變頻器常見問題及故障原因

周小清

2008-04變頻器常見問題及故障原因分析處理技術(shù)交流-2023/9/2?2007ENCOM&ETechnologiesShenzhen

Co.,Ltd.2內(nèi)容提要

引言新購(gòu)變頻器基本設(shè)置方法與技巧西門子變頻器常見故障現(xiàn)象分析及處理方法變頻器常見故障分析及處理方法案例分析及總結(jié)2023/9/2?2007ENCOM&ETechnologiesShenzhen

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20世紀(jì)50年代末開始，電氣傳動(dòng)領(lǐng)域進(jìn)行了一場(chǎng)重要的技術(shù)變革—將原來只用于恒速傳動(dòng)的交流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)速度控制，以取代制造復(fù)雜、價(jià)格昂貴、維護(hù)不便的直流電動(dòng)機(jī)。近十多年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論向交流電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的滲透，變頻器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交流電動(dòng)機(jī)的速度控制。其最主要的特點(diǎn)是具有高效率的驅(qū)動(dòng)性能及良好的控制特性。在風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等流體機(jī)械上應(yīng)用可以節(jié)約大量的電能;在紡織、化纖、塑料、化學(xué)等工業(yè)領(lǐng)域，利用變頻器的自動(dòng)控制性能可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量;在機(jī)械行業(yè)中，應(yīng)用變頻器是改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的重要手段;在工廠自動(dòng)化技術(shù)中，交流伺服系統(tǒng)正在取代直流伺服系統(tǒng)。從數(shù)百瓦的伺服系統(tǒng)到數(shù)萬千瓦的特大功率高速傳動(dòng)系統(tǒng)，從一般要求的小范圍調(diào)速傳動(dòng)到高精度、快響應(yīng)、大范圍的調(diào)速傳動(dòng)，從單機(jī)傳動(dòng)到多機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，都可以采用交流調(diào)速裝置。幾乎可以說，有電動(dòng)機(jī)的地方就有變頻器的使用。

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Co.,Ltd.4新購(gòu)變頻器基本設(shè)置方法與技巧：對(duì)于一臺(tái)新購(gòu)置的變頻器，一般在出廠時(shí)，廠家對(duì)每一個(gè)參數(shù)都設(shè)有一個(gè)默認(rèn)值，在這些參數(shù)值的情況下，系統(tǒng)是能以面板操作方式正常運(yùn)行的，但僅此，并不能滿足絕大多數(shù)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求，修改變頻器參數(shù)是從以下幾個(gè)方面進(jìn)行的：

1）確認(rèn)電機(jī)參數(shù)

電機(jī)的功率，電流，電壓，轉(zhuǎn)速，最大功率，這些參數(shù)都可以從電極名牌中直接得到。

2）設(shè)定變頻器的啟動(dòng)方式

一般變頻器在出廠時(shí)設(shè)定面板啟動(dòng)，以西門子變頻器來說，其啟動(dòng)可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種，用戶可根據(jù)實(shí)際情況選擇。

3）給定頻率方式的選擇

一般變頻器的頻率給定也可以有三種方式，即面板給定、外部電壓或電流給定，通訊給定，當(dāng)然對(duì)有些變頻器的頻率給定方式也可以是這三種方式的一種或兩種方式之和。

正確設(shè)置這三個(gè)參數(shù)之后，變頻器基本上可以正常運(yùn)行。如要獲得更好的控制效果，則只能根據(jù)實(shí)際情況修改相關(guān)參數(shù)。具體情況參看其使用說明書。

一旦發(fā)生了參數(shù)設(shè)置類故障，變頻器都不能正常運(yùn)行，最好是能夠把所有參數(shù)恢復(fù)到出廠值，然后按上數(shù)步驟重新設(shè)置相關(guān)參數(shù)。對(duì)于每個(gè)公司的變頻器其參數(shù)恢復(fù)方式也不盡相同，對(duì)第二、三類參數(shù)可以用改變應(yīng)用宏的方式來恢復(fù)出廠值。

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一般來說，當(dāng)你拿到一臺(tái)有故障的變頻器，再上電之前首先要用萬用表檢查一下整流橋和IGBT模塊有沒有燒，線路板上有沒有明顯燒損的痕跡。

西門子變頻器常見故障現(xiàn)象分析及處理方法：具體方法是：用萬用表(最好是用模擬表)的電阻1K檔，黑表棒接變頻器的直流端(-)極，用紅表棒分別測(cè)量變頻器的三相輸入端和三相輸出端的電阻，其阻值應(yīng)該在5K-10K之間，三相阻值要一樣，輸出端的阻值比輸入端略小一些，并且沒有充放電現(xiàn)象。然后，反過來將紅表棒接變頻器的直流端(+)極，黑表棒分別測(cè)量變頻器三相輸入端和三相輸出端的電阻，其阻值應(yīng)該在5K-10K之間，三相阻值要一樣，輸出端的阻值比輸入端略小一些，并且沒有充放電現(xiàn)象。否則，說明模塊損壞。這時(shí)候不能盲目上電，特別是整流橋損壞或線路板上有明顯的燒損痕跡的情況下尤其禁止上電，以免造成更大的損失。

如果以上測(cè)量結(jié)果表明模塊基本沒問題，可以上電觀察。

1）上電后面板顯示[F231]或[F002](MM3變頻器)，這種故障一般有兩種可能。常見的是由于電源驅(qū)動(dòng)板有問題，也有少部分是因?yàn)橹骺匕逶斐傻模梢韵葥Q一塊主控板試一試，否則問題肯定在電源驅(qū)動(dòng)板部分了。

基本故障現(xiàn)象及處理對(duì)策。2023/9/2?2007ENCOM&ETechnologiesShenzhen

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2）上電后面板無顯示(MM4變頻器)，面板下的指示燈[綠燈不亮，黃燈快閃]，這種現(xiàn)象說明整流和開關(guān)電源工作基本正常，問題出在開關(guān)電源的某一路不正常(整流二極管擊穿或開路，可以用萬用表測(cè)量開關(guān)電源的幾路整流二極管，很容易發(fā)現(xiàn)問題。換一個(gè)相應(yīng)的整流二極管問題就解決了。這種問題一般是二極管的耐壓偏低，電源脈動(dòng)沖擊造成的。

3）有時(shí)顯示[F0022,F0001,A0501]不定(MM4)，敲擊機(jī)殼或動(dòng)一動(dòng)面板和主板時(shí)而能正常，一般屬于接插件的問題，檢查一下各部位接插件。也發(fā)現(xiàn)有個(gè)別機(jī)器是因?yàn)榫€路板上的阻容元件質(zhì)量問題或焊接不良所致。4)

上電后顯示[-----](MM4)，一般是主控板問題。多數(shù)情況下?lián)Q一塊主控板問題就解決了，一般是因?yàn)橥鈬刂凭€路有強(qiáng)電干擾造成主控板某些元件(如帖片電容、電阻等)損壞所至，我分析與主控板散熱不好也有一定的關(guān)系。但也有個(gè)別問題出在電源板上西門子變頻器常見故障現(xiàn)象分析及處理方法：2023/9/2?2007ENCOM&ETechnologiesShenzhen

Co.,Ltd.7變頻器常見故障分析及處理方法：

1）

過壓類故障

對(duì)變頻器來說，都有一個(gè)正常的工作電壓范圍，當(dāng)電壓超過這個(gè)范圍時(shí)就很可能損壞變頻器，常見的過電壓有兩類。

1.1

輸入交流過電壓

這種情況是指輸入交流電源的電壓超過正常值，一般發(fā)生在節(jié)假日線路負(fù)載較輕，電壓升高或者線路出現(xiàn)故障，經(jīng)常遇到星期一剛上班，變頻器故障指示報(bào)警，斷開電源，過一會(huì)再送電啟動(dòng)即可正常。

1.2

發(fā)電狀態(tài)時(shí)的過電壓

這種情況出現(xiàn)的概率較高，主要是電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速比同步轉(zhuǎn)速還高，而使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)或者是中頻爐工作于向電網(wǎng)回饋能量時(shí)，而變頻器又沒有安裝制動(dòng)單元引起的，以下情況可引起這一故障。

（1）當(dāng)變頻器拖動(dòng)大慣性負(fù)載時(shí)，其減速時(shí)間設(shè)置較小，在減速過程中，變頻器輸出頻率減小的速度快，而負(fù)載靠本身阻力減速較慢，使得負(fù)載拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出頻率所對(duì)應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速還要高，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器沒有能量回饋功能，因而變頻器直流回路電壓升高，超過其保護(hù)值，出現(xiàn)故障。.

（2）中頻爐或中頻設(shè)備在向電網(wǎng)回饋能量時(shí)也會(huì)使輸入電壓過高而出現(xiàn)故障。

（3）多個(gè)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)同一負(fù)載時(shí)，也可能出現(xiàn)這一故障.主要是由于沒有負(fù)荷分配所引起的，即多臺(tái)電動(dòng)機(jī)速度不同步.以兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)同一負(fù)載為例，當(dāng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速大于另一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時(shí)，則轉(zhuǎn)速較高的電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于原動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速低的電動(dòng)機(jī)則處于發(fā)電狀態(tài)，易引起故障，處理此類故障可加負(fù)荷分配器，也可修改變頻器參數(shù).

典型故障現(xiàn)象及處理對(duì)策。2023/9/2?2007ENCOM&ETechnologiesShenzhen

Co.,Ltd.82）過載

過載故障包括變頻過載和電機(jī)過載。其可能是加速時(shí)間太短，電網(wǎng)電壓太低、負(fù)載過重等原因引起的。一般可通過延長(zhǎng)加速時(shí)間、延長(zhǎng)制動(dòng)時(shí)間、檢查電網(wǎng)電壓等。負(fù)載過重，所選的電機(jī)和變頻器不能拖動(dòng)該負(fù)載，也可能是由于機(jī)械潤(rùn)滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機(jī)和變頻器；如后者則要對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行檢修。

3）過流

可能是變頻器的輸出短路所引起。這是要對(duì)線路及電機(jī)進(jìn)行檢查，如果斷開負(fù)載變頻器還是過流，說明變頻器的逆變電路損壞，應(yīng)修理或更換。如拆開機(jī)器就發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的短路現(xiàn)象，整流模塊和IGBT模塊爆裂，短路造成的黑色積炭噴得到處都是，主回路兩個(gè)繼電器也爆開，主控板暫時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)問題，但驅(qū)動(dòng)部分燒了好幾處，另外儲(chǔ)能大電容一部分都已發(fā)漲，電容板上的兩顆大螺絲接觸處全部燒焦，這就是西門子ECO變頻器的通病，因?yàn)樗须娏慷际且?jīng)過這兩顆鐵螺絲，一旦鐵螺絲生銹，很容易引起電容的充放電不良，這樣電容發(fā)熱，漏電，發(fā)漲到最后損壞重要器件就不在話下了，為了防止再次接觸不良打火，在上螺絲的同時(shí)最好焊上幾股粗銅線，維修觸發(fā)板時(shí)不知道參數(shù)的，可以從控制板上完好的器件與損壞相同器件的對(duì)比，修復(fù)該板的電壓分別為

-4.7V，-4.44V，更換損壞器件后，可以加電試驗(yàn)，試驗(yàn)步驟按主回路到控制空載，負(fù)載分別運(yùn)行檢查。加電試驗(yàn)前為保證器件安全，防止再次損壞重要器件，大容量電容器暫時(shí)不要裝止，用兩只小容量電容器代替，為了保護(hù)IGBT，電容器到IGBT的供電回路最好是串聯(lián)白熾燈泡（也就是接個(gè)假負(fù)載），通電后如果顯示正常，可以啟動(dòng)變頻器，再測(cè)量6個(gè)觸發(fā)脈沖，如果信號(hào)正常，可以去掉電容器與IGBT之間的燈泡，裝上大電容器進(jìn)行空載運(yùn)行，正常后再接負(fù)載運(yùn)行，經(jīng)調(diào)試機(jī)器后一般可恢復(fù)正常。

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Co.,Ltd.94）欠壓

說明電源輸入電路有問題，可能是線路嚴(yán)重超載，或是線路接觸不良所引起。西門子6SE70系列變頻器的PMU面板液晶顯示屏上顯示字母“E”，出現(xiàn)這種情況時(shí)，變頻器不能工作，按P鍵及重新停送電均無效，查操作手冊(cè)又無相關(guān)的介紹，在檢查外接DC24V電源時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓較低，解決后，變頻器工作正常。

5）溫度過高

另外變頻器還有溫度過高故障，如發(fā)生溫度過高報(bào)警，經(jīng)檢查溫度傳感器正常，則可能是干擾引起的，可以把故障屏蔽，另外還應(yīng)檢查變頻器的風(fēng)扇及通風(fēng)情況。對(duì)于其它類型的故障，最好與廠家聯(lián)系，獲得快速可行的解決方法。

6）其他

最后說明的是，一旦變頻器發(fā)生硬件故障，如整流、逆變電路等?？赡躀GBT模塊損壞，大多情況下會(huì)損壞驅(qū)動(dòng)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(dòng)電路的元件有問題如電容漏液、擊穿、光耦老化，也會(huì)導(dǎo)致IGBT模塊燒壞或變頻輸出電壓不平衡。檢查驅(qū)動(dòng)電路是否有問題，可在沒通電時(shí)比較一下各電路觸發(fā)端電阻是否一致。通電開機(jī)可測(cè)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(jī)，這時(shí)在模塊P端串入假負(fù)載防止檢查時(shí)誤碰觸發(fā)端或其他線路燒壞模塊。如此時(shí)變頻器已嚴(yán)重?fù)p壞（可以通過測(cè)量輸入及輸出端有無短路），則要有專門的技術(shù)人員維修，一般不得再次通電，以免擴(kuò)大故障范圍。

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Co.,Ltd.10案例分析：

案例一：故障現(xiàn)象：一臺(tái)MM440-200kW變頻器，由于負(fù)載慣量較大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)距大，設(shè)備啟動(dòng)時(shí)頻率只能上升到5Hz左右就再也上不去，并且報(bào)警[F0001]。我當(dāng)時(shí)考慮認(rèn)為：作為變頻器本身是沒有問題的，問題是客戶參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，用矢量控制方式，再正確設(shè)定電機(jī)的參數(shù)/模型就可以解決問題。又過了兩天，變頻器又報(bào)故障。故障現(xiàn)象是上電顯示[-----]，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查分析，這種故障是因?yàn)橹骺匕宄鰡栴}造成的，因?yàn)橛脩粼诎惭b的過程中沒有嚴(yán)格遵循EMC規(guī)范，強(qiáng)弱電沒有分開布線、接地不良并且沒有使用屏蔽線，致使主控板的I/O口被燒毀。處理對(duì)策：更換一塊已壞主控板。

案例二：故障現(xiàn)象：上電后顯示正常，一運(yùn)行即顯示過流。[F0001](MM4)[F002](MM3)即使空載也一樣，一般這種現(xiàn)象說明IGBT模塊損壞或驅(qū)動(dòng)板有問題，需更換IGBT模塊并仔細(xì)檢查驅(qū)動(dòng)部分后才能再次上電，不然可能因?yàn)轵?qū)動(dòng)板的問題造成IGBT模塊再次損壞！這種問題的出現(xiàn)，一般是因?yàn)樽冾l器多次過載或電源電壓波動(dòng)較大(特別是偏低)使得變頻器脈動(dòng)電流過大主控板CPU來不及反映并采取保護(hù)措施所造成的。

還有一些特殊故障(不常見但有一些普遍意義，可以舉一反三，希望達(dá)到拋磚引玉的效果。

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案例三：故障現(xiàn)象：有一臺(tái)變頻器(MM3-30KW)，在使用的過程中經(jīng)常“無故”停機(jī)。再次開機(jī)可能又是正常的，開始我也沒有發(fā)現(xiàn)問題所在。經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的觀察，發(fā)現(xiàn)上電后主接觸器吸合不正常，有時(shí)會(huì)掉電，亂跳。查故障原因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)是因?yàn)殚_關(guān)電源出來到接觸器線包的一路電源的濾波電容漏電造成電壓偏低，這時(shí)如果供電電源電壓偏高還問題不大，如果供電電壓偏低就會(huì)致使接觸器吸合不正常造成無故停機(jī)。

案例四：故障現(xiàn)象：

還有一臺(tái)變頻器(MM4-22KW)，上電顯示正常，一給運(yùn)行信號(hào)就出現(xiàn)[P----]或[-----]，經(jīng)過仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速有些不正常，把風(fēng)扇拔掉又會(huì)顯示[F0030]，在維修的過程中有時(shí)報(bào)警較亂，還出現(xiàn)過[F0021\F0001\A0501]等。在我先給了運(yùn)行信號(hào)然后再把風(fēng)扇接上去就不出現(xiàn)[P----]，但是，接上一個(gè)風(fēng)扇時(shí)，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是正常的，輸出三相也正常，第二個(gè)風(fēng)扇再接上時(shí)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速明顯不正常。于是我分析問題在電源板上。結(jié)果是開關(guān)電源出來的一路供電濾波電容漏電造成的，換上一個(gè)同樣的電容問題就解決了。

案例分析：2023/9/2?2007ENCOM&ETechnologiesShenzhen

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案例五：故障現(xiàn)象：

有一臺(tái)75kW的MM440變頻器，安裝好以后開始時(shí)運(yùn)行正常，半個(gè)多小時(shí)后電機(jī)停轉(zhuǎn)，可是變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)并沒有丟失卻仍在保持，面板顯示[A0922]報(bào)警信息（變頻器沒有負(fù)載），測(cè)量變頻器三相輸出端無電壓輸出。將變頻器手動(dòng)停止，再次運(yùn)行又回復(fù)正常。正常時(shí)面板顯示的輸出電流是40A-60A。過了二十多分鐘同樣的故障現(xiàn)象出現(xiàn)，這時(shí)面板顯示的輸出電流只有0.6A左右。經(jīng)分析判斷是驅(qū)動(dòng)板上的電流檢測(cè)單元出了問題，更換驅(qū)動(dòng)板后問題解決。

案例分析及總結(jié)：

案例六：故障現(xiàn)象：

HGSP二次冷凍泵變頻器（DANFOSS110KW)，安裝好以后開始時(shí)運(yùn)行正常，運(yùn)行一段時(shí)間后，出現(xiàn)主電路快速熔斷器熔斷。用萬用表(最好是用模擬表)的電阻1K檔，黑表棒接變頻器的直流端(-)極，用紅表棒分別測(cè)量變頻器的三相輸入端和三相輸出端的電阻，其阻值在0~5Ω之間，拆開變頻器蓋板發(fā)現(xiàn)IGBT和整流橋短路。

故障原因：變頻器因散熱風(fēng)扇壞導(dǎo)致控制板高溫造成控制板、IGBT,整流橋等故障。

案例七：故障現(xiàn)象：

PH1.1冷卻