通用變頻器主要部件的故障分析

摘要：通用變頻器在實際運行中常常會出現各種各樣、不盡相同的故障，其維修問題日益受到現場工作人員的廣泛關注，基于此，筆者結合多年現場工作經驗，對通用變頻器的主要部件--主電路和控制電路板故障進行了詳細分析，僅供參考。

關鍵詞：通用變頻器 主電路 控制電路板 故障

1.引言

電力電子技術、微電子與集成電路控制技術的發展，不斷推動通用變頻器技術向著多功能、智能化、性價比更優的方向發展。然而，隨著變頻器的普及和應用，其故障維修問題也日漸突出。通用變頻器在現場運行中受到不利影響的因素各種各樣、不盡相同，因此發生故障的原因千差萬別，同樣的故障類型可能是由不同原因引起的，同樣的故障原因也可能引起不同的故障類型，有些故障原因表現的比較明顯，而有些則很隱諱，因此現場經驗顯得尤為寶貴。下面，就結合現場經驗，談一下通用變頻器主要部件--主電路和控制電路板在實際運行中出現的故障。

2.主電路

通用變頻器的主電路主要由整流模塊、濾波電容、逆變模塊、限流電阻、繼電器等組成。其中，影響通用變頻器壽命的主要元件之一是濾波電容器(大容量鋁電解電容器)，它的壽命主要是由加在其兩端的直流電壓和內部溫度所決定，在主回路設計時已經充分考慮了直流環節可能出現的最高電壓，所以內部的溫度對電解電容器的壽命起決定性作用，其相對溫度劣化特性直接影響通用變頻器的壽命，因為電解電容器內部化學反應隨著溫度的升高會加速劣化，而電解電容器的內部溫度是其周圍環節溫度與由脈動電流而引起的溫升之和，在電解電容器劣化過程中，會使電容量減小、漏電流和介質損耗tgδ值增大等。因此，一方面應在安裝通用變頻器時考慮環境溫度的影響，另一方面，當諧波干擾較大時應采取措施減小脈動電流，如在中間回路加裝直流電抗器、在輸入端加交流電抗器，從而延長電解電容和通用變頻器的壽命。

整流模塊和逆變模塊及電流傳感器故障損壞現象較為少見，一旦故障則是破壞性的，一般有明顯的特征，故障原因主要是由于電源缺相、過電壓，輸出側過負載、過電流、接地等。整流模塊損壞的主要原因是由于電源三相電壓不平衡較大、電源阻抗過小或同一電源變壓器上裝有晶閘管負載或無功功率補償電容器。

電流互感器損壞，其現象表現為，變頻器主回路送電，當變頻器未起動時，有電流顯示且電流在變化，這樣可判斷互感器已損壞，但有時會有比較小的穩定電流顯示，這是由于電流互感器的下限值非線性特性引起的，屬于正常狀態。

通用變頻器內部元件也有偶爾然故障，如逆變器的驅動光耦合器故障；還有因操作時不慎使控制端子不適當的閉合，如因連接線有毛刺致使相鄰端子短接，造成短路，如果發生在控制回路，通用變頻器會出現EEPROM故障信息，只有對其重新置位就可以消除，但嚴重時需要送制造廠做軟件恢復修復。

在維護保養時，應通過測量電解電容器的容量來判斷其劣化程度，當電容低于初期值的80%、絕緣阻抗在5MΩ以下時，應考慮更換電解電容器。

3.控制電路板

控制電路板是通用變頻器的心臟部分，由于采用SMT貼片制造技術，具有很高的可靠性，本身出現故障的概率極小，由于集成芯片的各引腳之間的距離極小，要特別注意防止高電物質掉入，在粉塵大、濕度大的場合要注意，否則極易引起故障。在通用變頻器運行環境較差的場合，應選用IP等級高的機型，另外要注意防塵，并增加清掃次數。

如上所述，控制電路板上的電路種類較多，同樣，最影響通用變頻器壽命的也是電路中的電容器和逆變器電路中的緩沖電容器，其特性與前述相同，但電容量比濾波電容器小得多，通過的脈動電流基本恒定，不受主回路的影響，其壽命主要由溫度和通電時間決定。另外，與主回路不同的是，由于電容器數量較多，且都焊接在電路板上，通過測量電容量來判斷劣化情況是比較困難的，一般根據目測觀察其表面是否有異常，然后確定測量點，找出故障位置；還可以通過置換控制電路板的方法判斷故障，必要時更換新的控制電路板。

控制電路板上的電流、電壓檢測通道如果損壞會出現過電流故障。控制電路板損壞，可能是由于環境太差，有導電性固體顆粒附著在電路板上或有腐蝕性氣體，使控制電路板腐蝕而致絕緣降低；控制電路板的零電位是與機殼連在一起的，由于接地不良，會使控制電路板的零電位受干擾，造成控制電路板損壞；另外，由于連接插件松動，如電流或電壓反饋信號線接觸不良，會出現過電流故障時有時無的現象等。

電源電路是為通用變頻器本身提供工作電源，如控制端子用電源、逆變器驅動電源、操作顯示板電源及風扇用電源等，這些電源都是從主電路的直流電壓回路取出后、通過開關電源再由內部變壓器分路整流得到的，因此，某一回路的電源短路，除了使本回路的整流受損外，還可能影響其他電源部分，如誤將本機提供的控制端子用電源與公共地短接，將致使電源電路上的變壓器或開關電源部分損壞；風扇電源的短路將導致其他電源故障等。

逆變器驅動電路和緩沖電路以及過電壓、缺相等保護電路，與控制板間通過耦合器相連接，控制電路板將PWM驅動信號輸入到逆變器功率模塊上，或保護電路將故障信號傳輸到控制電路板上，所以在檢測逆變器模塊的同時，還應測量光耦合器，以判斷逆變器是否受到影響。

4.結語

總之，通用變頻器是一種具有豐富功能特性的智能化裝置，能夠為人們提供一個按照實際需要，自行構造一個適用而可靠的控制系統的途徑。然而，實際運行過程中，必須要做好其主要部件--主電路和控制電路板的保養維護工作，確保通用變頻器運行的安全性可靠性因此，具有一定的理論基礎與現場應用經驗是十分寶貴的。

參考文獻：

[1]劉松林.《通用小功率變頻器故障淺議》.設備管理與維修，2000

[2]曲延昌.《一起變頻器故障的芯片級維修》.設備管理與維修，2010

[3]高大鵬，史國萍，安茂奎.《變頻器常見故障分析和預防措施》.黑龍江科技信息，2010

[4]王仁祥.《通用變頻器選型與維修技術》.中國電力出版社，2004

[5]王彩虹，趙新旺.《德國SL500電牽引采煤機變頻器維修技術初探》.煤炭技術，2005

[6]曹蟬芳.《變頻器的常見故障與維修對策》.中國電子商務，2010