摘 要 ：随着变频器的使用越来越广泛，要求检修人员掌握变频器的故障诊断和处理技巧，来保证正常运行和防止变频器损坏。本文将通过对变频器的故障类型和产生原因进行分析，详细介绍了故障的诊断过程及方法，并通过两个实例来说明变频器故障的诊断思路和排除方法。 关键词： 变频器 故障 诊断 处理 随着科学技术水平的不断提高，新型大功率电力电子元器件的诞生，集成电路和微机技术的应用，交流变频调速技术已日趋完善和成熟。交流变频调速系统以调速范围宽、动态响应快、调速精度高、保护功能完善和操作简单等优点，已在冶金、石化、电力、机械、民用电器等行业得到广泛应用。但是变频器在正常使用6-10年后，就进入故障的高发期，经常会出现元器件烧坏、失效、保护功能频繁动作等故障现象，严重影响其正常运行，使得维护、维修、测试变频调速器的工作变得日趋重要，检修人员掌握变频器的故障诊断和处理技巧，对保证正常运行和防止损坏具有重要意义。作为特大型制药行业，我公司为节能降耗95年开始使用变频器，本人在使用维修变频器过程中遇到过多种不同的变频器故障，在对其处理过程中积累了一些经验，在此写出请专家老师批评指正。 一、 通用变频器简介 变频器的功用是将频率固定的交流电（三相或单相）变换成频率可调的三相交流电源。 变频器有交—交变频器和交—直—交变频器两大类。由于电压型交—直—交变频器主电路所用功率开关元件较少，电网侧一般为二极管整流，功率因数高，线路简单，控制多样化，故应用最为广泛。其基本构成如图1所示。 图1中整流电路模块的作用是把三相交流电整流成直流电；逆变电路模块的作用是有规律的控制逆变器中主开关器件的通与断，得到任意频率的三相交流电；中间直流环节模块用来缓冲无功能量。控制电路模块是变频器的指挥中心，主要由运算电路、检测电路、控制信号的输入、输出电路和驱动电路等构成，主要完成对逆变器的开关控制、对整流器的电压控制及完成各种保护功能。 二、故障类型及产生原因 1. 故障类型：当变频器不能正常工作时就可能发生故障。按所在部位不同有以下几种。 (1) 电源故障：指变频器所接电网存在的故障，如电网本身过电压、欠电压、三相不平衡、主开关接触不良或损坏及熔断器熔断造成的缺相等。 (2) 内部故障：指变频器本身的故障，可能发生在直流环节，如短路、直流过压、欠压等。逆变环节，如输出过电压、欠电压、不平衡和过电流等。控制环节，发生的故障较多。 (3) 负载故障：指电动机故障，如断相、过载、短路等。 当出现故障时，变频器将拒绝某些操作，主要是它的保护环节起作用。 2. 故障原因：变频器在使用过程中，会出现各种故障现象。产生故障的原因也很多，概括起来有两种原因： (1) 外部原因：由变频器外部因素引起，如操作错误、参数设定不正确、负载过重、外部冷却风扇损坏、温度过高、外界干扰、电网本身有问题等。 (2) 内部原因：由变频器内部因素引起，如短路、接地元件损坏、绝缘破损、接插件接触不良、模块损坏等。 在处理故障时，针对不同的原因采取对应的解决办法。下面我将部分变频器内部故障处理的内容及处理故障思路汇总如下： 三 故障诊断与处理 故障诊断的任务是确定故障的性质，查出产生故障的原因和部位，以便迅速处理排除故障，恢复其功能，及时投入运行。在诊断过程中应借助一些仪器仪表综合分析。 1. 故障诊断的过程 (1) 询问用户变频器的故障现象和查看变频器指示等情况，包括故障发生前后外部环境的变化。例如，电源的异常波动、负载的变化等。 (2) 根据用户的故障描述，分析可能造成此类故障的原因。 (3) 打开被维修的设备，确认被损坏的部位，分析维修恢复的可行性。 (4) 根据被损坏器件的工作位置，通过阅读电路，分析电路工作原理，从中找出损坏器件的原因，以及一些相关的电子电路。 (5) 寻找相关的器件进行替换。 (6) 在确定所有可能造成故障，所有原因都排除的情况下，通电进行实验，在做这一步检查的时候，一般要求所有的外部条件都具备，并且不会引起故障的进一步扩大。 (7) 在检修设备工作正常的情况下，就可以进入系统测试。 2. 诊断方法 (1) 故障树诊断法 故障树诊断法要求先列出系统或设备可能出现的故障，再将引起每个故障发生的直接原因包括硬件、环境、人为因素等，用适当的逻辑把他们与故障连接起来，构成一棵故障诊断树，如图2所示。诊断时按树由下而上逐级检查，直到把故障找出为止。在故障较多时，此法诊断方便快捷。从每个枝的基部开始检查，直到找出故障的性质、原因、部位为止。当找到的一个故障排除后，故障现象仍存在，说明还有另外故障存在，必需再检查试验，直到故障全部查清。 (2) 对比诊断法 主要指现象的对比，如切断某一部分电路，更换某一元件，比较切断与不切断、更换与不更换现象是否一样，如果现象相同说明故障仍然存在，故障原因与原电路、元件无关。如果故障消失，则说明故障根源出于此电路或元件。此法常用在有同型号的变频器中。 3.变频器故障举例说明： 3.1变频器主回路故障案例 变频器主回路元器件主要有：整流模块、逆变模块、充电电阻等见图三。 3.1.1故障案例1： 107车间超滤机组应用的是艾默生变频器型号为EV2000—4T0550G 55KW，在使用的8年过程中13台变频器整流块（型号 SKKD 100/16）损坏20余块。 原因分析：通过咨询变频器维修厂家得知，早期生产的变频器整流块均以二极管整流为主。艾默生EV2000 变频器整流模块一般为三相全波整流，承担着变频器所有输出电能的整流，由于整流块选择容量过小易过热，也易击穿。所以，通过上述分析决定更换大一等级的整流块西门康SKKD162/16。 注意事项：由于整流块放大一级型号，所以必须必须重新钻孔、攻丝，再安装、接线。在安装整流块时，在其与散热片接触面上均匀地涂上一层传热性能良好的硅导热膏，再紧固螺丝。 3.1.2故障案例2：103车间循环水泵应用的为富士G9系列 160KW变频器正常停车后无法开车，报 “Err7”故障显示。 109车间三合一设备应用的为富士G9系列变频器在运行中跳车发生变频器无显示故障。 原因分析：说明书解释报警信息为电机断线。由于曾在某处变频器论坛看到此类现象原因有两种1、参数故障；2、主接触器未吸合。由于设备在之前运行正常也无人员进行调节参数，所以对变频器进行开盖检查，发现直流接触器触头附近胶木碳化、破碎将触头卡死，导致触头无法闭合。至此原因可以定位为由于变频器以运行12年，从未进行检查紧固工作，只是定期除尘，导致螺栓由于振动等原因松动，母线连接处虚接过热导致接触器胶木碳化。 注意事项：制定清理检查计划，在开盖清理紧固前要停电并确认变频器电容已放电完毕。 3.1.3故障案例3：109车间三合一设备应用的为富士G9系列37KW变频器在运行中跳车发生变频器无显示故障。开盖检查发现直流接触器损坏、充电电阻损坏。 原因分析：接触器损坏原因同上，导致变频器充电电阻损坏原因通过分析认为：充电电阻的作用为防止整流模块后的电压瞬时加在电容两端。（电容的特性是电压不能突变，即在瞬间加在电容二端之间的电压不会变化，在开机前电容二端的电压为0V；所以在上电（开机）的瞬间电容对地为短路状态。）如果不加充电电阻在整流桥与电解电容之间，则相当于380V电源直接对地短路，瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉。加上充电电阻限流后，要是不并继电器或其他元件，因为流过电流很大，比如对于22KW的变频器，在PN端（直流母线）上至少有45A的电流，故易被烧坏。其损坏的特征，一般表现为烧毁、外壳变黑、炸裂等损坏痕迹。也可根据万用表测量其电阻阻值。 3.2控制回路故障案例： 控制电路由以下电路构成：频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”。运算电路的控制信号进放大的“驱动电路”以及逆变器和电动机的“保护电路”，但实际使用变频器时，其维护工作也比较复杂。所以在此只对富士变频器的驱动电路进行描述。 故障案例：103车间制冷四站富士G9系列75KW变频器所带循环水泵出现电机抖动现象，经查整流模块、逆变模块都为发生损坏，参数设置正常，绘制部分驱动回路电路图，并对元器件进行测量比较。最终发现开关电源后D13二极管出现开路故障。见图四: 3.3环境引起故障案例： 解决方案： 1、配合环境、选择、设计控制柜（IP54、xx封闭等）。 2、进行切实可行的配电柜改造，电线引入口封堵、加垫层。 3、柜内外定期清扫(保养电气部分使用吸尘器，禁止使用高压xx。) 4、配电柜过滤器定期保养，防止因为封堵造成其他途径吸风。 5、接线完成后在裸露的铜部件上均匀涂抹绝缘清漆。 3.4设定错误引起的故障案例： 在我公司变频器应用中常见的由于设定错误引起的变频器故障现象：离心机类转动惯量较大的设备启动、停止电机过程中变频器出现过流保护动作，应重新设定加速、减速时间。电机在加、减速时的加速度取决于加速转矩，而变频器在启、制动过程中的频率变化率是用户设定的。若电机转动惯量或电机负载变化，按预先设定的频率变化率升速或减速时，有可能出现加速转矩不够，从而造成电机失速，即电机转速与变频器输出频率不协调，从而造成过电流或过电压。因此，需要根据电机转动惯量和负载合理设定加、减速时间，使变频器的频率变化率能与电机转速变化率相协调。检查此项设定是否合理的方法是先按经验选定加、减速时间进行设定，若在启动过程中出现过流，则可适当延长加速时间；若在制动过程中出现过流，则适当延长减速时间。另一方面，加、减速时间不宜设定太长，时间太长将影响生产效率，特别是频繁启、制动时。 3.5主电路故障案例： 故障案例：110车间K7空调多次停机（时间不固定），每次都能够立即重新起动运转。停机时变频器出现六次“EF” 故障信息经查说明书为对地短路故障，详解为检测到变频器输出电路对地短路时动作。出现一次“OC3” 故障信息经查说明书为恒速时电动机过流，输出电路相间或对地短路，变频器输出侧电流瞬时值大于变频器过电流检出值时过电流保护功能动作。在历次检测中电机绝缘值大于50兆欧，变频器各模块检测全部正常热元件也无曾动作迹象。在{zh1}一次停机检查中发现跳车后立即检测电机绝缘正常，等20分钟后检测为0兆欧。电机解体检查发现电机内部有水存在，接线柱与电机引线接头处破损，当电机运行一段时间后水汽在接线柱附近结露，导致绝缘降低，引发主回路故障。 3.6交流电源故障案例： 交流电源故障一般较好排除与查找，无非是电源是否有异常变化；是否缺相、三相是否平衡；电压是否过高、过低，所以在此不在详述只作一举例说明。 故障案例：101车间空调机组的西门子430变频器在一次停电后出现A0910故障报警，经查说明书得知此故障为电源过电压。检测电源电压为410V，更换为另一路电源（电压为390V）故障消失。 注：1、101种子组空调机组电源为双进线，分别在两段母线上接线。 6 结束语 变频器的应用日趋广泛，其日常维护管理，故障诊断处理会经常遇到。本文对通用变频器的故障诊断方法作一简单介绍，以供检修人员参考，对保障生产的顺利进行提供帮助，并节约外出维修费用和时间。 |
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