變頻器的維修和故障處理

變頻器的維修和故障處理1、 測量變頻器主電路時應該注意那些問題？答：測量主電路應該注意的問題如下：（1） 測量絕緣時首先應該將接至電源和電動機的連接線斷開，然后將所有的輸入端和輸出端都接連起來，再用兆歐表測量絕緣電阻。（2） 測電流：變頻器的輸入和輸出電流都含有各種高次諧波成分，應選用電磁式儀表，因為電磁式儀表所指示的電流是有效值。（3） 測電壓：變頻器輸入側的電壓是網(wǎng)絡的正弦波電壓，可用任意類型的儀表測量：輸出側的電壓是方波脈沖序列，也含有許多高次諧波成分。由于電動機的轉矩主要和電壓的基波有關，因此采用整流式儀表為宜。（4） 測波形：用示波器測主電路電壓和電流波形時，必須使用高壓探頭。如果使用低壓探頭，需用互感器或其他隔離器進行隔離。2、 測量變頻器的控制電路時應該注意那些問題？答：測量控制電路時應該注意的問題如下：（1） 儀表選型：由于控制電路的信號比較微弱，各部分電路的輸入阻抗較高，因此必須選用高頻（100kHz以上）儀表進行測量，例如使用數(shù)字式儀表等。用普通儀表測量時，讀出的數(shù)據(jù)將偏低。（2） 示波器的選型：測量波形時，可以使用10MHz的示波器。如欲測量電路的過渡過程，則應該使用200MHz以上的示波器。（3） 公共端的位置：控制電路有許多公共端（地端），理論上說，這些公共端都是等電位的。但為了使測量結果更加準確，應該選用與被測點最為接近的公共端。3、 如何診斷和處理變頻器整流模塊故障？答：整流電路的功能是把交流電源轉換成直流電源，整流電路一般都是單獨的一塊整流模塊，但也有整流電路與逆變電路二者合一的模塊，如富士7MBI系列。變頻器整流模塊的損壞也是變頻器的常見故障之一，早期生產的變頻器整流模塊均以二極管整流為主，目前部分整流模塊采用晶閘管的的整流方式(調壓調頻型變頻器)。中、大功率普通變頻器的整流模塊一般為三相全波整流，承擔著變頻器所有輸出電能的整流，易過熱，也易擊穿，且損壞后一般會出現(xiàn)變頻器不能送電，熔斷器熔斷等現(xiàn)象，三相輸入或輸出端呈低阻值(正常時其阻值達到兆歐以上)或短路。測試整流電路前要先找到變頻器直流輸出端的“+與”，然后將萬用表調到測量二極管檔，黑表筆接“+”，紅表筆分別接變頻器的輸入端L1、L2、L3端，整流橋的上半橋若是完好，萬用表應顯示8,若損壞萬用表顯示“0”。相反將萬用表的紅表筆接“-”黑表筆分別接L1、L2、L3端應得到上述相同的結果，若出現(xiàn)“0”則證明整流橋損壞。有的品牌變頻器整流電路，上半橋為晶閘管，下半橋為二極管，例如，大功率的danfoss、臺達等變頻器。判斷晶閘管好壞的方法是在控制極加上直流電壓(10V左右)看其正向能否導通，這樣基本大致能判斷出晶閘管的好壞。富士G9S(P9S)系列11KW以下的變頻器整流模塊集成了5種功能，整流、預充電晶閘管、制動管、電源開關管和熱敏電阻。例如CVM40CD120整流模塊引腳及功能的名稱為，整流：R、S、T、A(+)、N-(-)；充電晶閘管:A1、P1、G+n(觸發(fā))；制動管：DB、N-、G7(觸發(fā))；DB、1B+是其續(xù)流二極管；電源開關管：D8、S8、G8；熱敏電阻：Th1、Th2。富士G9S(P9S)系列15?22KW的變頻器整流模塊為VM100BB160，其功能除整流外還有預充電晶閘管。功率在30KW以上的整流模塊為單一整流功能。功率在75KW以上為多組并聯(lián)整流模塊。整流模塊損壞的原因如下。器件本身質量不好后級電路，逆變功率開關元件損壞，導致整流模塊流過短路電流而損壞。電網(wǎng)電壓太高，電網(wǎng)遇雷擊和過電壓浪涌。電網(wǎng)內阻小，過電壓保護.2的壓敏電阻已經(jīng)燒毀不起作用，導致全部的過壓加到整流模塊上。（4） 變頻器與電網(wǎng)的電源變壓器太近，中間的線路阻抗很小，變頻器沒有安裝直流電抗和輸入側交流電抗器，使整流模塊處于電容濾波的高幅度尖脈沖電流的沖擊狀態(tài)下，使整流模塊過早損壞。（5） 三相輸入缺相，使整流模塊負擔加重而損壞。找到引起整流模塊損壞的根本原因，并消除才能更換新的整流模塊，以防止換上新整流模塊又發(fā)生損壞。更換新整流模塊，對焊接的整流模塊需確保焊接可靠。確保與周邊元件的電氣安全間距，對螺接的整流模塊要擰緊，防止接觸電阻大而發(fā)熱。模塊與散熱器的接觸面要求涂好硅脂降低熱阻，對并聯(lián)的整流模塊要用同一型號，同一廠家的產品，以避免電流不均勻而損壞。4、如何診斷和處理變頻器逆變功率模塊故障？答：逆變電路與整流電路相反，是將直流電壓變換為所要頻率的交流電壓，以所確定的時間使上橋、下橋的功率開關器件導通和關斷。從而可以在輸出端U、V、W得到相位互差1200電度角的三相交流電壓。逆變電路通常指的就是IGBT逆變模塊，IGBT模塊損壞也是變頻器常見的故障。中、小型變頻器一般用三組IGBT（大功率晶體管模塊）；大容量的機種均采用多組IGBT并聯(lián)，故測量檢查時應分別逐一進行檢測。IGBT的損壞也可引起變頻器的OC保護功能動作。逆變電路測試（以六相模塊為例）：將負載側U、V、W相的導線拆除，使用二極管測試擋，紅表筆接P（集電極C1），黑表筆依次測U、V、W，萬用表顯示的數(shù)值應為最大；將表筆反過來，黑表筆接P，紅表筆測U、V、W，萬用表顯示數(shù)值為400左右。再將紅表筆接N（發(fā)射極E2），黑表筆測U、V、W，萬用表顯示數(shù)值為400左右；黑表筆接P，紅表筆測U、V、W，萬用表顯示數(shù)值為最大。各相之間的正反向特性應相同，若出現(xiàn)差別說明IGBT模塊性能變差。用萬用表的紅、黑兩表筆分別測試功率開關管的柵極G與發(fā)射極E之間的正反向特性，再次所測得數(shù)值都為最大，此時可判定IGBT模塊柵極正常。如果有數(shù)值顯示，則柵極性能變差。當正反向測試結果為零時，說明所檢測的一相門極已經(jīng)被擊穿短路。柵極損壞時電路板保護門極的穩(wěn)壓管也將擊穿損壞。逆變功率模塊損壞的原因如下：（1） 器件本身的質量不好。（2） 外部負載有嚴重過流、不平衡、電動機某相繞組對地短路、有一相繞組內部短路、負載機械卡住、相間擊穿、輸出電路有短路或對地短路。（3） 負載上接電容或因布線不當對地電容太大，使功率開關管有沖擊電流。（4） 電網(wǎng)電壓太高或有較強的瞬間過電壓，造成過壓損壞。（5） 功率開關管的過壓吸收電路有損壞，造成不能有效吸收過壓而使IGB損壞。（6） 濾波電容因日久老化，容量減少或內部電感變大，對母線的過壓吸收能力下降，造成母線上過電壓太高而損壞IGBT。（7） 變頻器內部某組電源，特別是IGBT驅動極+、-電源損壞、改變了輸出值、或兩組電源間絕緣被擊穿。IGBT功率器件的前級光電隔離器件因擊穿導致功率器件擊穿，或因印刷板在隔離器件部位因塵埃、潮濕造成打火擊穿導致IGBT損壞。（8） 不適當?shù)牟僮骰虍a品設計軟件中有缺陷，在干擾和開機、關機等不穩(wěn)定情況下引起上下兩功率開關元件瞬間同時導通。（9） 雷擊、水入侵，異物進入，檢查人員誤碰等意外。（10） 前級整流模塊損壞，由主電源前級進入了交流電，造成IGBT損壞。（11） 修理更換功率模塊，因沒有靜電防護措施，在焊接操作時損壞了IGBT?；蛞蛐蘩碇猩帷⒕o固、絕緣等處理不好，導致短時使用就損壞。并聯(lián)使用IGBT，在更換時型號、批號不一致，導致各并聯(lián)元件電流不均而損壞。（12） 變頻器內部保護電路（過壓、過流保護）的某元件損壞，失去保護功能。只有查到功率開關管損壞的根本原因，并首先消除再次損壞的可能，才能更換逆變模塊。否則，換上去的新模塊回再損壞。IGBT同絕緣柵場效應管一樣要避免靜電損壞，在裝配焊接中防止損壞的根本措施是，把要被修理的變頻器、IGBT模塊、電烙鐵、人、操作工作臺墊板等全部用導線連接起來，使得在同一電位下，進行操作，全部連接的公共點應接地。特別是電烙鐵頭不能帶有高電位，示波器電源要有隔離良好的變壓器隔離。IGBT模塊在未使用前要保持控制極G與發(fā)射極E接通，不得隨意去掉該器件出廠前的防靜電保護G、E連通措施。功率模塊與散熱器之間涂導熱硅脂，保持厚度?，接觸面80%以上,緊固力矩按緊固螺釘大小施加,以確保模塊散熱良好.再裝配時要處理好原裝配上的各類技術措施，不得簡化、省略。例如，輸入的雙絞線，各電極連接的電阻阻值，絕緣件、吸收板或吸收電容都要維持原樣，要對做了修焊的驅動印刷板進行清潔并防止爬電的涂漆處理，保證絕緣可靠，不要少裝和裝錯零部件。并聯(lián)模塊要求型號、編號一致，在編號無法一致時，要確保被并聯(lián)的全部模塊性能相同。5、如何診斷和處理變頻器開關電源故障？答：開關電源損壞是眾多變頻器最常見的故障，通常是由于開關電源發(fā)生短路造成的，danfoss變頻器采用了新型脈寬集成控制器UC2844來調整開關電源的輸出，同時UC2844還帶有電流檢測，電壓反饋等功能，當發(fā)生無顯示，控制端子無電壓，DC12V、DC24V風扇不轉等現(xiàn)象時，首先應該考慮開關電源是否損壞。開關電源損壞的一個明顯的特征就是變頻器通電后無顯示。例如，富士G5S變頻器采用了兩級開關電源，其原理是主直流回路的直流電壓由500V以上降為300V左右，然后再經(jīng)過一級開關降壓輸出5V、24V多路電源。開關電源的損壞常見的有開關管擊穿，脈沖變壓器燒壞，以及次級輸出整流二極管損壞，濾波電容使用時間過長，導致電容特性變化（容量降低或漏電流較大），穩(wěn)壓能力下降，也容易引起開關電源的損壞。例如，MF系列變頻器的開關電源采用的是較為常見的反激式開關電源控制方式，開關電源的輸出級電路發(fā)生短路也會引起開關電源的損壞，從而導致變頻器無顯示。開關電源損壞的原因如下：（1） 環(huán)境惡污，由于灰塵、水氣等造成絕緣損壞。開關電源因局部高溫已使印刷板深度發(fā)黃炭化或印制線損壞時，印制板的絕緣和覆銅箔、導線已不能使用時，只能整體更換該印刷板。查出損壞的元件后更換新元件，元件型號要與原型號一致，在不能一致時，要確認元件的功率開關頻率、耐壓以及尺寸能否安裝，并要與周邊的元件保持絕緣間距。（2） 元器件本身壽命問題，特別是開關管或開關集成電路因電流電壓負擔大，更易損壞。（3） 開關變壓器的漆包線長期在高溫下使用出現(xiàn)發(fā)黃、焦臭、變壓器繞組間有擊穿、變壓器繞組特別是高壓繞組有斷線、骨架有變形和跳弧痕跡。變壓器導線因氧化、助焊劑腐蝕而日久斷裂。（4） 開關電源變壓器本身漏感大，運行時原邊繞組的漏感造成大能量的過電壓，該能量被吸收的元件（阻容元件、穩(wěn)壓管、瞬時電壓抑制二極管）吸收時發(fā)生嚴重過載，時間一長吸收的元件就會損壞。6、如何診斷和處理變頻器驅動電路故障？答：驅動電路發(fā)生故障一般有明顯的損壞痕跡，諸如器件（電容、電阻、三極管及印刷板）爆裂、變色、斷線等異?，F(xiàn)象，但不會出現(xiàn)驅動電路全部損壞的情況。大功率晶體管驅動電路的損壞也是導致過流保護功能動作的原因之一。驅動電路損壞表現(xiàn)出來最常見的現(xiàn)象是缺相或三相輸出電壓不相等，三相電流不平衡等特征。處理方法一般是按照原理圖逐級逆向檢查、測量、替代、比較等；或與另一塊正品（新的）驅動板對照檢查、逐級尋找故障點。處理故障的步驟為：首先，對整塊電路板清灰除污。如果發(fā)現(xiàn)印刷電路斷線，則補線處理；查出損壞器件應更換；對懷疑的元器件可采用測量、對比、替代等方法的判斷，有的器件需要離線測定。驅動電路修復后，還要應用示波器觀察各組驅動電路信號的輸出波形，如果三相脈沖大小、相位不相等，則驅動電路仍然有異常處（更換的元器件參數(shù)不匹配，也會引起這類現(xiàn)象）應重復檢查、處理。造成驅動損壞的原因有多種，一般說來出現(xiàn)的問題表現(xiàn)為U、V、W三相無輸出，或者輸出不平衡，或者輸出平衡但是在低頻的時候抖動以及啟動報警等。當一臺變頻器快熔熔斷或者是IGBT模塊損壞的情況下，驅動電路基本都不可能完好無損，不可換上好的快熔或者IGBT模塊，這樣很容易造成剛換上的好的器件再次損壞。此時，應該著重檢查一下驅動電路上是否有打火的印記，可以先將IGBT逆變模塊的驅動腳連線拔掉，用萬用表電阻擋測量六路驅動電路是否阻值相同（但是極個別的變頻器的驅動電路不是六路阻值都相同的：如三菱、富士等變頻器），如果六路阻值都基本相同還是不能完全證明驅動電路是完好的，還