變頻器常見故障的快速分析與處理

摘要：冶金行業(yè)變頻器常見的故障有外部因素引起故障和內(nèi)部及參數(shù)設(shè)置故障原因進(jìn)行了分析，并對(duì)這些故障的處理方法做實(shí)用性的介紹。

關(guān)鍵詞：變頻器；故障；原因分析；處理

引言

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的技術(shù)也逐漸趨于成熟與完善，已成功應(yīng)用到各種領(lǐng)域。變頻器主要是指利用半導(dǎo)體電力變流器對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速的系統(tǒng)，有著優(yōu)越調(diào)速性能、控制性能、保護(hù)性能和經(jīng)濟(jì)性，所以它在冶金行業(yè)中都被視作為首選的傳動(dòng)方案。變頻調(diào)速性能與直流調(diào)速基本相近。但是變頻器使用環(huán)境惡劣，仍可能產(chǎn)生各種故障或運(yùn)行狀況不佳，縮短設(shè)備使用壽命。變頻器的維護(hù)工作比較復(fù)雜，一旦發(fā)生故障電路就不能工作，普通的電氣維修人員一般很難處理。下面針對(duì)變頻器常見的故障，分析其產(chǎn)生的原因及處理方法。

1 了解變頻器的內(nèi)部功能框圖

變頻器基本電路結(jié)構(gòu)是相似的，主要有：

1)電壓型交—直—交電路。它由三相橋式整流器(即AC／DC模塊)、濾波電路(電容器C)，制動(dòng)電路(晶體管V及電阻R)、三相橋式逆變電路(IGB模塊)等組成。電壓型變頻器是以電壓源向交流電動(dòng)機(jī)提供電功率的，優(yōu)點(diǎn)是不受負(fù)載功率因數(shù)或換流的影響。缺點(diǎn)是負(fù)載出現(xiàn)短路或波動(dòng)時(shí)，容易產(chǎn)生過電流，燒損模塊，故必須在極短時(shí)間內(nèi)采取保護(hù)措施。

2)驅(qū)動(dòng)板一由IGBT的驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路，開關(guān)電源等組成。

3)主控板一由CPU、故障信號(hào)檢測(cè)、I／O光耦合電路、A／D和D／A轉(zhuǎn)換、EPROM、通信電路等組成。

4)操作盤及顯示—輸入I／O操作信號(hào)，用LED(或LCD)來顯示各種狀態(tài)。

5)制動(dòng)單元

2 參數(shù)設(shè)置故障及調(diào)整設(shè)置

變頻器出廠時(shí)，廠商對(duì)變頻器的每一個(gè)參數(shù)都設(shè)有一個(gè)默認(rèn)值，這些默認(rèn)參數(shù)值一般被稱作工廠值。當(dāng)用戶使用的變頻器是在這些參數(shù)值下工作時(shí)，則用戶能以面板操作方式使變頻器正常運(yùn)行。但是，實(shí)際情況往往是面板操作并不能完全滿足大多數(shù)用戶傳動(dòng)系統(tǒng)的要求，參數(shù)設(shè)置不好變頻器容易發(fā)生故障。所以，用戶在正確使用變頻器之前，必須要對(duì)變頻器參數(shù)的默認(rèn)值進(jìn)行如下幾個(gè)方面的辨識(shí)和重新設(shè)置：

1)確認(rèn)電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率等參數(shù)(這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中查得)是否與默認(rèn)值相符，如果不符時(shí)則要對(duì)默認(rèn)值進(jìn)行重新設(shè)置。

2)確認(rèn)變頻器采取的控制方式(即速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、PID控制或其他控制方式)后，一般還需要根據(jù)控制精度進(jìn)行靜態(tài)際情況選擇自己的啟動(dòng)方式，可以用面板，外部端子，通訊或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、通訊方式給定等。

3)設(shè)定變頻器的啟動(dòng)方式，一般變頻器在出廠調(diào)試時(shí)設(shè)定為面板啟動(dòng)，用戶可以根據(jù)實(shí)際的控制方式設(shè)定。

4)變頻器給定信號(hào)的選擇，一般變頻的頻率給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式的綜合。

5)正確設(shè)置以上參數(shù)之后，變頻器基本上能正常工作。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)。

一旦發(fā)生了參數(shù)設(shè)置類故障時(shí)，變頻器都不能正常運(yùn)行，這時(shí)可根據(jù)產(chǎn)品說明書對(duì)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行修改。如果修改后仍不行，則最好是把所有參數(shù)恢復(fù)到出廠值，然后按上述步驟重新設(shè)置，注意每一個(gè)公司的變頻器其參數(shù)復(fù)位方式也不盡相同，可以從變頻器手冊(cè)中查閱。

3 根據(jù)變頻器所顯示的故障代碼判斷故障的原因及處理分析

由于冶金行業(yè)變頻器使用環(huán)境惡劣，高溫、潮濕、灰塵多等多種因素，對(duì)變頻器的正常工作有很大的影響。經(jīng)常對(duì)變頻器清灰，安裝降溫措施、通風(fēng)等可以降低變頻器的故障，但是出現(xiàn)的常見故障不外乎過流、過壓、欠壓、過載、過熱、輸出不平衡、無顯示等故障。

1)引起過電流故障主要變頻器過負(fù)荷，主要原因有電機(jī)接地故障，電機(jī)線短路、機(jī)械傳動(dòng)卡死或轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活等。檢查電纜線是否有短路或接地，檢查電機(jī)的好壞，機(jī)械傳動(dòng)是否靈活。

2)引起變頻器過壓電故障，在運(yùn)行過程中發(fā)生的過電壓主要集中在直流母線上。正常情況下，變頻器直流母線電壓為三相全波整流電壓的平均值。當(dāng)變頻器的輸入電壓為三相380V的市電時(shí)，則整流電壓的平均值Ud=1.35×380=513V。而變頻器在設(shè)計(jì)時(shí)都規(guī)定了其容許承受的最高直流電壓值，當(dāng)電壓超過這個(gè)值時(shí)變頻器很可能被損壞，為此變頻器都設(shè)有過電壓保護(hù)環(huán)節(jié)。例如，當(dāng)母線電壓上升至760V左右時(shí)，過電壓保護(hù)將動(dòng)作使變頻器停機(jī)。直流母線過電壓主要發(fā)生在交流電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)短時(shí)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，其能量經(jīng)與逆變橋的開關(guān)器件反向并聯(lián)的二極管，反送到逆變器輸入側(cè)的直流母線上，使接在直流母線上的儲(chǔ)能電容充電，導(dǎo)致直流母線電壓上升。直流回路的電壓超過了跳閘電平、供電電源電壓過高、斜坡下降過快處于再生制動(dòng)狀態(tài)下過壓等。一般變頻器都設(shè)有直流母線過電壓抑制單元(如制動(dòng)電阻)，

以免變頻器的過電壓保護(hù)動(dòng)作而停機(jī)。如果發(fā)生因過電壓保護(hù)動(dòng)作而停機(jī)的情況，則要檢查過電壓抑制單元的接線是否正確、開關(guān)器件是否損壞。以及過電壓保護(hù)的整定值是否合適。檢查供電電源電壓、斜坡下降時(shí)間及制動(dòng)功率必須在規(guī)定的限定值以內(nèi)。

3)引起欠電壓故障主要是供電電源故障，沖擊負(fù)載超過了規(guī)定值。檢查供電電源是否短時(shí)掉電或有瞬時(shí)電壓降低，檢查快速熔斷器是否有個(gè)別熔斷。

4)引起過載故障主要是電機(jī)功率超過變頻器的負(fù)載能力，檢查電機(jī)功率必須與變頻器功率相匹配，電機(jī)過載或機(jī)械傳動(dòng)是否靈活。

5)引起過熱故障主要是變頻器冷卻風(fēng)量不足或環(huán)境溫度過高。檢查變頻器冷卻風(fēng)扇是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，變頻器內(nèi)部集灰過多或環(huán)境溫度太高超過變頻器的允許值。

6)引起輸出不平衡故障主要是電機(jī)故障或是變頻器功率組件故障及輸出電纜線斷相。檢查電機(jī)和變頻器及電纜線。

7)引起變頻器無顯示故障主要是變頻器與顯示面板的接口接觸不良或顯示面板損壞。檢查顯示面板的接口與變頻器接口。更換顯示面板。

8)引起變頻器電源斷相故障，如果三相輸入電源電壓有一相斷相，便出現(xiàn)斷相故障，但是變頻器的脈沖仍然輸出，變氣魄仍然可以帶負(fù)載。主要三相輸入電源電壓有沒有斷相，檢查快速熔斷器是否有個(gè)別熔斷。

4 結(jié)束語

變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域非常的廣闊，只有我們的電氣人員熟練的掌握變頻器應(yīng)用與維護(hù)。縮短故障的排除時(shí)間，才能為生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造更多的效益!

參考文獻(xiàn)：

[1]周群華(1978).助理工程師從事冶金行業(yè)煉鋼廠電氣維護(hù)與管理