變頻器故障分析與處理

變頻器故障

分析與處理Faultanalysisandtreatmentofinverter所謂的點檢，是按照一定的標準、一定周期、對設(shè)備規(guī)定的部位進行檢查，以便早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患，及時加以修理調(diào)整，使設(shè)備保持其規(guī)定功能的設(shè)備管理方法。值得指出的是，設(shè)備點檢制不僅僅是一種檢查方式，而且是一種制度和管理方法。

什么是點檢，點檢的目的是什么變頻器故障分析與處理Faultanalysisandtreatmentofinverter變頻器的常見故障分析一、引發(fā)故障的外部因素：主要是由于使用方法不正確或安裝的環(huán)境不合理造成的。1.供電電源；2.變頻器外部電路；3.電動機和機械拖動部分。二、引發(fā)故障的內(nèi)部因素：半導(dǎo)體電子元件；1.元器件因素：電力電子元件；電器元件。主電路；2.電路因素：邏輯控制回路；電源回路；電力器件驅(qū)動及保護回路；冷卻風(fēng)扇回路。電路板采用表面貼膜技術(shù)；缺乏技術(shù)資料；無專業(yè)檢測儀器和工具。三、檢測儀器、技術(shù)資料存在的問題：∴在工程上一般只限于根據(jù)故障情況找出故障的單元或模塊，即只作單元級或板級檢查維修。過流、過載與過熱故障分析Overcurrent,overloadandoverheatingfaultanalysis

過電流過流過載短路一、過流及其原因分析變頻器過流跳閘分外部故障、運行過程故障和升、降速過程等多種情況。㈠外部故障過流：變頻器輸出側(cè)短路或接地1.故障特點：沖擊電流大，但大多能進行保護跳閘。保護跳閘迅速，難以觀察電流大小。VRSTUVW+10VCOMM~變頻器2.判斷與處理：確定變頻器并未損壞，則可重新啟動。為便于判斷，可在輸入側(cè)接入一個電壓表。重新起動時，電位器從零開始緩慢旋動，同時注意觀察電壓表。若頻率剛上升就立即跳閘，且電壓表指針有瞬間回零的跡象，則說明變頻器輸出端已經(jīng)短路或接地。將變頻器輸出端接線脫開，再旋轉(zhuǎn)電位器使頻率上升，如仍跳閘說明變頻器內(nèi)部短路；否則是外部短路。1.負載過重。⑴

故障特點：頻率上升到一定數(shù)值就因過流而跳閘，電動機基本不動。⑵判斷與處理：應(yīng)通過轉(zhuǎn)動機械部分來判斷是否有卡滯現(xiàn)象，若機械并無故障，則電動機因負荷過重而帶不動。

通過增大U/f來增大電動機的轉(zhuǎn)矩；通過增大傳動比以減輕電動機的負荷；不能增大傳動比，則只有增大電動機的容量。㈡運行故障過流：⑵對二次平方的負載：U/f的預(yù)置與負載不匹配。適當調(diào)低U/f，就可避免跳閘。2.輕載跳閘：U/f設(shè)置過高。最好采用矢量控制方式；力爭將U/f調(diào)到既能帶動重負載、輕載時又不跳閘的狀態(tài)；增大變頻器的容量。⑴對波動較大的負載：㈢升速中過電流：是由于升速過快引起的，可采取如下幾個措施。1.延長升速時間。2.增大電流上限值。3.其他措施如果既不允許延長升降速時間，又不能增大電流上限值，則：考慮增大傳動比，以減小飛輪力矩；如不能加大傳動比，只能考慮加大變頻器的容量。過電流跳閘升速中過電流允許延長升速時間？能否增大電流上限？能否增大傳動比？增大變頻器容量延長升速時間增大電流上限增大傳動比YYYYNNN增大U/f增大U/f能帶動？能否增大傳動比？增大傳動比增大變頻器容量YYNYN減小U/f變頻器外部短路變頻器內(nèi)部短路頻率剛上升就跳閘負載過重輕載跳閘機械卡住？排除機械故障升速中過電流NNNNYYYYN㈣過流故障分析、處理思路二、過載跳閘過載原因過負荷三相電壓不平衡變頻器內(nèi)部檢測故障當電動機因過載而跳閘時，主要可從以下兩個方面著手檢查。㈠檢查電動機是否發(fā)熱：1.電動機溫度不高過載保護預(yù)置不合理，如有余量則應(yīng)放寬保護預(yù)置值；過載保護已沒有余量，且屬于正常負載，說明變頻器容量選擇不當，應(yīng)加大變頻器容量。2.電動機溫度過高屬于電動機正常過載，說明電動機負荷過重?？紤]能否增大傳動比，以減輕電機軸上的負荷；如果傳動比無法加大，則應(yīng)加大電動機容量。㈡檢查電動機側(cè)三相電壓是否平衡：1.電動機側(cè)的三相電壓不平衡檢查變頻器輸出端，如不平衡問題在變頻器內(nèi)部；逆變器模塊及驅(qū)動電路檢查變頻器輸出端，如平衡問題在從變頻器到電動機的線路上。檢查所有接線端的螺釘2.三相電壓平衡如工作頻率較低，又未用矢量控制（或無矢量控制），則首先降低U/f，如仍能帶動負載，說明預(yù)置的U/f過高，可通過降低U/f來減小電流。這時應(yīng)了解跳閘時的工作頻率：如降低后帶不動負載，應(yīng)考慮加大變頻器的容量；如變頻器具有矢量控制功能，則應(yīng)采用矢量控制；過載跳閘能否增大電流上限？增大變頻器容量加大自處理設(shè)定電流NYN檢查機械原因電動機發(fā)熱？能否增大傳動比？增大傳動比增大變頻器容量負載過重？YYNNY調(diào)整U/f增大變頻器容量電動機側(cè)電壓平衡？頻率低？變頻器輸出電壓平衡？檢查變頻器檢查線路能否矢量控制能否矢量控制增大變頻器容量檢查矢量控制NNNYYYNYNY三、過熱跳閘變頻器內(nèi)部的溫度傳感器通常是用來測量逆變模塊的溫度的。（正常電流、通風(fēng)良好是不應(yīng)當過熱的）∴變頻器跳閘顯示“過熱”時，應(yīng)從通風(fēng)方面查找原因。1、風(fēng)量太小冷卻風(fēng)扇容量過小，應(yīng)更換；2、風(fēng)量正常變頻器在柜內(nèi)，應(yīng)增強控制柜的通風(fēng)。變頻器在柜外，應(yīng)在變頻器外部增加一風(fēng)扇。Y變頻器通風(fēng)正常？加強柜內(nèi)通風(fēng)有控制柜？過熱跳閘增加外部通風(fēng)NNY更換風(fēng)扇過電壓與欠電壓故障分析Overvoltageandundervoltagefaultanalysis

變頻器的過電壓也分運行中跳閘和降速過程中跳閘兩種情況。一、過電壓跳閘㈠運行過程中跳閘：1.電源電壓過高如電源電壓過高，應(yīng)設(shè)法降低變頻器輸入側(cè)電壓。2.干擾過電壓變電所內(nèi)補償電容投、切時可產(chǎn)生瞬間過電壓。雷電過電壓。∵這類過電壓通常時間極短，且一般不重復(fù)?！嗫衫米冾l器的重合閘功能來解決。2.增大電壓上限值即增大在降速自處理（防失速）功能中預(yù)置的上限電壓。但直流電壓的上限值一般不宜超過700V。3.加強能耗制動環(huán)節(jié)如即不允許延長降速時間，又不能增大上限電壓，則考慮適當加大能耗制動電流。如未配置制動電阻，則應(yīng)加配。如已配置制動電阻，則應(yīng)減小制動電阻值。1.延長降速時間這是在生產(chǎn)工藝允許的情況下，應(yīng)首先考慮的措施。㈡降速過電壓：如在降速過程中因過電壓而跳閘，可采取如下幾種措施：二、欠電壓跳閘㈠電源欠電壓：確定電源電壓過低，則應(yīng)設(shè)法提高變頻器輸入側(cè)的電壓。㈡限流環(huán)節(jié)故障：1.限流電阻斷路RSTSLRLCF通電后濾波電容器上不能充電，造成欠壓保護。RSTSLRLCF2.晶閘管不導(dǎo)通。限流電阻將一直串聯(lián)在電路中，使直流電壓下降。㈢電源缺相：1.輸入電源缺相電源缺相后，整流后的直流電壓將降低，導(dǎo)致欠電壓跳閘。2.輸出電源缺相首先檢查逆變模塊；逆變模塊未壞，則檢查其驅(qū)動模塊。最好用示波器進行觀察。㈣干擾欠電壓：例如同一電網(wǎng)內(nèi)有大電動機起動或有容量較大的控制設(shè)備工作。這類欠電壓一般維持時間不長，可利用變頻器的重合閘功能來解決。外部故障分析Externalfaultanalysis

一、外部狀態(tài)異常變頻器的輸入控制端中有一個輸入“外部故障”端子。當該端子得到信號時，變頻器將立即跳閘。這些外部故障信號主要有如下兩種。KASQTHRCMRSTUVWM~KHUF1.電動機相關(guān)保護器件動作電動機熱繼電器動作KH2.其他方面保護動作制動電阻熱繼電器動作如：起重機或其他機械的限位開關(guān)動作。RSTSLRLCFQFKM二、空氣斷路器跳閘導(dǎo)致空氣斷路器跳閘的原因主要有以下兩種。1.變頻器接通電源時跳閘變頻器第一次通電時跳閘，但第二次或第三次又不跳閘。⑴原因：變頻器較長時間未使用，使濾波電容器電壓為0V，第一次通電會造成較大的充電沖擊電流。⑵解決方法：將空氣斷路器過流保護的靈敏度適當調(diào)低。加大空氣斷路器。2.變頻器故障引起的跳閘變頻調(diào)速系統(tǒng)在運行過程中跳閘，或每次合閘時都跳閘。⑴變頻器內(nèi)的整流模塊或濾波電容損壞。⑵空氣斷路器選的太小，過流時先于變頻器動作。變頻器內(nèi)部故障檢測Internalfaultdetectionfrequencyconverter

一、整流模塊的故障1.測試電路可用萬用表電阻檔來進行測試。注意：萬用表在電阻檔時，其“-”表筆（黑表筆）是表內(nèi)電池的正極；而“+”表筆（紅表筆）是表內(nèi)電池的負極。2.完好模塊的測量結(jié)果在測量時沒有必要把模塊拆下后再測，而可以直接在變頻器上進行測量。模塊完好的測量結(jié)果如下表所示。+-+RSTSLRLUDP+NP-RSTP+PNUVW二極管符號萬用表表筆測量結(jié)果二極管符號萬用表表筆測量結(jié)果紅表筆黑表筆紅表筆黑表筆VD1RP+×VD4RN○P+R○NR×VD3SP+×VD6SN○P+S○NS×VD5TP+×VD2TN○P+T○NT×完好整流模塊的測量結(jié)果注：○表示導(dǎo)通，×表示不通。+-+RSTP+PNUVWRSTSLRLUDP+NP-135462⑴IGBT的測量在電路中每個橋臂都是一只二極管和一只IGBT并聯(lián)，二極管具有單向?qū)щ娦裕玫腎GBT怎么測量都不通?？刂茦OG發(fā)射極E符號等效電路CEGCNPNNPEG二、逆變模塊的故障檢測IGBT模塊的的辦法1、判斷極性首先將萬用表撥在R擋，用萬用表測量時，若某一極與其它兩極阻值為無窮大，G+-+-G調(diào)換表筆后該極與其它兩極的阻值仍為無窮大，則判斷此極為柵極（G）。等效電路CEG+-E其余兩極再用萬用表測量，若測得阻值為無窮大，調(diào)換表筆后測量阻值較小。在測量阻值較小的一次中，則判斷黑表筆接的為發(fā)電極（E）；紅表筆接的為集射極（C）。CEG外觀觀察，單元沒有明顯的故障判斷內(nèi)部續(xù)流二極管的好壞：將萬用表撥在二極管測量檔，黑表筆接正端，紅表筆接負端，IGBT上有“+/-”標識，若測量電壓約為0.72V，表明二極管好，若為無窮大或為0.31V左右，表明內(nèi)部二極管損壞。2、判斷好壞CEGGEC然后再用手指同時觸及一下柵極（G）和發(fā)射極（E），這時IGBT被阻斷，萬用表的阻值回大。此時即可判斷IGBT是好的。判斷IGBT通斷好壞：將萬用表撥在電阻擋，用黑表筆接IGBT的集電極（C），紅表筆接IGBT的發(fā)射極（E），此時萬用表的電阻值很大（約為幾兆）。用手同時觸及一下柵極（G）和集電極（C），這時IGBT被觸發(fā)導(dǎo)通，萬用表的阻值迅速變小，并能站住指示在某一位置。注意：4、使用指針式萬用表時，黑表筆對應(yīng)電源正極，紅表筆對應(yīng)負極，因此在測IGBT時，測量端與數(shù)字表相反。3、若用指針式萬用表，判斷IGBT好壞時，一定要將萬用表撥在R×10KΩ擋，因R×1KΩ擋以下各檔萬用表內(nèi)部電池電壓太低，檢測好壞時不能使IGBT導(dǎo)通，而無法判斷IGBT的好壞。

2、若進行第二次測量時，應(yīng)短接一下發(fā)射極（E）和門極（G）；1、測量時為了方便，直接在驅(qū)動板上的C、G、E拔下測量即可；⑵測量逆變電路在電路中IGBIT短路的可能性很小，因為一旦短路，強大的電流會很快將其燒斷。所以IGBT在電路中損壞是以開路居多。因為IGBT開路對測量6個續(xù)流二極管沒有影響，所以可以用測量整流管的方法測量6個續(xù)流二極管。①測量上橋臂黑表筆接UVW，紅表筆接P點，表針擺動到刻度的3/5，正常，不擺動，斷路。VT3VT1VT5VT4VT6VT2VD7VD8VD10VD9UVWVD11VD12+P-N測量上橋臂續(xù)流管紅表筆黑表筆②測量下橋臂紅表筆接U、V、W，黑表筆接N點，表針擺動到刻度的3/5，正常，不擺動，斷路；擺動到0Ω，管子短路（該現(xiàn)象很少見，因短路電流很大，管子必然燒斷）③結(jié)果分析上、下橋臂只要續(xù)流管開路，開關(guān)管也壞；續(xù)流管不壞，開關(guān)管有的也壞。VT3VT1VT5VT4VT6VT2VD7VD8VD10VD9UVWVD11VD12-N測量下橋臂續(xù)流管紅表筆黑表筆+P2.控制電源主控電源。如發(fā)生故障，則變頻器完全不能工作。給定電源。如發(fā)生故障，則外接給定將無法工作。輸入控制電源。如發(fā)生故障，則各輸入控制端將不起作用。變頻器具有的保護功能Frequencyconverterhastheprotectionfunction

一、變頻器的保護功能㈠過電流保護功能1.過電流的原因：2.變頻器對過電流的處理：外部故障引起的過電流。如堵轉(zhuǎn)、輸出側(cè)短路或接地等。運行過電流如加、減速過快，沖擊負荷等。⑴.首先根據(jù)電流上升的“陡度”來判斷是否出現(xiàn)短路或接地，如是則立即跳閘。變頻器自身故障引起的過電流。如逆變橋換相失敗等。⑵

如不是短路，屬運行過電流，首先進行自處理：沖擊負荷過電流的自處理功能：加速過電流自處理功能：當電流超過設(shè)定值Iset時，首先將工作頻率適當降低，到電流低于設(shè)定值時，工作頻率再逐漸恢復(fù)。如升速電流超過某一設(shè)定值Iset（即起動電流的最大值），變頻器的輸出頻率不再增加，暫緩升速，待電流下降到設(shè)定值以下后再繼續(xù)升速IrIset0ttfx0㈡過載保護功能過載保護功能是保護電動機過載的。進行保護的主要依據(jù)便是電動機溫升不應(yīng)超過其額定值。1.發(fā)熱保護的反時限特性即，電動機的運行電流越大，保護動作的時間越短。G1額定值G2額定值tIM/IMN×100%05.6min105t11min1500.6mint21802.變頻器中的電子熱保護功能所有的變頻器都配置了電子熱保護功能，其熱保護曲線如圖所示。具有的主要特點：IM/IMN×100%1500t1t2t3t50Hz20Hz10Hz①②③⑴具有反時限特性。⑵在不同的運行頻率下有不同的保護曲線。頻率越低運行時間越短。㈢電壓保護功能1.過電壓的原因及保護⑴電源過電壓?？衫米冾l器的“自動電壓調(diào)整”功能，使輸出的平均電壓維持恒定。但電壓太高電動機側(cè)電壓脈沖的幅值過高，對電機繞組的絕緣不利，必須跳閘進行保護。⑵減速過電壓變頻器將首先進行自處理，如自處理后電壓仍偏高則跳閘。如降速電壓超過某一設(shè)定值Uset，變頻器的輸出頻率將不再下降，暫緩降速，待直流電壓下降到設(shè)定值以下后再繼續(xù)降速。2.欠電壓的原因及保護變頻器發(fā)生欠電壓的原因大致有以下幾種情況：⑴電源電壓過低或缺相。⑵變頻器的整流橋損壞。⑶變頻器整流后的限流電阻未切除電路。對于電源欠電壓，變頻器可在一定范圍內(nèi)通過“自動電壓調(diào)整”功能調(diào)整其輸出電壓。對于其他幾種情況，必須跳閘進行保護。㈣其他保護功能現(xiàn)在變頻器的保護功能已經(jīng)十分完善，這里僅就幾種主要的功能說明如下：1.模塊的過熱保護逆變模塊工作在高頻切換過程，累計損耗功率較大，是主要的發(fā)熱器件，是最需要進行發(fā)熱保護的部件?！嘧冾l器內(nèi)設(shè)置了溫度檢測環(huán)節(jié)，當溫度超過一定值時，變頻器將跳閘。2.接受外部故障信號的保護變頻器的輸入控制端中，有1~2個專門接受外部故障信號的端子，拖動系統(tǒng)中任何需要保護的信號，都可以接到該端子上。變頻器在接到外部故障信號時，將立即跳閘進行保護。二、變頻器的跳閘變頻器因故障跳閘時，將立即作出以下反應(yīng)：㈠

再試重合閘設(shè)置重合閘功能有如下幾個作用：1.避免誤動作。因變頻器的保護環(huán)節(jié)較多，且靈敏度較高，存在著誤動作的可能。為防止誤動作而停機，變頻器在跳閘后，將允許一定次數(shù)的自動重合閘。2.防止因外部的不重復(fù)沖擊而跳閘。如功率因數(shù)補償柜投入瞬間，電壓波形出現(xiàn)尖峰電壓，出現(xiàn)變頻器跳閘，可以重合閘。電源變壓器電容補償柜u0t3.電源的瞬間過電壓（如雷電）或停電，變頻器可以再試重合閘。㈡

重合閘功能的預(yù)置1.重合閘次數(shù)重合閘功能的預(yù)置項目主要有兩個：即允許重合閘的次數(shù)，有的變頻器最多可重合閘10次之多。2.重合閘的間隔時間即每兩次重合閘之間的時間間隔，預(yù)置的范圍通常是0~10s，也有可長達20s的。㈢

跳閘信號輸出1.變頻器跳閘信號輸出配置2.與報警信號輸出端配合的外控電路變頻器輸出端子中都配置有報警信號輸出端，報警信號輸出端通常都是繼電器輸出，可接在220V交流電路內(nèi)。⑴通常常閉觸點用于切斷變頻器電源接觸器線圈電路，使變頻器迅速斷電；⑵常開觸點則用于接通聲光報警電路。㈣

跳閘的原因顯示當代變頻器在故障跳閘后，都有十分詳細的故障原因顯示。顯示內(nèi)容大致有以下幾個方面：KMHAHLSTSFV+V-V11FWDREVCM~220VUF報警輸出及電路1.故障代碼