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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
山東新風光電子科技發展有限公司周加勝
1 引言
IGBT變頻調速器，自研制開發投入市場以來，以其優越的調速性能，可觀的節能量已為廣大的電機用戶所接受，正以每年大規模的銷售量走向社會，為電力、建材、石油、化工、煤礦等各行業的發展提供了上等的服務，其用戶群已遍布生產的各行各業，成為廣大用戶所喜愛的產品。這里筆者結合自己在長期的售后服務工作中經歷的一些常見故障及處理方法，提出來與廣大的用戶及維修工作者進行探討，以期把該產品使用得更好，更切實的為顧客服務。
2 變頻器運行中有故障代碼顯示的故障
在變頻器的使用說明書中，有一欄具體闡述了變頻器有故障代碼顯示的故障。
2.1 短路保護若變頻器運行當中出現短路保護，停機后顯示“0”，說明是變頻器內部或外部出現了短路因素。這有以下幾方面的原因:
(1) 負載出現短路這種情況下如果把負載甩開，即將變頻器與負載斷開，空開變頻器，變頻器應工作正常。這時我們用兆歐表(或稱搖表)測量一下電機絕緣，電機繞組將對地短路，或電機線及接線端子板絕緣變差，此時應檢查電機及附屬設施。
(2) 變頻器內部問題如果上述檢測后負載無問題，變頻器空開仍出現短路保護，這是變頻器內部出現問題，應予以排除。
在逆變橋的模塊當中，若IGBT的某一個結擊穿，都會形成短路保護，嚴重的可使橋臂擊穿，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，以免故障擴大，造成更大的損失，應聯系廠家進行維修。
(3) 變頻器內部干擾或檢測電路有問題有些機子內部干擾也易造成此類問題，此時變頻器并無太大的問題，只是不間斷的、無規律的出現短路保護，即所謂的誤保護，這就是干擾造成的。
變頻器的短路保護一般是從主回路的正負母線上分流取樣，用電流傳感器經主控板的檢測傳至主控芯片進行保護的，因此這些環節上任何一處出現問題，都可能造成故障停機。
對于干擾問題，現低壓大功率的及中高壓變頻器都加了光電隔離，但也有出現干擾的，主要是電流傳感器的控制線走線不合理，可將該線單獨走線，遠離電源線、強電壓、大電流線及其他電磁輻射較強的線，或采用屏蔽線，以增強抗干擾能力，避免出現誤保護。
對于檢測電路出現的問題，一般是電流傳感器、取樣電阻或檢測的門電路問題。電流傳感器應用示波器檢測。
若波形不好或出現雜亂波形甚至于無波形，即說明電流傳感器有問題，可更換一只新的。對取樣電阻問題，有的機子使用時間長了，其阻值會變大，甚至于斷路，用萬用表可檢測出來，應予以更換成原來的阻值的或少小一些的電阻。
對于檢測的門電路，應檢查在靜態時的工作點，若狀態不對應更換之。
(4) 參數設置問題對于提升機類或其他(如拉絲機、潛油電泵等)重負荷負載，需要設置低頻補償。若低頻補償設置不合理，也容易出現短路保護。一般以低頻下能啟動負載為宜，且越小越好，若太高了，不但會引起短路保護，還會使啟動后整個運行過程電流過大，引起相關的故障，如IGBT柵極燒斷，變頻器溫升高等。因此應逐漸加補償，使負荷剛能正常啟動為*佳。如圖3所示，V1為啟動電壓，V0為額定輸出電壓。
(5) 在多單元并聯的變頻器中，若某一單元出現問題。勢必使其他單元承擔的電流大，造成單元間的電流不平衡，而出現過流或短路保護。因此對于多單元并聯的變頻器，應首先測其均流情況，發現異常應查找原因，排除故障。各單元的均流系數應不大于5%。

2.2 過流保護變頻器出現過流保護，代碼顯示“1”，一般是由于負載過大引起，即負載電流超過額定電流的1.5倍即故障停機而保護。這一般對變頻器危害不大，但長期的過負荷容易引起變頻器內部溫升高，元器件老化或其他相應的故障。

這種保護也有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。該處傳感器波形如圖4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。
在靜態下，測A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。R4為取樣電阻，若有問題也應更換之。過流保護的另一個原因就是缺相。當變頻器輸入缺相時，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。

2.3 過、欠壓保護變頻器出現過、欠壓保護，大多是由于電網的波動引起的，在變頻器的供電回路中，若存在大負荷電機的直接啟動或停車，引起電網瞬間的大范圍波動即會引起變頻器過、欠壓保護，而不能正常工作。這種情況一般不會持續太久，電網波動過后即可正常運行。這種情況的改善只有增大供電變壓器容量，改善電網質量才能避免。
當電網工作正常時，即在允許波動范圍(380V±20%)內時，若變頻器仍出現這種保護，這就是變頻器內部的檢測電路出現故障了。
當W1調節不當時，即會使過、欠壓保護范圍變窄，出現誤保護。此時可適當調節電位器，一般在網電380V時，使變頻器面板顯示值(運行中按住“〈”鍵〉與實際值相符即可。當檢測回路損壞時，如圖中的整流橋、濾波電容或R1、W1及R2中任一器件出現問題，也會使該電路工作不正常而失控。如有的機子R1損壞造成開路，使該電路P點得不到電壓，芯片即認為該處檢測不對而出現欠壓保護。P點的工作點范圍為1.９~2.１V，即對應其電壓波動范圍。

對于提升機變頻器，因回饋電網污染，增加了隔離電路，有時調節不當也會出現誤保護，此時應根據電網的波動仔細調節。因提升機負載在運行中電網是波動的，在提升重物時，電壓下降(有的可降20V)，在下放時回饋電網電壓升高，可根據這種變化進行調節，一般是增大W3，減小W2，直至在穩態下適合為止。

2.4 溫升過高保護變頻器的溫升過高保護(面板顯示“5”)，一般是由于變頻器工作環境溫度太高引起的，此時應改善工作環境，增大周圍的空氣流動，使其在規定的溫度范圍內工作。再一個原因就是變頻器本身散熱風道通風不暢造成的，有的工作環境惡劣，灰塵、粉塵太多，造成散熱風道堵塞而使風機抽不進冷風，因此用戶應對變頻器內部經常進行清理(一般每周一次)。也有的因風機質量差運轉過程中損壞，此時應更換風機。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，因溫度傳感器走線太長，靠近主電路或電磁感應較強的地方，造成干擾，此時應采取抗干擾措施。如采用繼電器隔離，或加濾波電容等。
2.5 電磁干擾太強這種情況變頻器停機后不顯示故障代碼，只有小數點亮。這是一種比較難處理的故障。包括停機后顯示錯誤，如亂顯示，或運行中突然死機，頻率顯示正常而無輸出，都是因變頻器內外電磁干擾太強造成的。
這種故障的排除除了外界因素，將變頻器遠離強輻射的干擾源外，主要是應增強其自身的抗干擾能力。特別對于主控板，除了采取必要的屏蔽措施外，采取對外界隔離的方式尤為重要。首先應盡量使主控板與外界的接口采用隔離措施。我們在高中壓及低壓大功率變頻器及提升機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、過流保護、溫升保護及過、欠壓保護)中采用了光電隔離，在提升機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，在實踐應用中都得到了較好的效果。再一點就是對變頻器的控制電路(主控板、分信號板及顯示板)中應用的數字電路，如74HC14、74HC00、74HC373及芯片89C51、87C196等，應特別強調每個集成塊都應加退耦電容。
每個集成塊的電源腳對控制地都應加10μF/50V的電解電容并接103(0.01μF)的瓷片電容，以減小電源走線的干擾。對于芯片，電源與控制地之間應加電解電容10μF /50V并接105(1μF)的獨石電容，效果會更好些。筆者曾對一些干擾嚴重的機型進行過以上處理，效果較好。對這類故障應逐漸積累經驗，不斷尋求解決途徑。有些機子使用時間太久，線路板上的濾波電容容量不夠造成濾波效果差，造成變頻器死機或失控，這種情況不太好處理，可更換一塊新線路板，一般可解決問題。

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，現分析如下，供大家參考。
3.1 主回路跳閘這種故障表現為變頻器運行過程中有大的響聲(俗稱“放炮”)，或開機時送不上電，變頻器控制用的斷路器或空氣開關跳閘。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，在擊穿的瞬間強烈的大電流造成模塊炸裂而產生巨大響聲。關于模塊的損壞原因，是多方面的，不好一概而論。現僅就筆者所遇到的幾類情況加以列舉。
(1) 整流模塊的損壞大多是由于電網的污染造成的。因變頻器控制電路中使用可控整流器(如可控硅電焊機、機車充電瓶等都是可控整流器)，使電網的波形不再是規則的正弦波，使整流模塊受電網的污染而損壞，這需要增強變頻器輸入端的電源吸收能力。在變頻器內部一般也設計了該電路。但隨著電網污染程度的加深，該電路也應不斷改進，以增強吸收電網尖峰電壓的能力。
(2) 電解電容及IGBT的損壞主要是由于不均壓造成的，這包括動態均壓及靜態均壓。在使用日久的變頻器中，由于某些電容的容量減少而導致整個電容組的不均壓，分擔電壓高的電容肯定要炸裂。IGBT的損壞主要是由于母線尖蜂電壓過高而緩沖電路吸收不力造成的。在IGBT導通與關斷過程中，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即為母線電感，當母線設計不合理，造成母線電感過高時，即會使模塊承擔的電壓過高而擊穿，擊穿的瞬間大電流造成模塊炸裂，所以減小母線電感是作好變頻器的關鍵。我們改進電路采用的寬銅排結構效果較好。國外采用的多層母線結構值得借鑒。
(3) 參數設置不合理。尤其在大慣量負載下，如離心風機、離心攪拌機等，因變頻器頻率下降時間過短，造成停機過程電機發電而使母線電壓升高???超過模塊所能承受的界限而炸裂。這種情況應盡量使下降時間放長，一般不低于300s，或在主電路中增加泄放回路，采用耗能電阻來釋放掉該能量。 R即為耗能電阻。在母線電壓過高時，使A管導通，使母線電壓下降，正常后關斷。使母線電壓趨于穩定，保證主器件的**。
(4) 當然模塊炸裂的原因還有很多。如主控芯片出現紊亂，信號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，應分別情況區別對待，以期把變頻器作的更好。

3.2 延時電阻燒壞這主要是由于延時控制電路出問題造成的。
(1) 在變頻器延時電路中，大多是用的晶閘管(可控硅)電路，當其不導通或性能**時，就可造成延時電阻燒壞。這主要是開機瞬間造成的。
(2) 在變頻器運行過程當中，當控制電路出現問題，有的是由于主電路模塊擊穿，造成控制電路電壓下降，使延時可控硅控制電路工作異常，可控硅截止使延時電阻燒壞。也有的是控制變壓器供電回路出現問題，使主控板失去電壓瞬間造成晶閘管工作異常而使延時電阻燒壞。
3.3 只有頻率而無輸出這種故障一般是IGBT的驅動電路受開關電源控制的電路中，當開關電源或其驅動的功率激勵電路出現故障時，即會出現這種問題。
在風光變頻器中，開關電源一般是選30～35V, ±15V或±12V，功率激勵的輸出為一方波，其幅度為±35V，頻率在7kHz左右。檢測這幾個電壓值，用示波器測量功率激勵的輸出即可加以判別，如圖12所示。但更換這部分器件后，應加以調整，使驅動板上的電壓符合規定值(+15V、-10V)為宜。
3.4 送電后面板無顯示這主要是提升機類變頻器常出現的故障，因此類變頻器主控板用的電源為開關電源，當其損壞時即會使主控板不正常而無顯示。這種電源大多是其內部的熔斷器損壞造成的。因在送電的瞬間開關電源受沖擊較大，造成保險絲瞬間熔斷，可更換一個合適的熔斷器即可解決問題。有的是其內的壓敏電阻損壞，可更換一支新的開關電源。
3.5 頻率不上升即開機后變頻器只在“2.00”Hz上運行而不上升，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主控板的16腳端子引入的，若外控電壓不正常，或16腳的內部運放出了問題，即會引起該故障，
這時請檢查調節頻率用的電位W2(3.9K)，測量一下16腳有無0～5V的電壓，進而檢測運放電路C點工作是否正常。若16腳電壓正常，而C點無輸出，一般是運放的工作電壓不正常所致，應檢查其供電電壓是否正常或運放是否損壞等。
4 結束語 變頻器所出現的故障很多，正像維修其他電器一樣，有很多是意想不到的問題，需要我們認真分析，弄清工作原理，逐步的把其電路學深學透，才能把握其本質，快速而準確的處理問題，從而更快、更好的服務于用戶。
本文只是在作者維修經驗的基礎上，對變頻器的一些常見故障進行了分析探討，在工作中還需要不斷的分析、總結，積累一些常見的維修技巧，為用戶排憂解難。也使我們的產品在應用過程中不斷改進、升華，使其做的更好，更**、更完善地服務于廣大的用戶，盡量少出問題、不出問題，出了問題能及時解決，這正是我們的期望所在。

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