變頻器常見的十大故障現(xiàn)象和故障分析

1、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，系統(tǒng)復(fù)雜，性能好，可以和直流調(diào)速系統(tǒng)相媲 美。2）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分。前者要解決與 高壓大電流變 流技術(shù)有關(guān)的問題和新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)問題，后者要解 決基于現(xiàn)代控

2、制理論的控制策略和智能控制策略的 硬、軟件開發(fā)問 題，目前廣泛應(yīng)用的是全數(shù)字控制技術(shù)。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: Silicon Controlled Rectifier） 是可 控硅整流器的簡(jiǎn)稱，也稱晶閘管。可控硅有單向、雙向、可關(guān)斷和光 控幾種類型它具有體積小、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、逆變以及無觸點(diǎn)開關(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管）；雙

3、向可控硅可用于交、直 流電路。GTR是三極管的一種，Giant Transistor ,巨型晶體 管由于可工作在高電壓、高電流下，也稱電力晶體管。BJT也是三極管的一種，Bipolar Junction Transistor ,雙極型面接觸晶體管。80 年代以后：IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor） , 絕緣柵雙極型晶體管，是由 BJT（雙極型三極管）和MO腌緣柵型場(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)。GT耽和 壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；MOSFE嗎區(qū)動(dòng)功率很小，開

4、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 (Pulse Width Modulation)即通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效的獲得所需要的波形(含形狀和幅值)出現(xiàn)了多種 PWMK術(shù)，其中包括：相電壓控制PWM脈寬PWMt、隨機(jī)PWMSPWMI、線電壓控制 PWM,其中SPWMI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

5、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)論為理論基礎(chǔ)，對(duì)半導(dǎo)體開關(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，具輸入電壓為正弦波，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)的放電回路等。(3)逆變部分：將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電力電子裝置，具輸出電壓為非正弦波，輸出

6、電流近似正弦。(4)控制系統(tǒng)：包括單片機(jī)、PW嵌生器、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程要限流逆變電路的結(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：1) 電動(dòng)機(jī)的繞組是電感性的，其電流具有無功分量。續(xù)流二極管作為無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

7、常，重點(diǎn)注意以下內(nèi)容：i)變頻器前端整流元件有無爆裂？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、壓敏器件有無爆裂？vi) 各線路板上是否有元器件爆裂、燒毀、開焊等現(xiàn)象？vii) 系統(tǒng)內(nèi)是否存在異物，小動(dòng)物或昆蟲尸體，有無液體侵入，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、燒毀等焦糊味道問一仔細(xì)詢問對(duì)故障發(fā)生過程中經(jīng)歷的人員故障發(fā)生的現(xiàn)象和過 程切一逐步檢測(cè)，若前面的檢查無所發(fā)現(xiàn)，則按后面步驟進(jìn)行。其 中包括：一、靜態(tài)測(cè)試

8、1、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，可以說明整流橋故障。B.紅表棒接P端時(shí)，電阻無窮大，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LK V、Wk,應(yīng)該有幾十歐的 阻值，且各相阻值基本相同，反相應(yīng)該為無窮大。將黑表棒接到N端，重復(fù)以上步驟應(yīng)得到相

9、同結(jié)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（如帶有鱷魚的短路線，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§g DC-1000V在上述端子外側(cè) 無其它連接的情況下，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。二、動(dòng)態(tài)測(cè)試在靜態(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)：1、上電之前，須確認(rèn)輸入電壓是

10、否有誤，將380V電源接入220V 級(jí)變頻器之中會(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。3、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（無缺相、三相平衡）的情況下，帶載測(cè)試

11、。測(cè)試時(shí)，最好是滿負(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（無水酒精）、耗材，注意防火。5、拆卸過程中做好記錄，“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路板及半導(dǎo)體元、 器 件。7、有些無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。8、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）時(shí)，要將工藝板的參數(shù)備份或記錄完整

12、。另一 種方法是將原CUK封不動(dòng)暫存，用另一塊CUfe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。注意不是多多益善，越薄、越均勻越好。8）常見的故障現(xiàn)象和原因分析1過流（OQ過流是變頻器報(bào)警最為頻繁的現(xiàn)象?，F(xiàn)象（1）重新起動(dòng)時(shí)，一升速就跳閘。這是過電流十分嚴(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??；逆變模塊損壞;電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩過小等現(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、

13、 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)定較高。二、過壓（OU過電壓報(bào)警和跳閘，其主要原因是1）電源電壓過高；2）減速時(shí)間設(shè)定太短；3）降速過程中，再生制動(dòng)的放電單元工作不理想，來不及放電；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）欠壓報(bào)警和跳閘，其可能的原因有1）電源電壓過低（220V系列低于200V, 380V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

14、主回路接觸器損壞，導(dǎo)致直流母線電 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、過熱（OH過熱也是一種比較常見的故障，主要原因：周圍溫度過高， 風(fēng)機(jī)堵轉(zhuǎn)，溫度傳感器性能不良，馬達(dá)過熱。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、過載過載也是變頻器跳動(dòng)比較頻繁的故障之一，平時(shí)看到過載現(xiàn)象我們其實(shí)首先應(yīng)該分析一下到底是馬達(dá)過載還是變頻器自身過載，一般來講馬達(dá)由于過載能力較強(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)過載.而變頻器本身由于過載能力較差很 容易出現(xiàn)過載報(bào)警.我們可以檢測(cè)變頻器

15、輸出電壓。七、開關(guān)電源損壞這是眾多變頻器最常見的故障，通常是由于開關(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來調(diào)整開關(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)生無顯示，控制端子無電壓，DC12V,24網(wǎng)扇不運(yùn)轉(zhuǎn)等現(xiàn) 象時(shí)我們首先應(yīng)該考慮是否開關(guān)電源損壞了。八、SC故障即短路故障是變頻器較常見的故障。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)，三相電流，電壓不平衡，有頻率顯示卻無電壓輸 出，這些現(xiàn)象都有可能是IGBT模塊損壞。IGBT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