guān)管和熱敏電阻。例如 CVM40CD12整流模塊引腳及功能 的名稱為，整流：R、S、T、A （+）、N-（-）;充電晶閘管：A1、P1、G+n （觸發(fā)）; 制動(dòng)管：DB N-、G7(觸發(fā));DB 1B+是其續(xù)流二極管；電源開關(guān)管：D8 S8 G8; 熱敏電阻： Th1 、Th2。富士 G9S( P9S系列15 22KW的變頻器整流模塊為 VM100BB160其功能除整流 外還有預(yù)充電晶閘管。功率在 30KW以上的整流模塊為單一整流功能。功率在 75KW 以上為多組并聯(lián)整流模塊。整流模塊損壞的原因如下。( 1 ) 器件本身質(zhì)量不好( 2) 后級(jí)電路

6、，逆變功率開關(guān)元件損壞，導(dǎo)致整流模塊流過短路電流而損壞。( 3) 電網(wǎng)電壓太高，電網(wǎng)遇雷擊和過電壓浪涌。電網(wǎng)內(nèi)阻小，過電壓保護(hù)的壓敏 電阻已經(jīng)燒毀不起作用，導(dǎo)致全部的過壓加到整流模塊上。( 4) 變頻器與電網(wǎng)的電源變壓器太近，中間的線路阻抗很小，變頻器沒有安裝直 流電抗和輸入側(cè)交流電抗器， 使整流模塊處于電容濾波的高幅度尖脈沖電流 的沖擊狀態(tài)下，使整流模塊過早損壞。( 5) 三相輸入缺相，使整流模塊負(fù)擔(dān)加重而損壞。 找到引起整流模塊損壞的根本原因，并消除才能更換新的整流模塊，以防止換上新 整流模塊又發(fā)生損壞。更換新整流模塊，對焊接的整流模塊需確保焊接可靠。確保 與周邊元件的電氣安全間距，對螺接

7、的整流模塊要擰緊，防止接觸電阻大而發(fā)熱。 模塊與散熱器的接觸面要求涂好硅脂降低熱阻，對并聯(lián)的整流模塊要用同一型號(hào)， 同一廠家的產(chǎn)品，以避免電流不均勻而損壞。4、如何診斷和處理變頻器逆變功率模塊故障？ 答：逆變電路與整流電路相反，是將直流電壓變換為所要頻率的交流電壓，以所確 定的時(shí)間使上橋、下橋的功率開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷。從而可以在輸出端U、V、W得到相位互差120°電度角的三相交流電壓。逆變電路通常指的就是IGBT逆變模塊，IGBT模塊損壞也是變頻器常見的故障。中、小型變頻器一般用三組IGBT(大功率晶體管模塊)；大容量的機(jī)種均采用多組 IGBT并聯(lián)，故測量檢查時(shí)應(yīng)分別逐一進(jìn)行檢測。I

8、GBT的損壞也可引起變頻器的 OC 保護(hù)功能動(dòng)作。逆變電路測試(以六相模塊為例)：將負(fù)載側(cè) U V、W相的導(dǎo)線拆除，使用二極管 測試擋，紅表筆接P (集電極C1)，黑表筆依次測U V、萬用表顯示的數(shù)值應(yīng)為 最大；將表筆反過來，黑表筆接 P，紅表筆測U、V、W萬用表顯示數(shù)值為400左 右。再將紅表筆接N (發(fā)射極E2),黑表筆測U V、萬用表顯示數(shù)值為400左右； 黑表筆接P,紅表筆測U、V、W萬用表顯示數(shù)值為最大。各相之間的正反向特性 應(yīng)相同，若出現(xiàn)差別說明IGBT模塊性能變差。用萬用表的紅、黑兩表筆分別測試功率開關(guān)管的柵極 G與發(fā)射極E之間的正反向特 性，再次所測得數(shù)值都為最大，此時(shí)可判定

9、IGBT模塊柵極正常。如果有數(shù)值顯示， 則柵極性能變差。當(dāng)正反向測試結(jié)果為零時(shí)，說明所檢測的一相門極已經(jīng)被擊穿短 路。柵極損壞時(shí)電路板保護(hù)門極的穩(wěn)壓管也將擊穿損壞。逆變功率模塊損壞的原因 如下：( 1) 器件本身的質(zhì)量不好。( 2) 外部負(fù)載有嚴(yán)重過流、不平衡、電動(dòng)機(jī)某相繞組對地短路、有一相繞組內(nèi)部 短路、負(fù)載機(jī)械卡住、相間擊穿、輸出電路有短路或?qū)Φ囟搪贰? 3) 負(fù)載上接電容或因布線不當(dāng)對地電容太大，使功率開關(guān)管有沖擊電流。( 4) 電網(wǎng)電壓太高或有較強(qiáng)的瞬間過電壓，造成過壓損壞。(5)功率開關(guān)管的過壓吸收電路有損壞，造成不能有效吸收過壓而使IGB損壞。（ 6） 濾波電容因日久老化，容量減少

10、或內(nèi)部電感變大，對母線的過壓吸收能力下 降，造成母線上過電壓太高而損壞 IGBT。（7） 變頻器內(nèi)部某組電源，特別是 IGBT 驅(qū)動(dòng)極+、-電源損壞、改變了輸出值、 或兩組電源間絕緣被擊穿。 IGBT 功率器件的前級(jí)光電隔離器件因擊穿導(dǎo)致功 率器件擊穿，或因印刷板在隔離器件部位因塵埃、潮濕造成打火擊穿導(dǎo)致 IGBT損壞。（ 8） 不適當(dāng)?shù)牟僮骰虍a(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件中有缺陷，在干擾和開機(jī)、關(guān)機(jī)等不穩(wěn)定情況 下引起上下兩功率開關(guān)元件瞬間同時(shí)導(dǎo)通。（ 9） 雷擊、水入侵，異物進(jìn)入，檢查人員誤碰等意外。（10） 前級(jí)整流模塊損壞，由主電源前級(jí)進(jìn)入了交流電，造成IGBT損壞。（11） 修理更換功率模塊，因沒有靜

11、電防護(hù)措施，在焊接操作時(shí)損壞了 IGBT?；蛞?修理中散熱、 緊固、絕緣等處理不好， 導(dǎo)致短時(shí)使用就損壞。 并聯(lián)使用 IGBT， 在更換時(shí)型號(hào)、批號(hào)不一致，導(dǎo)致各并聯(lián)元件電流不均而損壞。（ 12）變頻器內(nèi)部保護(hù)電路（過壓、過流保護(hù)）的某元件損壞，失去保護(hù)功能。 只有查到功率開關(guān)管損壞的根本原因，并首先消除再次損壞的可能，才能更換 逆變模塊。否則，換上去的新模塊回再損壞。IGBT同絕緣柵場效應(yīng)管一樣要避免靜 電損壞，在裝配焊接中防止損壞的根本措施是，把要被修理的變頻器、IGBT模塊、電烙鐵、人、操作工作臺(tái)墊板等全部用導(dǎo)線連接起來，使得在同一電位下，進(jìn)行操 作，全部連接的公共點(diǎn)應(yīng)接地。特別是電烙鐵

12、頭不能帶有高電位，示波器電源要有 隔離良好的變壓器隔離。IGBT模塊在未使用前要保持控制極 G與發(fā)射極E接通，不 得隨意去掉該器件出廠前的防靜電保護(hù) G E連通措施。功率模塊與散熱器之間涂導(dǎo)熱硅脂，保持厚度 0.1 0.25mm, 接觸面 80%以上, 緊固力矩按緊固螺釘大小施加 , 以確保模塊散熱良好 . 再裝配時(shí)要處理好原裝配上 的各類技術(shù)措施 , 不得簡化、省略。例如，輸入的雙絞線，各電極連接的電阻阻值， 絕緣件、吸收板或吸收電容都要維持原樣，要對做了修焊的驅(qū)動(dòng)印刷板進(jìn)行清潔并 防止爬電的涂漆處理， 保證絕緣可靠， 不要少裝和裝錯(cuò)零部件。 并聯(lián)模塊要求型號(hào)、 編號(hào)一致，在編號(hào)無法一致時(shí)，

13、要確保被并聯(lián)的全部模塊性能相同。5、如何診斷和處理變頻器開關(guān)電源故障？ 答：開關(guān)電源損壞是眾多變頻器最常見的故障，通常是由于開關(guān)電源發(fā)生短路造成 的，danfoss變頻器采用了新型脈寬集成控制器 UC2844來調(diào)整開關(guān)電源的輸出，同 時(shí)UC2844還帶有電流檢測，電壓反饋等功能，當(dāng)發(fā)生無顯示，控制端子無電壓， DC12V DC24NM扇不轉(zhuǎn)等現(xiàn)象時(shí)，首先應(yīng)該考慮開關(guān)電源是否損壞。 開關(guān)電源損壞 的一個(gè)明顯的特征就是變頻器通電后無顯示。例如，富士G5S變頻器采用了兩級(jí)開關(guān)電源，其原理是主直流回路的直流電壓由 500V以上降為300V左右，然后再經(jīng)過 一級(jí)開關(guān)降壓輸出5V、24V多路電源。開關(guān)電源

14、的損壞常見的有開關(guān)管擊穿，脈沖 變壓器燒壞，以及次級(jí)輸出整流二極管損壞，濾波電容使用時(shí)間過長，導(dǎo)致電容特 性變化（容量降低或漏電流較大） ，穩(wěn)壓能力下降，也容易引起開關(guān)電源的損壞。 例如，MF系列變頻器的開關(guān)電源采用的是較為常見的反激式開關(guān)電源控制方式，開關(guān)電源的輸出級(jí)電路發(fā)生短路也會(huì)引起開關(guān)電源的損壞，從而導(dǎo)致變頻器無顯示。 開關(guān)電源損壞的原因如下：（ 1） 環(huán)境惡污，由于灰塵、水氣等造成絕緣損壞。開關(guān)電源因局部高溫已使印刷 板深度發(fā)黃炭化或印制線損壞時(shí)，印制板的絕緣和覆銅箔、導(dǎo)線已不能使用 時(shí)，只能整體更換該印刷板。查出損壞的元件后更換新元件，元件型號(hào)要與 原型號(hào)一致，在不能一致時(shí)，要確認(rèn)

15、元件的功率開關(guān)頻率、耐壓以及尺寸能 否安裝，并要與周邊的元件保持絕緣間距。（ 2） 元器件本身壽命問題，特別是開關(guān)管或開關(guān)集成電路因電流電壓負(fù)擔(dān)大，更 易損壞。（ 3） 開關(guān)變壓器的漆包線長期在高溫下使用出現(xiàn)發(fā)黃、焦臭、變壓器繞組間有擊 穿、變壓器繞組特別是高壓繞組有斷線、骨架有變形和跳弧痕跡。變壓器導(dǎo) 線因氧化、助焊劑腐蝕而日久斷裂。（ 4） 開關(guān)電源變壓器本身漏感大，運(yùn)行時(shí)原邊繞組的漏感造成大能量的過電壓， 該能量被吸收的元件（阻容元件、穩(wěn)壓管、瞬時(shí)電壓抑制二極管）吸收時(shí)發(fā) 生嚴(yán)重過載，時(shí)間一長吸收的元件就會(huì)損壞。6、如何診斷和處理變頻器驅(qū)動(dòng)電路故障？ 答：驅(qū)動(dòng)電路發(fā)生故障一般有明顯的損壞

16、痕跡，諸如器件（電容、電阻、三極管及 印刷板）爆裂、變色、斷線等異常現(xiàn)象，但不會(huì)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路全部損壞的情況。大 功率晶體管驅(qū)動(dòng)電路的損壞也是導(dǎo)致過流保護(hù)功能動(dòng)作的原因之一。 驅(qū)動(dòng)電路損壞 表現(xiàn)出來最常見的現(xiàn)象是缺相或三相輸出電壓不相等，三相電流不平衡等特征。處 理方法一般是按照原理圖逐級(jí)逆向檢查、 測量、替代、比較等；或與另一塊正品 （新 的）驅(qū)動(dòng)板對照檢查、逐級(jí)尋找故障點(diǎn)。處理故障的步驟為：首先，對整塊電路板 清灰除污。如果發(fā)現(xiàn)印刷電路斷線，則補(bǔ)線處理；查出損壞器件應(yīng)更換；對懷疑的 元器件可采用測量、對比、替代等方法的判斷，有的器件需要離線測定。驅(qū)動(dòng)電路 修復(fù)后，還要應(yīng)用示波器觀察各組驅(qū)動(dòng)電

17、路信號(hào)的輸出波形，如果三相脈沖大小、 相位不相等，則驅(qū)動(dòng)電路仍然有異常處（更換的元器件參數(shù)不匹配，也會(huì)引起這類 現(xiàn)象）應(yīng)重復(fù)檢查、處理。造成驅(qū)動(dòng)損壞的原因有多種，一般說來出現(xiàn)的問題表現(xiàn)為U、V、W三相無輸出，或者輸出不平衡，或者輸出平衡但是在低頻的時(shí)候抖動(dòng)以及啟動(dòng)報(bào)警等。當(dāng)一臺(tái)變 頻器快熔熔斷或者是 IGBT 模塊損壞的情況下，驅(qū)動(dòng)電路基本都不可能完好無損， 不可換上好的快熔或者 IGBT 模塊，這樣很容易造成剛換上的好的器件再次損壞。 此時(shí)，應(yīng)該著重檢查一下驅(qū)動(dòng)電路上是否有打火的印記，可以先將 IGBT 逆變模塊 的驅(qū)動(dòng)腳連線拔掉，用萬用表電阻擋測量六路驅(qū)動(dòng)電路是否阻值相同（但是極個(gè)別 的變頻器的驅(qū)動(dòng)電路不是六路阻值都相同的：如三菱、富士等變頻器） ，如果六路 阻值都基本相同還是不能完全證明驅(qū)動(dòng)電路是完好的， 還需