論變頻器的組成與常見故障及維修對策

梁偉　隋向東

【摘 要】變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動技術(shù)重要發(fā)展的方向，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)從理論到實際逐漸走向成熟。變頻器不僅調(diào)速平滑，范圍大，效率高，啟動電流小，運行平衡，而且節(jié)能效果明顯。交流變頻調(diào)整已逐漸取代了過去的傳統(tǒng)滑差調(diào)整、變極調(diào)速、直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，越來越廣泛的應用于治金、紡織、印染、煙機生產(chǎn)線及樓宇，供水等領(lǐng)域。便是由于受到環(huán)境，使用年限以及人為操作等因素，影響變頻器的使用壽命大為降低，同時使用中也出現(xiàn)了各種各樣的故障。下面我們就變頻器的組成與常見故障及對策和大家一起探討。

【關(guān)鍵詞】變頻器；故障；GTR模塊；IGBT模塊

0.引言

變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動技術(shù)重要發(fā)展的方向，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)從理論到實際逐漸走向成熟。變頻器不僅調(diào)速平滑，范圍大，效率高，啟動電流小，運行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果明顯。因此，交流變頻調(diào)速已逐漸取代了過去的傳統(tǒng)滑差調(diào)速、變極調(diào)速、直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，越來越廣泛的應用于冶金、紡織、印染、煙機生產(chǎn)線及樓宇、供水等領(lǐng)域。但是由于受到環(huán)境，使用年限以及人為操作等因素，影響變頻器的使用壽命大為降低，同時使用中也出現(xiàn)了各種各樣的故障。下面我們就變頻器的組成與常見故障及對策和大家一起探討。一般分為整流電路、平波電路、控制電路、逆變電路等幾大部分。

1.整流電路

整流電路的功能是把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源。整流電路一般都是單獨的一塊整流模塊，但不少整流電路與逆變電路二者合一的模塊如富士7MBI系列。

整流模塊損壞是變頻器常見故障，在靜態(tài)中通過萬用表電阻擋正反向的測量來判斷整流模塊是否損壞，當然我們還可以用電壓表來測試。

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。如大功率的丹佛斯、臺達等變頻器。判斷晶閘管好壞的簡易方法，可在控制極加上直流電壓（10V左右）看它正向能否導通。這樣基本大致能判斷出晶閘管的好壞。

2.平波電路

平波電路在整流器、整流后的直流電壓中含有電源6倍頻率脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動，為了抑制電壓波動采用電感和電容吸收脈動電壓（電流），一般通用變頻器電源的直流部分對主電路而言有余量，故省去電感而采用簡單電容濾波平波電路。

對濾波電容進行容量與耐壓的測試，我們還可以觀察電容上的安全閥是否爆開。有沒有漏液現(xiàn)象來判斷的它的好壞。

3.控制電路

現(xiàn)在變頻調(diào)速器基本系用16位、32位單片機或DSP為控制核心，從而實現(xiàn)全數(shù)字化控制。

變頻器是輸出電壓和頻率可調(diào)的調(diào)速裝置。提供控制信號的回路稱為主控制電路，控制電路由以下電路構(gòu)成：頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”。運算電路的控制信號送至“驅(qū)動電路”以及逆變器和電動機的“保護電路”，但實際使用變頻器時，其維護工作也比較復雜。這里就變頻器控制電路故障報警產(chǎn)生原因提供以下一些處理方法。

常用變頻器在使用中，是否能滿足傳動系統(tǒng)要求，變頻器參數(shù)設(shè)置尤為重要。設(shè)置不正確會導致變頻器報警而不能正常工作。

3.1參數(shù)設(shè)置

變頻器出廠時，廠家對每個參數(shù)都預設(shè)一個值，這些參數(shù)叫出廠（缺?。┲?。一般缺省值并不能滿足大多數(shù)傳動系統(tǒng)的要求。所以用戶在正確使用變頻器之前，要求對變頻器參數(shù)做如下設(shè)置：

（1）確認電機參數(shù)設(shè)定電機的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率。這些參數(shù)可以從電機銘牌中直接得到。

（2）變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)拒控制、PID或其它方式。選定控制方式后，一般要根據(jù)控制精度需要進行靜態(tài)或動態(tài)辨別。

（3）設(shè)定變頻器的啟動方式，一般變頻器在出廠時設(shè)定從面板啟動，用戶可以根據(jù)實際情況選擇啟動方式?？梢杂妹姘濉⑼獠慷俗?、通訊方式等幾種。

（4）給定信號的選擇，一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式。面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定。當然對于變頻給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式之和，正確設(shè)置以上參數(shù)后，變頻器基本能正常工作，如要獲得更好的控制效果則只能根據(jù)實際情況修改相關(guān)參數(shù)。一旦發(fā)生參數(shù)設(shè)置故障，可根據(jù)說明書進行修改參數(shù).如果不行可數(shù)據(jù)初始化，恢復缺省值.然后按上述步驟重新設(shè)置，對于不同品牌的變頻器其參數(shù)恢復出廠值方式也不同。

3.2“OC”過流報警故障

這是變頻最常見故障，首先排除由于參數(shù)問題而導致的故障，例如：電流限制，加速時間過短有可能導致過流的產(chǎn)生。然后就必須判斷是否電流檢測電路問題，以FVR-075G7S-4EX為例，有時看到FVR-075G7S-4EX在不接電機運行的時候面板會有電流顯示，電流來自于哪里呢？這時就要測試一下它的3個霍爾傳感器是否出了問題。

3.3“OV”過壓故障

首先先要排除由于參數(shù)問題而導致的故障，例如：減速時間過短，以及由于再生負載而導致的過壓等。然后可以看一下電壓檢測電路是否出現(xiàn)了故障。一般的電壓檢測電路的電壓采樣點都是中間直流母線取樣后（530V左右的直流）通過阻值較大的電阻降壓后再由光耦進行隔離，當電壓超過一定值時，顯示“5”過壓（此機為數(shù)碼管顯示）可以看一下電阻是否氧化變值，光耦是否有短路現(xiàn)象。

3.4“UV”欠壓故障

首先可以看一下輸入端電壓是否偏低、缺相，然后看一下電壓檢測電路鼓掌，判斷和電壓相同。

3.5“OH”過熱故障

變頻器溫度過高，檢查變頻器的通風情況，及軸流風扇運轉(zhuǎn)是否良好。有些變頻器有電動機溫度檢測裝置，檢查電動機的散熱情況，然后檢查檢測電路各器件是否正常。

3.6“SC”短路故障

可以檢測一下變頻器內(nèi)部器件是否有短路現(xiàn)象。以安川616G545P5為例，模塊、驅(qū)動電路、光耦是否有問題，一般為模塊和驅(qū)動的問題，更換模塊修復驅(qū)動電路?！癝C”故障會消除。

3.7“FU”快速熔斷故障

現(xiàn)行推出的變頻器大多推出了快熔故障檢測功能。特別是大功率變頻器，以LG SV030IH-4變頻器為例。它主要是對快熔前面后面的電壓進行采樣檢測。當快熔損壞以后必然會出現(xiàn)快熔一端電壓丟失，此時隔離光耦動作，出現(xiàn)FU報警。

更換快熔就應能解決問題，特別是應該注意的是更換快熔前必須判斷主回路是否有問題。

4.逆變電路

逆變電路同整流電路相反，逆變電路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(guān)器件導通和關(guān)斷。從而可以在輸出端U、V、W三相上得到相位互差120°電角度的三相交流電壓。

逆變電路通常指的就是IGBT逆變模塊（早期生產(chǎn)的變頻器為GTR等功率模塊）IGBT模塊損壞也是變頻器常見的故障。對于IGBT模塊，我們介紹最簡單的測量方法（專業(yè)不是這樣測量），用指針萬用表電阻10k檔表棒去觸發(fā)GwEw（黑筆碰Gw，紅筆碰Ew）則P到W可導通。當GwEw短路，P到W則關(guān)閉，其它各管引腳同理。

測量耐壓值可用晶體管參數(shù)測試儀，但是要短接觸發(fā)端G-E才能測C-E的耐壓值。IGBT模塊損壞，大多情況下會損壞驅(qū)動元器件。最容易損壞的器件是穩(wěn)壓管及光耦。反過來如驅(qū)動電路的元件有問題如電容漏液、擊穿、光耦老化，也會導致IGBT模塊燒壞或變頻輸出電壓不平衡。檢查驅(qū)動電路是否有問題，可在沒通電時比較一下各路觸發(fā)端電阻是否一致。通電開機可測量觸發(fā)端的電壓波形。但是有的變頻器不裝模塊開不了機，這時在模塊P端串入假負載防止檢查時誤碰觸發(fā)端或其他線路燒壞模塊。

5.結(jié)束語

在變頻器的應用中，只有滿足其設(shè)計工作要求和正常使用的各項條件，才能使其長期、安全、穩(wěn)定的運行。如果是在惡劣的工作環(huán)境下使用，就要加倍重視變頻器的日常維護和檢修工作，改善變頻器使用環(huán)境和負載波動大的現(xiàn)象。才能保證變頻器可靠、平穩(wěn)、安全地發(fā)揮其各項性能，達到調(diào)速運行、節(jié)約電能和降低維修費用的目的。

【參考文獻】

[1]吳忠智，吳加林.變頻器應用手冊.北京機械工業(yè)出版社，2007，4：269-345.