變頻器常見的十大故障現(xiàn)象和故障研究分析

1、-變頻器講義第一章：變頻調(diào)速根底知識1關(guān)于調(diào)速 n=60f/p(1-s)p-變極調(diào)速 特點(diǎn)：有級調(diào)速，系統(tǒng)簡單，最多4段速s-調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速 特點(diǎn)：無級調(diào)速，調(diào)速圍窄電機(jī)最大出力能力下降，效率低，系統(tǒng)簡單，性能較差。f-變頻調(diào)速 特點(diǎn)：真正無級調(diào)速，調(diào)速圍寬，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)換和弱電控制兩大局部。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)代控制理論的控制

2、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)速的開展歷程 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稱，也稱晶閘管?？煽毓栌袉蜗?、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、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)等各種自動控制和大功率的電能轉(zhuǎn)換的場合。 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；雙向可控硅可用于交、直流電路。GTR 是

3、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MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大;MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜

4、合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動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、牽引傳動等領(lǐng)域。脈沖寬度調(diào)制技術(shù)：PWM (Pulse Width Modulation) 即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)展調(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PWM技術(shù)，其中包括：相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機(jī)PWM、SPWM法、線電壓控制PWM等，其中SPWM法又包括：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重要結(jié)論:沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí),其效果根本一樣.PWM控制技

5、術(shù)就是以該結(jié)論為理論根底,對半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)展控制,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)則對各脈沖的寬度進(jìn)展調(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)變頻器簡要工作原理主要由四大局部組成：1整流局部：將交流電變換成直流的電力電子裝置，其輸入電壓為正弦波，輸入電流非正弦，帶有豐富的諧波。2儲能環(huán)節(jié)：含預(yù)充電電阻、儲能電容及均壓電阻、制動電阻及再生制動的放電回路等。3逆變局部：將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電力電子裝置，其輸出電壓為非正弦波，輸出電流近似正弦。4控制系統(tǒng)：包括單片機(jī)、PWM發(fā)生器、驅(qū)動電路、電壓、電

6、流、溫度檢測等裝置。濾波電容要均壓充電過程要限流逆變電路的構(gòu)造思考:每個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)，電動機(jī)可能處于再生制動狀態(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)展逆變的根本工作過程是，同一橋臂的兩個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：望即目視檢查,以發(fā)現(xiàn)形態(tài)上的異常,重點(diǎn)注意以下容: 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

7、外表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)是否存在異物，小動物或昆蟲尸體，有無液體侵入，大量灰塵堆積等情況.聞系統(tǒng)中是否留有元件爆裂、飛弧、燒毀等焦糊味道問仔細(xì)詢問對故障發(fā)生過程中經(jīng)歷的人員故障發(fā)生的現(xiàn)象和過程切逐步檢測，假設(shè)前面的檢查無所發(fā)現(xiàn)，則按后面步驟進(jìn)展。其中包括：一、靜態(tài)測試1、測試整流電路找到變頻器部直流電源的P端和N端，將萬用表調(diào)到電阻*10檔，紅表棒接到P，黑表棒

8、分別依到R、S、T，應(yīng)該有大約幾十歐的阻值，且根本平衡。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)得到一樣結(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電阻出現(xiàn)故障。2、測試逆變電路將紅表棒接到P端,黑表棒分別接U、V、W上，應(yīng)該有幾十歐的阻值，且各相阻值根本一樣，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)得到一樣結(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、V1、W1、C、D、U2、V2、W2各點(diǎn)用

9、一組測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，測試電壓可選DC-500V或DC-1000V在上述端子外側(cè)無其它連接的情況下，測得的電阻值應(yīng)?2兆歐姆多在2兆歐姆-10兆歐姆之間。但這個結(jié)果有時(shí)會受現(xiàn)場環(huán)境濕度的影響，端子外部保有連接的情況下也會對此值有大的影響。二、動態(tài)測試在靜態(tài)測試結(jié)果正常以后，才可進(jìn)展動態(tài)測試，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)輸入電壓是否有誤，將380V電源接入220V級變頻器之中會出現(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,連接異常有時(shí)

10、可能導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)故障,嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)炸機(jī)等情況。3、上電后檢測故障顯示容,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)展空載(不接電機(jī))情況下啟動變頻器,并測試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)動板等有故障。如果U、V、W三相輸出電壓值偏離，可檢測直流母線電壓，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，帶載測試。測試時(shí)，最好是滿負(fù)載測試。7變頻器/逆變器的正確拆裝：q 1、在設(shè)備斷電和完全放電后進(jìn)展。q 2、場地干凈，拆、裝工具與部件、構(gòu)造件應(yīng)有區(qū)域存放。q 3、有正確、適用的拆裝工

11、具。q 4、準(zhǔn)備好清洗劑無水酒精、耗材，注意防火。q 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。q 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)行靜電釋放動作。防止身體的靜電損壞線路板及半導(dǎo)體元、器件。q 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。q 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。另一種方法是將原CU原封不動暫存，用另一塊CU板在維修期間暫用。q 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。q 10、可控硅與IGB

12、T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OC過流是變頻器報(bào)警最為頻繁的現(xiàn)象。1.1現(xiàn)象1重新起動時(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)械部位有卡住;逆變模塊損壞;電動機(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、驅(qū)動電路壞、電流檢測電路壞。(3)重新啟動時(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

13、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，再生制動的放電單元工作不理想，來不及放電；4應(yīng)增加外接制動電阻和制動單元；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*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.還有就是電壓檢測電路發(fā)生故障而出現(xiàn)欠壓問題。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

14、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，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，主要原因:模塊壞，驅(qū)動電路壞，電抗器壞等。六、過載過載也是變頻器跳動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.我們可以檢測變頻器輸出電壓。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，電壓反響等功能，當(dāng)發(fā)生無顯示，控制端子無電壓，DC12V,24V風(fēng)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)動電路損壞也容易導(dǎo)致SC故障報(bào)警。此外電機(jī)抖動，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)動電路老化也有可能導(dǎo)致驅(qū)動波形失真，或驅(qū)動電壓波動太大而導(dǎo)