變頻器的維修和故障處理

1、變頻器的維修和故障處理1、測量變頻器主電路時應(yīng)該注意那些問題？答：測量主電路應(yīng)該注意的問題如下：（1）測量絕緣時首先應(yīng)該將接至電源和電動機(jī)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(yīng)選用電磁式儀表，因?yàn)殡姶攀絻x表所指示的電流是有 效值。（ 3） 測電壓：變頻器輸入側(cè)的電壓是網(wǎng)絡(luò)的正弦波電壓，可用任 意類型的儀表測量：輸出側(cè)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(jī)的轉(zhuǎn)矩主要和電壓的基波有 關(guān)，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

2、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(jìn)行 隔離。2、測量變頻器的控制電路時應(yīng)該注意那些問題？ 答：測量控制電路時應(yīng)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(jìn)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(yīng)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(jié)果更加準(zhǔn)確，應(yīng) 該選用與被測點(diǎn)最為接近的公

3、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(zhuǎn)換成直流電源，整流電路一 般都是單獨(dú)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(chǎn)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(diào)壓調(diào)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(dān)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(dá)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

4、出端的“+與-”然后將萬用表調(diào)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(yīng) 顯示X,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(yīng)得到上述相同的結(jié)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?yàn)榫чl管，下半橋?yàn)槎O管， 例如， 大功率的 danfoss 、臺達(dá)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(dǎo)通，這樣基 本大致能判斷出晶閘管的好壞。富士 G9SP9S系列11KW以下的變頻器整流模塊集成了 5種功能， 整流

5、、預(yù)充電晶閘管、制動管、電源開關(guān)管和熱敏電阻。例如 CVM40CD12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(guān)管：D8 S& G8; 熱敏電阻： Th1 、Th2。富士 G9S(P9S)系列15 22KW的變頻器整流模塊為 VM100BB16,0其功能除整流外還有預(yù)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。( 1) 器件本身質(zhì)量不好(2) 后級電路，逆變功率開關(guān)元件損

6、壞，導(dǎo)致整流模塊流過短路 電流而損壞。(3) 電網(wǎng)電壓太高，電網(wǎng)遇雷擊和過電壓浪涌。電網(wǎng)內(nèi)阻小，過 電壓保護(hù)的壓敏電阻已經(jīng)燒毀不起作用， 導(dǎo)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(cè)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(fù)擔(dān)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，

7、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(chǎn)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(guān)器件導(dǎo)通和 關(guān)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(jī)種均采用多組IGBT并聯(lián)，故測量檢查時應(yīng)分別逐一進(jìn)行檢測。 IGBT的損壞也可引起

8、變頻器的0C保護(hù)功能動作。逆變電路測試（以六相模塊為例）：將負(fù)載側(cè)U、V、W相的導(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(guān)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

9、正常。如果有數(shù)值顯示，則柵極性能變差。當(dāng)正反向測 試結(jié)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(hù)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(zhì)量不好。（2）外部負(fù)載有嚴(yán)重過流、不平衡、電動機(jī)某相繞組對地短路、 有一相繞組內(nèi)部短路、負(fù)載機(jī)械卡住、相間擊穿、輸出電路 有短路或?qū)Φ囟搪贰＃?）負(fù)載上接電容或因布線不當(dāng)對地電容太大， 使功率開關(guān)管有 沖擊電流。（4）電網(wǎng)電壓太高或有較強(qiáng)的瞬間過電壓，造成過壓損壞。（5）功率開關(guān)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(nèi)部電感變大，對

10、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(nèi)部某組電源，特別是 IGBT 驅(qū)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(dǎo)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(dǎo)致 IGBT 損壞。（8）不適當(dāng)?shù)牟僮骰虍a(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件中有缺陷，在干擾和開機(jī)、關(guān) 機(jī)等不穩(wěn)定情況下引起上下兩功率開關(guān)元件瞬間同時導(dǎo)通。（9）雷擊、水入侵，異物進(jìn)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(jìn)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(hù)措施，在焊接操

11、作時損壞了 IGBT。或因修理中散熱、緊固、絕緣等處理不好，導(dǎo)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(dǎo)致各并聯(lián)元件電流不均而損壞。（12）變頻器內(nèi)部保護(hù)電路（過壓、過流保護(hù)）的某元件損壞，失 去保護(hù)功能。只有查到功率開關(guān)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(yīng)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(dǎo)線連接起來，使得在同一電位下，進(jìn) 行操作，全部連接的公共點(diǎn)應(yīng)接地。特別是電烙鐵頭不能帶有高 電位，示

12、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(hù)G E連通措施。功率模塊與散熱器之間涂導(dǎo)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(shù)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(qū)動印刷板進(jìn)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

13、斷和處理變頻器開關(guān)電源故障？ 答：開關(guān)電源損壞是眾多變頻器最常見的故障，通常是由于開關(guān) 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UC284睞調(diào)整開關(guān)電源的輸出，同時UC2844還帶有電流檢測，電 壓反饋等功能，當(dāng)發(fā)生無顯示，控制端子無電壓，DC12V、DC24V風(fēng)扇不轉(zhuǎn)等現(xiàn)象時，首先應(yīng)該考慮開關(guān)電源是否損壞。開關(guān)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(guān)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(guān)降壓輸出 5V、24V 多路電源。開關(guān)電源的損壞常見的有開關(guān)管擊穿，脈沖變壓器燒

14、 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(dǎo) 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(guān)電源的損壞。例如，MF系列變頻器的開關(guān)電源采用的是較為常見的反激式開關(guān) 電源控制方式，開關(guān)電源的輸出級電路發(fā)生短路也會引起開關(guān)電源的損壞，從而導(dǎo)致變頻器無顯示。開關(guān)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(guān)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(dǎo)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(rèn)元件的功率開關(guān)頻率、耐壓以及尺寸

15、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(guān)管或開關(guān)集成電路因電流 電壓負(fù)擔(dān)大，更易損壞。（ 3） 開關(guān)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(dǎo)線因氧化、助焊劑腐蝕而日 久斷裂。（4）開關(guān)電源變壓器本身漏感大， 運(yùn)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(yán)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(qū)動電路故障？ 答：驅(qū)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、

16、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(qū)動電路全部損壞的情況。大功率晶體管驅(qū)動電路的損壞也是導(dǎo)致過流保護(hù)功能動作的原因之一。驅(qū)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(qū)動板對照檢查、逐級尋找故障 點(diǎn)。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(bǔ)線處理；查出損壞器件應(yīng)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(qū)動電路修復(fù)后，還要應(yīng)用示波器觀察各組驅(qū)動電路信 號的輸出波形，如果三相脈沖大

17、小、相位不相等，則驅(qū)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(yīng) 重復(fù)檢查、處理。造成驅(qū)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(bào)警等。當(dāng)一臺變頻器快熔熔斷或者是 IGBT模塊損 壞的情況下，驅(qū)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(yīng)該著重檢查一下驅(qū)動電路上是否有打火的印記，可以先 將IGBT逆變模塊的驅(qū)動腳連線拔掉，用萬用表電阻擋測量六路驅(qū) 動電路是否阻值相同（但是極個別的變頻器的驅(qū)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(qū)動電路是完好的，