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變頻器的故障排除及維修資料大全

變頻器的故障排除及維修資料大全**篇：變頻器的故障排除及維修
山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司周加勝
1 引言
IGBT變頻調(diào)速器，自研制開(kāi)發(fā)投入市場(chǎng)以來(lái)，以其優(yōu)越的調(diào)速性能，可觀的節(jié)能量已為廣大的電機(jī)用戶(hù)所接受，正以每年大規(guī)模的銷(xiāo)售量走向社會(huì)，為電力、建材、石油、化工、煤礦等各行業(yè)的發(fā)展提供了上等的服務(wù)，其用戶(hù)群已遍布生產(chǎn)的各行各業(yè)，成為廣大用戶(hù)所喜愛(ài)的產(chǎn)品。這里筆者結(jié)合自己在長(zhǎng)期的售后服務(wù)工作中經(jīng)歷的一些常見(jiàn)故障及處理方法，提出來(lái)與廣大的用戶(hù)及維修工作者進(jìn)行探討，以期把該產(chǎn)品使用得更好，更切實(shí)的為顧客服務(wù)。
2 變頻器運(yùn)行中有故障代碼顯示的故障
在變頻器的使用說(shuō)明書(shū)中，有一欄具體闡述了變頻器有故障代碼顯示的故障。
2.1 短路保護(hù) 若變頻器運(yùn)行當(dāng)中出現(xiàn)短路保護(hù)，停機(jī)后顯示“0”，說(shuō)明是變頻器內(nèi)部或外部出現(xiàn)了短路因素。這有以下幾方面的原因:
(1) 負(fù)載出現(xiàn)短路這種情況下如果把負(fù)載甩開(kāi)，即將變頻器與負(fù)載斷開(kāi)，空開(kāi)變頻器，變頻器應(yīng)工作正常。這時(shí)我們用兆歐表(或稱(chēng)搖表)測(cè)量一下電機(jī)絕緣，電機(jī)繞組將對(duì)地短路，或電機(jī)線(xiàn)及接線(xiàn)端子板絕緣變差，此時(shí)應(yīng)檢查電機(jī)及附屬設(shè)施。
(2) 變頻器內(nèi)部問(wèn)題如果上述檢測(cè)后負(fù)載無(wú)問(wèn)題，變頻器空開(kāi)仍出現(xiàn)短路保護(hù)，這是變頻器內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)予以排除。
在逆變橋的模塊當(dāng)中，若IGBT的某一個(gè)結(jié)擊穿，都會(huì)形成短路保護(hù)，嚴(yán)重的可使橋臂擊穿，甚至于送不上電，前面的斷路器將跳閘。這種情況一般只允許再送一次電，以免故障擴(kuò)大，造成更大的損失，應(yīng)聯(lián)系廠(chǎng)家進(jìn)行維修。
(3) 變頻器內(nèi)部干擾或檢測(cè)電路有問(wèn)題有些機(jī)子內(nèi)部干擾也易造成此類(lèi)問(wèn)題，此時(shí)變頻器并無(wú)太大的問(wèn)題，只是不間斷的、無(wú)規(guī)律的出現(xiàn)短路保護(hù)，即所謂的誤保護(hù)，這就是干擾造成的。
變頻器的短路保護(hù)一般是從主回路的正負(fù)母線(xiàn)上分流取樣，用電流傳感器經(jīng)主控板的檢測(cè)傳至主控芯片進(jìn)行保護(hù)的，因此這些環(huán)節(jié)上任何一處出現(xiàn)問(wèn)題，都可能造成故障停機(jī)。
對(duì)于干擾問(wèn)題，現(xiàn)低壓大功率的及中高壓變頻器都加了光電隔離，但也有出現(xiàn)干擾的，主要是電流傳感器的控制線(xiàn)走線(xiàn)不合理，可將該線(xiàn)單獨(dú)走線(xiàn)，遠(yuǎn)離電源線(xiàn)、強(qiáng)電壓、大電流線(xiàn)及其他電磁輻射較強(qiáng)的線(xiàn)，或采用屏蔽線(xiàn)，以增強(qiáng)抗干擾能力，避免出現(xiàn)誤保護(hù)。
對(duì)于檢測(cè)電路出現(xiàn)的問(wèn)題，一般是電流傳感器、取樣電阻或檢測(cè)的門(mén)電路問(wèn)題。電流傳感器應(yīng)用示波器檢測(cè)。
若波形不好或出現(xiàn)雜亂波形甚至于無(wú)波形，即說(shuō)明電流傳感器有問(wèn)題，可更換一只新的。對(duì)取樣電阻問(wèn)題，有的機(jī)子使用時(shí)間長(zhǎng)了，其阻值會(huì)變大，甚至于斷路，用萬(wàn)用表可檢測(cè)出來(lái)，應(yīng)予以更換成原來(lái)的阻值的或少小一些的電阻。
對(duì)于檢測(cè)的門(mén)電路，應(yīng)檢查在靜態(tài)時(shí)的工作點(diǎn)，若狀態(tài)不對(duì)應(yīng)更換之。
(4) 參數(shù)設(shè)置問(wèn)題對(duì)于提升機(jī)類(lèi)或其他(如拉絲機(jī)、潛油電泵等)重負(fù)荷負(fù)載，需要設(shè)置低頻補(bǔ)償。若低頻補(bǔ)償設(shè)置不合理，也容易出現(xiàn)短路保護(hù)。一般以低頻下能啟動(dòng)負(fù)載為宜，且越小越好，若太高了，不但會(huì)引起短路保護(hù)，還會(huì)使啟動(dòng)后整個(gè)運(yùn)行過(guò)程電流過(guò)大，引起相關(guān)的故障，如IGBT柵極燒斷，變頻器溫升高等。因此應(yīng)逐漸加補(bǔ)償，使負(fù)荷剛能正常啟動(dòng)為*佳。如圖3所示，V1為啟動(dòng)電壓，V0為額定輸出電壓。
(5) 在多單元并聯(lián)的變頻器中，若某一單元出現(xiàn)問(wèn)題。勢(shì)必使其他單元承擔(dān)的電流大，造成單元間的電流不平衡，而出現(xiàn)過(guò)流或短路保護(hù)。因此對(duì)于多單元并聯(lián)的變頻器，應(yīng)首先測(cè)其均流情況，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)查找原因，排除故障。各單元的均流系數(shù)應(yīng)不大于5%。

2.2 過(guò)流保護(hù) 變頻器出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)，代碼顯示“1”，一般是由于負(fù)載過(guò)大引起，即負(fù)載電流超過(guò)額定電流的1.5倍即故障停機(jī)而保護(hù)。這一般對(duì)變頻器危害不大，但長(zhǎng)期的過(guò)負(fù)荷容易引起變頻器內(nèi)部溫升高，元器件老化或其他相應(yīng)的故障。

這種保護(hù)也有因變頻器內(nèi)部故障引起的，若負(fù)載正常，變頻器仍出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)，一般是檢測(cè)電路所引起，類(lèi)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。該處傳感器波形如圖4所示，其包絡(luò)類(lèi)似于正弦波，若波形不對(duì)或無(wú)波形，即為傳感器損壞，應(yīng)更換之。
過(guò)流保護(hù)用的檢測(cè)電路是模擬運(yùn)放電路。
在靜態(tài)下，測(cè)A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(wèn)題，應(yīng)查找原因予以排除。R4為取樣電阻，若有問(wèn)題也應(yīng)更換之。過(guò)流保護(hù)的另一個(gè)原因就是缺相。當(dāng)變頻器輸入缺相時(shí)，勢(shì)必引起母線(xiàn)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)必使電機(jī)的另外兩相電流加大而引起過(guò)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。

2.3 過(guò)、欠壓保護(hù) 變頻器出現(xiàn)過(guò)、欠壓保護(hù)，大多是由于電網(wǎng)的波動(dòng)引起的，在變頻器的供電回路中，若存在大負(fù)荷電機(jī)的直接啟動(dòng)或停車(chē)，引起電網(wǎng)瞬間的大范圍波動(dòng)即會(huì)引起變頻器過(guò)、欠壓保護(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)后即可正常運(yùn)行。這種情況的改善只有增大供電變壓器容量，改善電網(wǎng)質(zhì)量才能避免。
當(dāng)電網(wǎng)工作正常時(shí)，即在允許波動(dòng)范圍(380V±20%)內(nèi)時(shí)，若變頻器仍出現(xiàn)這種保護(hù)，這就是變頻器內(nèi)部的檢測(cè)電路出現(xiàn)故障了。
當(dāng)W1調(diào)節(jié)不當(dāng)時(shí)，即會(huì)使過(guò)、欠壓保護(hù)范圍變窄，出現(xiàn)誤保護(hù)。此時(shí)可適當(dāng)調(diào)節(jié)電位器，一般在網(wǎng)電380V時(shí)，使變頻器面板顯示值(運(yùn)行中按住“〈”鍵〉與實(shí)際值相符即可。當(dāng)檢測(cè)回路損壞時(shí)，如圖中的整流橋、濾波電容或R1、W1及R2中任一器件出現(xiàn)問(wèn)題，也會(huì)使該電路工作不正常而失控。如有的機(jī)子R1損壞造成開(kāi)路，使該電路P點(diǎn)得不到電壓，芯片即認(rèn)為該處檢測(cè)不對(duì)而出現(xiàn)欠壓保護(hù)。P點(diǎn)的工作點(diǎn)范圍為1.９~2.１V，即對(duì)應(yīng)其電壓波動(dòng)范圍。

對(duì)于提升機(jī)變頻器，因回饋電網(wǎng)污染，增加了隔離電路，有時(shí)調(diào)節(jié)不當(dāng)也會(huì)出現(xiàn)誤保護(hù)，此時(shí)應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)的波動(dòng)仔細(xì)調(diào)節(jié)。因提升機(jī)負(fù)載在運(yùn)行中電網(wǎng)是波動(dòng)的，在提升重物時(shí)，電壓下降(有的可降20V)，在下放時(shí)回饋電網(wǎng)電壓升高，可根據(jù)這種變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般是增大W3，減小W2，直至在穩(wěn)態(tài)下適合為止。

2.4 溫升過(guò)高保護(hù) 變頻器的溫升過(guò)高保護(hù)(面板顯示“5”)，一般是由于變頻器工作環(huán)境溫度太高引起的，此時(shí)應(yīng)改善工作環(huán)境，增大周?chē)目諝饬鲃?dòng)，使其在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)工作。再一個(gè)原因就是變頻器本身散熱風(fēng)道通風(fēng)不暢造成的，有的工作環(huán)境惡劣，灰塵、粉塵太多，造成散熱風(fēng)道堵塞而使風(fēng)機(jī)抽不進(jìn)冷風(fēng)，因此用戶(hù)應(yīng)對(duì)變頻器內(nèi)部經(jīng)常進(jìn)行清理(一般每周一次)。也有的因風(fēng)機(jī)質(zhì)量差運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中損壞，此時(shí)應(yīng)更換風(fēng)機(jī)。還有一種情況就是在大功率的變頻器(尤其是多單元或中高壓變頻器)中，因溫度傳感器走線(xiàn)太長(zhǎng)，靠近主電路或電磁感應(yīng)較強(qiáng)的地方，造成干擾，此時(shí)應(yīng)采取抗干擾措施。如采用繼電器隔離，或加濾波電容等。
2.5 電磁干擾太強(qiáng) 這種情況變頻器停機(jī)后不顯示故障代碼，只有小數(shù)點(diǎn)亮。這是一種比較難處理的故障。包括停機(jī)后顯示錯(cuò)誤，如亂顯示，或運(yùn)行中突然死機(jī)，頻率顯示正常而無(wú)輸出，都是因變頻器內(nèi)外電磁干擾太強(qiáng)造成的。
這種故障的排除除了外界因素，將變頻器遠(yuǎn)離強(qiáng)輻射的干擾源外，主要是應(yīng)增強(qiáng)其自身的抗干擾能力。特別對(duì)于主控板，除了采取必要的屏蔽措施外，采取對(duì)外界隔離的方式尤為重要。首先應(yīng)盡量使主控板與外界的接口采用隔離措施。我們?cè)诟咧袎杭暗蛪捍蠊β首冾l器及提升機(jī)變頻器中采用了光纖傳輸隔離，在外界取樣電路(包括短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、溫升保護(hù)及過(guò)、欠壓保護(hù))中采用了光電隔離，在提升機(jī)與外界接口電路中采用了PLC隔離，這些措施都有效避免了外界的電磁干擾，在實(shí)踐應(yīng)用中都得到了較好的效果。再一點(diǎn)就是對(duì)變頻器的控制電路(主控板、分信號(hào)板及顯示板)中應(yīng)用的數(shù)字電路，如74HC14、74HC00、74HC373及芯片89C51、87C196等，應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)每個(gè)集成塊都應(yīng)加退耦電容。
每個(gè)集成塊的電源腳對(duì)控制地都應(yīng)加10μF/50V的電解電容并接103(0.01μF)的瓷片電容，以減小電源走線(xiàn)的干擾。對(duì)于芯片，電源與控制地之間應(yīng)加電解電容10μF /50V并接105(1μF)的獨(dú)石電容，效果會(huì)更好些。筆者曾對(duì)一些干擾嚴(yán)重的機(jī)型進(jìn)行過(guò)以上處理，效果較好。對(duì)這類(lèi)故障應(yīng)逐漸積累經(jīng)驗(yàn)，不斷尋求解決途徑。有些機(jī)子使用時(shí)間太久，線(xiàn)路板上的濾波電容容量不夠造成濾波效果差，造成變頻器死機(jī)或失控，這種情況不太好處理，可更換一塊新線(xiàn)路板，一般可解決問(wèn)題。

3 變頻器的其他故障
除以上有變頻器故障代碼顯示的故障外，變頻器還有一些非顯示的故障，現(xiàn)分析如下，供大家參考。
3.1 主回路跳閘這種故障表現(xiàn)為變頻器運(yùn)行過(guò)程中有大的響聲(俗稱(chēng)“放炮”)，或開(kāi)機(jī)時(shí)送不上電，變頻器控制用的斷路器或空氣開(kāi)關(guān)跳閘。這種情況一般是由于主電路(包括整流模塊、電解電容或逆變橋)直接擊穿短路所致，在擊穿的瞬間強(qiáng)烈的大電流造成模塊炸裂而產(chǎn)生巨大響聲。關(guān)于模塊的損壞原因，是多方面的，不好一概而論。現(xiàn)僅就筆者所遇到的幾類(lèi)情況加以列舉。
(1) 整流模塊的損壞大多是由于電網(wǎng)的污染造成的。因變頻器控制電路中使用可控整流器(如可控硅電焊機(jī)、機(jī)車(chē)充電瓶等都是可控整流器)，使電網(wǎng)的波形不再是規(guī)則的正弦波，使整流模塊受電網(wǎng)的污染而損壞，這需要增強(qiáng)變頻器輸入端的電源吸收能力。在變頻器內(nèi)部一般也設(shè)計(jì)了該電路。但隨著電網(wǎng)污染程度的加深，該電路也應(yīng)不斷改進(jìn)，以增強(qiáng)吸收電網(wǎng)尖峰電壓的能力。
(2) 電解電容及IGBT的損壞主要是由于不均壓造成的，這包括動(dòng)態(tài)均壓及靜態(tài)均壓。在使用日久的變頻器中，由于某些電容的容量減少而導(dǎo)致整個(gè)電容組的不均壓，分擔(dān)電壓高的電容肯定要炸裂。IGBT的損壞主要是由于母線(xiàn)尖蜂電壓過(guò)高而緩沖電路吸收不力造成的。在IGBT導(dǎo)通與關(guān)斷過(guò)程中，存在著極高的電流變化率，即di/dt，而加在IGBT上的電壓即為: U=L×di/dt 其中L即為母線(xiàn)電感，當(dāng)母線(xiàn)設(shè)計(jì)不合理，造成母線(xiàn)電感過(guò)高時(shí)，即會(huì)使模塊承擔(dān)的電壓過(guò)高而擊穿，擊穿的瞬間大電流造成模塊炸裂，所以減小母線(xiàn)電感是作好變頻器的關(guān)鍵。我們改進(jìn)電路采用的寬銅排結(jié)構(gòu)效果較好。國(guó)外采用的多層母線(xiàn)結(jié)構(gòu)值得借鑒。
(3) 參數(shù)設(shè)置不合理。尤其在大慣量負(fù)載下，如離心風(fēng)機(jī)、離心攪拌機(jī)等，因變頻器頻率下降時(shí)間過(guò)短，造成停機(jī)過(guò)程電機(jī)發(fā)電而使母線(xiàn)電壓升高，???過(guò)模塊所能承受的界限而炸裂。這種情況應(yīng)盡量使下降時(shí)間放長(zhǎng)，一般不低于300s，或在主電路中增加泄放回路，采用耗能電阻來(lái)釋放掉該能量。 R即為耗能電阻。在母線(xiàn)電壓過(guò)高時(shí)，使A管導(dǎo)通，使母線(xiàn)電壓下降，正常后關(guān)斷。使母線(xiàn)電壓趨于穩(wěn)定，保證主器件的**。
(4) 當(dāng)然模塊炸裂的原因還有很多。如主控芯片出現(xiàn)紊亂，信號(hào)干擾造成上下橋臂直通等都容易造成模塊炸裂，吸收電路不好也是其直接原因，應(yīng)分別情況區(qū)別對(duì)待，以期把變頻器作的更好。

3.2 延時(shí)電阻燒壞這主要是由于延時(shí)控制電路出問(wèn)題造成的。
(1) 在變頻器延時(shí)電路中，大多是用的晶閘管(可控硅)電路，當(dāng)其不導(dǎo)通或性能**時(shí)，就可造成延時(shí)電阻燒壞。這主要是開(kāi)機(jī)瞬間造成的。
(2) 在變頻器運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，當(dāng)控制電路出現(xiàn)問(wèn)題，有的是由于主電路模塊擊穿，造成控制電路電壓下降，使延時(shí)可控硅控制電路工作異常，可控硅截止使延時(shí)電阻燒壞。也有的是控制變壓器供電回路出現(xiàn)問(wèn)題，使主控板失去電壓瞬間造成晶閘管工作異常而使延時(shí)電阻燒壞。
3.3 只有頻率而無(wú)輸出這種故障一般是IGBT的驅(qū)動(dòng)電路受開(kāi)關(guān)電源控制的電路中，當(dāng)開(kāi)關(guān)電源或其驅(qū)動(dòng)的功率激勵(lì)電路出現(xiàn)故障時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)這種問(wèn)題。
在風(fēng)光變頻器中，開(kāi)關(guān)電源一般是選30～35V, ±15V或±12V，功率激勵(lì)的輸出為一方波，其幅度為±35V，頻率在7kHz左右。檢測(cè)這幾個(gè)電壓值，用示波器測(cè)量功率激勵(lì)的輸出即可加以判別，如圖12所示。但更換這部分器件后，應(yīng)加以調(diào)整，使驅(qū)動(dòng)板上的電壓符合規(guī)定值(+15V、-10V)為宜。
3.4 送電后面板無(wú)顯示這主要是提升機(jī)類(lèi)變頻器常出現(xiàn)的故障，因此類(lèi)變頻器主控板用的電源為開(kāi)關(guān)電源，當(dāng)其損壞時(shí)即會(huì)使主控板不正常而無(wú)顯示。這種電源大多是其內(nèi)部的熔斷器損壞造成的。因在送電的瞬間開(kāi)關(guān)電源受沖擊較大，造成保險(xiǎn)絲瞬間熔斷，可更換一個(gè)合適的熔斷器即可解決問(wèn)題。有的是其內(nèi)的壓敏電阻損壞，可更換一支新的開(kāi)關(guān)電源。
3.5 頻率不上升即開(kāi)機(jī)后變頻器只在“2.00”Hz上運(yùn)行而不上升，這主要是由于外控電壓不正常所致。變頻器的外控電壓是通過(guò)主控板的16腳端子引入的，若外控電壓不正常，或16腳的內(nèi)部運(yùn)放出了問(wèn)題，即會(huì)引起該故障，
這時(shí)請(qǐng)檢查調(diào)節(jié)頻率用的電位W2(3.9K)，測(cè)量一下16腳有無(wú)0～5V的電壓，進(jìn)而檢測(cè)運(yùn)放電路C點(diǎn)工作是否正常。若16腳電壓正常，而C點(diǎn)無(wú)輸出，一般是運(yùn)放的工作電壓不正常所致，應(yīng)檢查其供電電壓是否正常或運(yùn)放是否損壞等。
4 結(jié)束語(yǔ) 變頻器所出現(xiàn)的故障很多，正像維修其他電器一樣，有很多是意想不到的問(wèn)題，需要我們認(rèn)真分析，弄清工作原理，逐步的把其電路學(xué)深學(xué)透，才能把握其本質(zhì)，快速而準(zhǔn)確的處理問(wèn)題，從而更快、更好的服務(wù)于用戶(hù)。
本文只是在作者維修經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)變頻器的一些常見(jiàn)故障進(jìn)行了分析探討，在工作中還需要不斷的分析、總結(jié)，積累一些常見(jiàn)的維修技巧，為用戶(hù)排憂(yōu)解難。也使我們的產(chǎn)品在應(yīng)用過(guò)程中不斷改進(jìn)、升華，使其做的更好，更**、更完善地服務(wù)于廣大的用戶(hù)，盡量少出問(wèn)題、不出問(wèn)題，出了問(wèn)題能及時(shí)解決，這正是我們的期望所在。

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