變頻器常見故障原因分析與對策

變頻器常見故障原因分析與對策第一頁，共75頁。什么是創(chuàng)新？問題點就是改進點，改進點就是創(chuàng)新點，創(chuàng)新點就是價值點，價值點就是興奮點。----王軍具有明顯作用和效果的辦法和措施

----張鵬翔第二頁，共75頁。小崗位也有大舞臺，洋設備也有改進的地方第三頁，共75頁。湘鋼人從來不缺創(chuàng)新精神----張鵬翔第四頁，共75頁。大綱MM440、6SE70變頻器預充電回路故障變頻器主回路的簡單測試變頻器制動與停車的控制西門子變頻器控制信號故障速查變頻器報過電流故障的原因及對策變頻器報過電壓故障的原因及對策變頻器報欠電壓故障的原因及對策變頻器的點檢與維護第五頁，共75頁。

今年以來，五米板天車、寬厚板天車的MM440變頻器，6SE70變頻器，寬厚板連鑄6SE70多次發(fā)生預充電電阻燒壞，甚至預充電整流模塊發(fā)生爆炸的事故。案例1西門子變頻器預充電回路故障原因分析

燒壞的預充電電阻MM440第六頁，共75頁。6SE70變頻器預充電電路故障故障原因：制動單元損壞第七頁，共75頁。交-直-交電壓型變頻器主回路的構成第八頁，共75頁。MM440變頻器主電路的構成尺寸為FX、GX：尺寸為A、B、C、D、E、F：第九頁，共75頁。6SE70變頻器主電路的構成裝機裝柜型：書本型：第十頁，共75頁。尺寸為FX、GX的MM440預充電電路PCU預充電板PCC可控硅觸發(fā)板預充電電阻第十一頁，共75頁。6SE70裝機裝柜型變頻器預充電電路第十二頁，共75頁。預充電電路原理分析PCU模塊主要是包含了變頻器系統(tǒng)的AC/DC環(huán)節(jié)中的輔助二極管啟動橋和它的阻容吸收元件。1、保護變頻器主回路器件，完成預充電2、為可控硅的觸發(fā)提供正向陽極電壓。PCC模塊的主要功能是觸發(fā)前端AC/DC環(huán)節(jié)中的可控硅整流橋的各元件。

第十三頁，共75頁。原因分析及改進措施1、頻繁停送電，造成預充電回路頻繁工作預充電電阻溫度過高而燒壞；對策：避免頻繁停送電2、制動單元異常導通，使直流母線電壓低于主電路晶閘管觸發(fā)閥值，導致預充電整流橋帶負載工作。對策：1、檢查、更換制動單元2、在制動電阻上加裝溫度報警第十四頁，共75頁。變頻器主回路好壞的簡單測試

第十五頁，共75頁。整流電路的簡單測試方法紅表筆黑表筆測量值D1RDC+DC+RD6SDC-DC-S導通不導通導通不導通第十六頁，共75頁。整流電路的簡單測試方法紅表筆黑表筆測量值D1RUL+UL+RD6SUL-UL-S不導通不導通不導通不導通第十七頁，共75頁。6SE70變頻器整流/回饋單元主電路的構成第十八頁，共75頁。S120智能型整流模塊主電路結構AB第十九頁，共75頁。逆變電路的測試紅表筆黑表筆測量值T1UDC+DC+UT6VDC-DC-V較大阻值不導通較大阻值不導通第二十頁，共75頁。變頻器制動與停車的控制第二十一頁，共75頁。變頻器的電動完成預充電送電切換到整流器待機ON命令+給定頻率按加速時間加速運行逆變器工作第二十二頁，共75頁。變頻器的電氣制動旋轉磁場轉速降低OFF1命令電動機處于回饋制動狀態(tài)直流母線電壓上升直流母線電壓達到制動單元的開通電平停車按減速時間減速第二十三頁，共75頁。變頻器電氣制動的性能與特點電氣制動種類對再生能量的處理方式特點及用途能耗制動消耗在制動電阻上低速時制動效果差，不節(jié)能，一般中小功率應用場合直流制動消耗在電動機轉子回路，使電機發(fā)熱需要準確停車且制動不頻繁的場合，也可用于阻止電動機啟動前電動機的自由旋轉回饋制動回饋到電網(wǎng)效率高，適應于功率較大且頻繁制動的場合，但投資大，對電網(wǎng)供電質量要求較高共直流母線吸收被處于電動狀態(tài)的逆變器吸收適用于多電機傳動系統(tǒng)，所有的逆變器并接在一條共用直流母線上第二十四頁，共75頁。西門子變頻器停車方式變頻器的停車方式功能解釋應用場合ON/OFF1變頻器按照設定的減速時間由降為零速一般場合OFF2變頻器封鎖脈沖輸出，電機慣性滑行狀態(tài)，直至速度為零速設備需要急停，配合機械抱閘OFF3快速停車，短的減速時間，一般配合直流制動設備需要快速停車第二十五頁，共75頁。變頻電機的機械制動1、變頻器帶位能型負載，機械制動器的打開要求用以下參數(shù)控制：以頻率控制以電機電流控制以實際轉矩控制2、變頻器帶其它類型負載，若無特殊要求，可以由變頻器啟動信號控制機械制動器打開3、變頻電機機械制動器的閉合一般由速度（頻率）信號給出第二十六頁，共75頁。變頻器制動停車設置不合理帶來的影響安全方面的影響機械制動器磨損過快對機械設備的沖擊對株起天車大車走行變頻調速系統(tǒng)的改進案例2第二十七頁，共75頁。MM440的Vdc-max調節(jié)器功能描述

Vdc-max控制器”激活閾值為r1242=1.15×1.414×P0210≈620V內(nèi)置制動單元激活閾值：P1254=0：VDC.Chopper=1.13×1.414×P0210其他情況：VDC.Chopper=0.98·r1242

其中P0210為電源電壓值。外置制動單元激活閾值：757V和673V

1、參數(shù)設置不合理，導致部分天車制動單元沒有投入對于FX、GX尺寸的MM440,由于“最大直流電壓Vdc-max控制器”的激活閾值小于制動單元的響應閾值，所以大車變頻器配置的制動單元和制動電阻沒有工作第二十八頁，共75頁。怎樣投入外接制動單元P1233=0禁止直流制動P1234=0禁止復合制動P1240=0禁止最大直流電壓Vdc-max控制器P1237=4或5使能能耗制動，對于外接制動單元，必須設置為4或5第二十九頁，共75頁。2、機械制動器控制方式設置不合理原設計：改進后的設計：變頻器頻率檢測信號變頻器的運行信號第三十頁，共75頁。用戶接口

（MM440變頻器）第三十一頁，共75頁。MM4數(shù)字量輸出端子可以設置的功能第三十二頁，共75頁。P2155門限頻率f1第三十三頁，共75頁。相關參數(shù)的設置設置參數(shù)功能P733=53.4當實際頻率大于比較頻率P2155時，數(shù)字量輸出3的常開端子24、25閉合P2155=10設置比較頻率為10HZP2150=0設置滯回頻率為0HZP2156=0設置延遲時間為0ms第三十四頁，共75頁。3#高爐運料小車6SE70變頻器抱閘控制功能圖470首先激活該功能圖U953.48=4關抱閘----采用速度控制P615=K148P616=6.0%實際速度低于額定轉速的6.0%關閘P617=延時時間值。開抱閘---采用電流控制P610=KK242P611=80%達到額定電流的80%發(fā)出開閘信號P601=B275控制電源板上專門繼電器，從X9上的4#、5#端子輸出到抱閘回路。第三十五頁，共75頁。西門子變頻器控制信號故障速查第三十六頁，共75頁。MM4控制信號故障的快速診斷在BOP上，可以用參數(shù)r0722查看數(shù)字量信號輸入情況567816179正轉反轉速度給定1速度給定2速度給定3速度給定4公共點MM440第三十七頁，共75頁。6SE70控制信號故障的快速診斷在PMU上通過參數(shù)r646查看輸入輸出端子情況五米板240T鑄造吊大車變頻器接線第三十八頁，共75頁。S120控制信號故障的快速診斷（DP控制）使用STARTER軟件通過狀態(tài)字/控制字診斷第三十九頁，共75頁。變頻器報過電流故障的原因及對策第四十頁，共75頁。MM440的過載能力框架尺寸帶恒轉矩負載的過載能力帶變轉矩負載的過載能力A至F1.5×額定輸出電流(即150%過載)，持續(xù)時間60s，間隔周期時間300s2×額定輸出電流(即200%過載)，持續(xù)時間3s，間隔周期時間300s1.1×額定輸出電流(即110%過載)，持續(xù)時間60s，間隔周期時間300s1.4×額定輸出電流(即140%過載)，持續(xù)時間3s，間隔周期時間300sFX和GX1.36×額定輸出電流(即136%過載)，持續(xù)時間57s，間隔周期時間300s1.6×額定輸出電流(即160%過載)，持續(xù)時間3s，間隔周期時間300s1.1×額定輸出電流(即110%過載)，持續(xù)時間59s，間隔周期時間300s1.5×額定輸出電流(即150%過載)，持續(xù)時間1s，間隔周期時間300s瞬時到達變頻器最大電流r0209就立即跳閘第四十一頁，共75頁。6SE70的過載能力1.36×額定輸出電流(對于過載時間60s，間隔周期時間300s)1.60×額定輸出電流(對于過載時間30s，間隔周期時間300s)重載連續(xù)工作的電流IH=0.91×額定輸出電流第四十二頁，共75頁。S120的過載能力重載連續(xù)工作的電流IH=(0.71~0.87)*InIH、In可在相關《產(chǎn)品樣本》查到第四十三頁，共75頁。過電流故障故障原因分析過電流頻率剛上升就跳閘升速過程中跳閘升速時間設定太短負載側短路工作機械卡住逆變管損壞運行過程中跳閘運行中碰到機械卡阻點V/F控制時，低頻輸出轉矩太小V/F控制時，轉矩補償設定太大第四十四頁，共75頁。1、升速時間設定太短，對動態(tài)性能要求太高變頻器過電流原因的分析及對策電氣傳動運動方程式T電機轉矩－T負載轉矩

P電機功率＝T電機轉矩×N電機速度×K常數(shù)對策：在動態(tài)要求允許的情況下延長加速時間，否則要增大變頻器的功率判斷方法：過電流是否發(fā)生在啟動加速階段第四十五頁，共75頁。變頻器過電流原因的分析及對策2、負載過大或機械卡阻，或變頻器容量選擇過小電氣傳動運動方程式T電機轉矩－T負載轉矩

P電機功率＝T電機轉矩×N電機速度×K常數(shù)對策：1、排除機械卡阻點2、增大變頻器的容量判斷方法：1、盤車，檢查機械負載2、運行電流檢查第四十六頁，共75頁。

2008年，金順物流一臺龍門吊大車走行采用產(chǎn)電IH變頻器，往南走正常，往北走報過電流故障。原因：掃軌器掉下，往南是拖著走，正常，往北走行時掃軌器頂在軌道上，造成堵轉。案例3第四十七頁，共75頁。對變頻器過電流原因的分析3、做V/F控制時，低頻運行時輸出轉矩太小，造成堵轉①定子繞組電動勢：E=U-i（r+X）≈U②恒轉矩調速，要求調速過程中維持Φ不變④電動機輸出轉矩TM=KTI2ΦCOSφ2，Φ減小，TM減小③變頻器低頻運行時，U較低，在電動機定子繞組阻抗上的壓降i（r+X）比例增大，導致E減小，Φ減?。沪?U/4.44KNfE=4.44KfΦN第四十八頁，共75頁。判斷方法：1、變頻器控制方式是否是V/F控制2、是否啟動困難對策：1、將變頻器的控制方式改為矢量控制2、采用轉矩（電壓）補償?shù)谒氖彭?，?5頁。

五米板2#成品庫3臺鋼性天車小車采用6SE70變頻器調速，A小車在某處低速啟動時有卡阻點，嚴重影響天車司機的操作，多次對機械提出整改要求，但機械方面處理難度大，時間長。案例4第五十頁，共75頁。P318=1，選擇電壓補償，P325=50V，補償50V電壓，P326=15，15HZ時補償降為0。改進措施第五十一頁，共75頁。焦化6#焦爐2臺裝煤車的多個旋轉給料裝置采用產(chǎn)電IH變頻器，2009年4月相繼出現(xiàn)啟動過電流故障。維修人員更換了2臺變頻器之后問題仍然得不到解決。

案例5第五十二頁，共75頁。原因分析：由于連續(xù)下雨，造成煤濕，阻轉矩過大，大于電機啟動轉矩而堵轉過電流。處理方法：FUN8:正向轉矩補償FUN9:反向轉矩補償設定范圍:0～20%改進措施第五十三頁，共75頁。轉矩補償預置要點1、預置不當?shù)暮蠊绻撦d在低速時的轉矩較大而轉矩補償(U/f比)預置得較小，則低速時帶不動負載。反之,如果負載在低速時的轉矩較輕而轉矩補償(U/f比)預置得較大，則補償過分，低速時電動機的磁路將飽和，勵磁電流發(fā)生畸變，嚴重時會因勵磁電流峰值過高而導致“過電流”跳閘。2、預置要點

調試時，U/f比的預置宜由小逐漸加大，每加大一檔，觀察在最低頻時能否帶得動負載？及至能帶動時，還應反過來觀察空載時會不會跳閘？一直到在最低頻率下運行時，既能帶得動負載，又不會空載跳閘時為止。第五十四頁，共75頁。對變頻器過電流原因的分析4、逆變管損壞5、負載短路區(qū)分方法：斷開變頻器的負載，空載啟動變頻器

第五十五頁，共75頁。變頻器報過電壓故障的原因及對策第五十六頁，共75頁。直流母線過電壓故障的直接原因直接原因：直流母線電壓超過了故障閾值DC800V左右直流母線電壓正常范圍：1.35U線~1.414U線如果實際線電壓為380V，則直流母線電壓范圍513V~537V第五十七頁，共75頁。對直流母線過電壓原因的分析1、電源電壓過高2、電壓檢測回路故障3、再生過電壓第五十八頁，共75頁。過電壓故障處理流程圖過電壓電源電壓過高發(fā)生在減速時，產(chǎn)生再生過電壓減速太快，超出了制動單元的能量轉換能力制動單元、制動電阻故障檢測回路故障檢測電源電壓檢測電源電壓、直流母線電壓不是發(fā)生在減速階段第五十九頁，共75頁。對再生過電壓的處理1、適當延長減速時間2、檢查制動單元、制動電阻及其接線是否完好3、檢查參數(shù)設置是否正確，制動單元是否正確投入4、使用Vdc-max調節(jié)器第六十頁，共75頁。五米板2#成品庫1#天車大車走行采用西門子6SE70變頻器調速，采用2臺變頻器拖動4臺電動機，2011年10月，運行第一檔速度5HZ時正常，運行第二檔15HZ時其中一臺變頻器報過電壓故障。案例6原因分析：運行第二檔15HZ時，由于控制電路故障，報過電壓故障的那一臺變頻器運行在5HZ，電動機處于回饋制動狀態(tài)。第六十一頁，共75頁。變頻器報欠電壓故障的原因及對策第六十二頁，共75頁。直流母線電壓正常范圍：1.35U線~1.414U線如果實際線電壓為380V，則直流母線電壓范圍513V~537V直接原因：直流母線電壓低于故障閾值DC430V左右直流母線欠電壓故障的直接原因第六十三頁，共75頁。對欠電壓原因的分析1、電源電壓過低2、電源接觸不良或電源缺相3、檢測回路故障4、整流部分功率器件損壞第六十四頁，共75頁。欠電壓故障處理流程圖欠電壓電源電壓過低電源接觸不良或電源缺相檢查電源線路整流部分功率器件損壞檢測電源電壓檢測回路故障測量功率器件檢測電源電壓、直流母線電壓第六十五頁，共75頁。焦化廠干熄焦電機車走行采用6SE70變頻器調速，在投產(chǎn)初期高速運行時報F008欠電壓故障，嚴重制約著湘鋼第一座干熄焦的達產(chǎn)達效。案例7第六十六頁，共75頁。改進措施

對磨電道除銹，降低接觸電阻啟用動能緩沖功能（Vdc-min調節(jié)器）第六十七頁，共75頁。西門子變頻器的點檢與維護日常檢查定期檢查第六十八頁，共75頁。變頻器的日常檢查1、溫度：0°C至+40°C或-10°C至+50°CMM440的負載能力與環(huán)境溫度之間的關系第六十九頁，共75頁。2、濕度

空氣的相對濕度≤95%，無凝露變頻器的日常檢查3、不要把變頻器安裝在存在大氣污染的環(huán)境中，例如，安裝在存在灰塵、腐蝕性氣體等的環(huán)境中4、不允許把變頻器安裝在有可能經(jīng)常受到振動的地方。5、冷卻系統(tǒng)的檢查：冷卻風機運行是否正常，風道、空氣過濾器是否堵塞，風量是否正常第七十頁，共75頁。變頻器的日常檢查6、認真監(jiān)視并記錄變頻器人機界面上的各顯示參數(shù)：電源電壓、輸出電流、直流母線電壓等，運行中是否