变频器故障诊断

变频器故障诊断

徐淑冬

国家石油天然气管网集团有限公司山东运维中心济南作业区生产科

山东省济南市  250014

摘要：在社会发展的过程中，智能化成为各行业发展的主要趋势，在当前激烈的企业竞争中发挥着关键的作用。再加上环境问题愈发严竣，人们对于环境保护的关注程度逐渐提高，变频器技术应用于电机速度控制中，可以进一步践行绿色环保、节能减排这一理念。基于此，本文将主要探讨电机变频控制技术及故障判断，以供相关人士参考、交流。

关键词：变频器、原理、分类、故障诊断

引言：

变频器是工农业生产中常见的电气设备，发挥着巨大的节能作用，给人们的工作和生活带来了极大的便利。为了保证变频器的安全运行，电气人员必须掌握有关变频器安全运行的基本知识，做到及时发现和消除变频器的事故隐患，保证变频器安全运行。

变频器工作原理

变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。

变频器的分类

按照主电路工作方式分类，分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；在变频器修理中，按照用途分类，分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。

故障测试及诊断方法
     静态测试
　　1、测试整流电路
　　A.到变频器内部直流电源的P端和N端，将万用表调到电阻X10档，红表棒接到P，黑表棒分别依到R、S、T，正常时有几十欧的阻值，且基本平衡。相反将黑表棒接到P端，红表棒依次接到R、S、T，有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接到N端，重复以上步骤，都应得到相同结果。如果有以阻值三相不平衡，说明整流桥有故障.B.红表棒接P端时，电阻无穷大，可以断定整流桥故障或启动电阻出现故障。
　　2、测试逆变电路
　　将红表棒接到P端，黑表棒分别接U、V、W上，应该有几十欧的阻值，且各相阻值基本相同，反相应该为无穷大。将黑表棒N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则可确定逆变模块有故障。
　　动态测试
　　在表态测试结果正常以后，才可进行动态测试，即上电试机。在上电前后必须注意以下几点：
　　1、上电之前，须确认输入电压是否有误，将380V电源接入220V级变频器之中会出现炸机（炸电容、压敏电阻、模块等）；
　　2、检查变频器各接插口是否已正确连接，连接是否有松动，连接异常有时可能会导致变频器出现故障，严重时会出炸机等情况；
　　3、上电后检测故障显示内容，并初步断定故障及原因；
　　4、如未显示故障，首先检查参数是否有异常，并将参数复归后，在空载（不接电机）情况下启动变频器，并测试U、V、W三相输出电压值。如出现缺相、三相不平衡等情况，则模块或驱动板等有故障；
　　5、在输出电压正常（无缺相、三相平衡）的情况下，负载测试，尽量是满负载测试。
故障诊断
1、整流模块损坏
　　通常是由于电网电压或内部短路引起。在排除内部短路情况下，更换整流桥。在现场处理故障时，应重点检查用户电网情况，如电网电压，有无电焊机等对电网有污染的设备等。
　　2、逆变模块损坏
　　通常是由于电机或电缆损坏及驱动电路故障引起。在修复驱动电路之后，测驱动波形良好状态下，更换模块。在现场服务中更换驱动板之后，须注意检查马达及连接电缆。在确定无任何故障下，才能运行变频器。
　　3、上电无显示
　　通常是由于开关电源损坏或软充电电路损坏使直流电路无直流电引起，如启动电阻损坏，操作面板损坏同样会产生这种状况。
　　4、显示过电压或欠电压
　　通常由于输入缺相，电路老化及电路板受潮引起。解决方法是找出其电压检测电路及检测点，更换损坏的器件。
　　5、显示过电流或接地短路
　　通常是由于电流检测电路损坏。
　　6、电源与驱动板启动显示过电流
　　通常是由于驱动电路或逆变模块损坏引起。
　　7、空载输出电压正常，带载后显示过载或过电流
　　通常是由于参数设置不当或驱动电路老化，模块损坏引起。

过电流保护
一、过电流的原因
1、工作中过电流即拖动系统在工作过程中出现过电流.其原因大致来自以下几方面:
　　① 电动机遇到冲击负载,或传动机构出现“卡住”现象，引起电动机电流的突然增加.
　　② 变频器的输出侧短路，如输出端到电动机之间的连接线发生相互短路，或电动机内部发生短路等.
　　③ 变频器自身工作的不正常，如逆变桥中同一桥臂的两个逆变器件在不断交替的工作过程中出现异常。例如由于环境温度过高，或逆变器件本身老化等原因，使逆变器件的参数发生变化，导致在交替过程中，一个器件已经导通、而另一个器件却还未来得及关断，引起同一个桥臂的上、下两个器件的“直通”，使直流电压的正、负极间处于短路状态。

2、升速时过电流负载的惯性较大，而升速时间又设定得太短时，意味着在升速过程中，变频器的工作效率上升太快，电动机的同步转速迅速上升，而电动机转子的转速因负载惯性较大而跟不上去，结果是升速电流太大。
3、降速时过电流负载的惯性较大，而降速时间设定得太短时，也会引起过电流。因为，降速时间太短，同步转速迅速下降，而电动机转子因负载的惯性大，仍维持较高的转速，这时同样可以是转子绕组切割磁力线的速度太大而产生过电流。
二、处理方法
1、 起动时一升速就跳闸，这是过电流十分严重的现象，主要检查
　　① 工作机械有没有卡住
　　② 负载侧有没有短路，用兆欧表检查对地有没有短路
　　③ 变频器功率模块有没有损坏
　　④ 电动机的起动转矩过小，拖动系统转不起来
2、 起动时不马上跳闸，而在运行过程中跳闸，主要检查
　　① 升速时间设定太短，加长加速时间
　　② 减速时间设定太短，加长减速时间
　　③ 转矩补偿(U/F比)设定太大，引起低频时空载电流过大
　　④ 电子热继电器整定不当，动作电流设定得太小，引起变频器误动作[2]
　电压保护
1、 过电压保护
　　产生过电压的原因及处理方法：
　　① 电源电压太高
　　② 降速时间太短
　　③ 降速过程中，再生制动的放电单元工作不理想，来不及放电，请增加外接制动电阻和制动单元
　　④ 请检查放电回路有没有发生故障，实际并不放电；对于小功率的变频器很有放电电阻损坏
2、 欠电压保护
　　产生欠电压的原因及处理方法：
　　① 电源电压太低
　　② 电源缺相；
　　③ 整流桥故障：如果六个整流二极管中有部分因损坏而短路，整流后的电压将下降，对于整流器件和晶闸管的损坏，应注意检查，及时更换

通过以上分析，运行、检修、维护人员应及时发现异常，避免故障发生，确保变频器安全运行，应做好以下几点工作：加强相关人员岗位技能培训，提高异常故障现象的判断处置能力。加强变频器的巡视工作。严格执行检修规程、规定和检修工艺，结合实际情况，做到定期维护。

参考文献:

【1】王秉跃.变频器常见故障分析及原理.企业家天地（理论版）2011

【2】李方圆.变频器原理与维修【M】第一版.西安：机械工业出版社.2005