淺談變頻器電壓類故障分析與檢修

摘 要：隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高與快速發(fā)展，變頻器在企業(yè)生產(chǎn)過程生產(chǎn)中的應用越來越廣泛，其功能越來越強大，可靠性也相應地在提高。但是，在使用過程中若操作不當，使用后維護跟不上，就可能出現(xiàn)故障而導致無法正常運行。因此，變頻器的日常維護與檢修工作就尤為重要。本文就變頻器在運行時產(chǎn)生的電壓類故障分析與檢修方法作一介紹。

關鍵詞：變頻器 故障 過電壓 欠電壓

變頻器在運行時產(chǎn)生的電壓類故障可分為過壓故障和欠壓故障兩大類。在進行故障檢修前，必須保證設備總電源全部切斷；并且在變頻器顯示完全消失的3-30分鐘（根據(jù)變頻器的功率）等待電容放電完畢后再進行，切不可停機后立即進行檢修。因變頻器在額定運行時，其直流母線電壓可達到1000V左右，且濾波所用電解電容器的數(shù)量高達約120個之多，單個電容器容量約6800μF，電容器總電荷儲存量很大，變頻器斷電后，需等待電容模塊前的電壓平衡電阻將電容放電后，以確保檢修時人身與設備的安全。

一、過電壓故障分析與檢修

1.過電壓（OU）

變頻器在使用過程中，其過電壓故障集中表現(xiàn)在直流母線的支流電壓上。正常情況下，變頻器直流電為三相全波整流后的平均值。若線電壓以380V計算，則平均直流電壓是線電壓的1.35倍等于513V。一旦出現(xiàn)過電壓，此時直流母線的儲能電容將被充電，過電壓檢出值約為800VDC，當電壓充電電壓上升至過電壓檢出值時，變頻器過電壓電路保護動作。也就是說，變頻器都有一個正常的工作電壓范圍，當電壓超過這個范圍時，變頻器就很可能損壞。

變頻器常見的過電壓有OU1加速過電壓、 OU2減速過電壓、OU3恒速過電壓三類。通常情況下，過電壓報警出現(xiàn)在停機的時候較多，產(chǎn)生該故障的主要原因有兩種情況，一是減速時間太短；二是沒有安裝制動電阻及制動單元。變頻器出現(xiàn)該故障存在三種情況，第一種情況是，在雷雨天氣時。由于雷電通過線路串入變頻器的電源中，導致變頻器直流側(cè)的電壓檢測器動作而跳閘，該種情況通常只需斷開變頻器電源 1分鐘左右后，再接通電源即可復位。第二種情況是，變頻器驅(qū)動大慣性負載時，變頻器減速時間設置過小。在這種情況下，變頻器的減速停止屬于再生制動，變頻器在停止過程中的輸出頻率按線性下降，而負載電機的頻率高于變頻器的輸出頻率，此時負載電機處于發(fā)電狀態(tài)，電能被變頻器直流側(cè)的平波電容吸收，變頻器直流側(cè)的電壓就會超過直流母線的最大電壓而跳閘。對于該情況，一是重新設置減速時間參數(shù)；二是增大制動電阻及安裝制動單元；三是重新設置變頻器的停止方式為“自由停車”。第三種情況是，變頻器不能帶負載啟動，而在電機空載情況下能正常工作。該種情況通常出現(xiàn)在恒轉(zhuǎn)矩負載上，原因是變頻器直流回路電壓升高，超過其保護值而出現(xiàn)故障，需重點檢查變頻器加、減速時間的設定或提升轉(zhuǎn)矩功能。

2.實例：

故障現(xiàn)象：一臺臺安N2系列3.7kW變頻器在停機時跳“OU”。

故障分析與維修：在修這臺機器之前，首先要搞清楚“OU”報警的原因，這是因為變頻器減速時，電動機轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場的速度加快，轉(zhuǎn)子的電動勢和電流增 大，使電機處于發(fā)電狀態(tài)，回饋的能量通過逆變環(huán)節(jié)中與大功率開關管并聯(lián)的二極管流向直流環(huán)節(jié)，使直流母線電壓升高所致，故我們著重檢查制動回路，測量放電電阻沒有問題，在測量制動管（ET191）時發(fā)現(xiàn)已擊穿，更換后上電運行，之后快速停車都沒有問題了。

二、欠壓故障分析與檢修

1.欠電壓（LU）

變頻器在使用過程中也經(jīng)常遇見欠電壓的問題。產(chǎn)生該問題的主要原因有三個方面，一方面是變頻器主回路母線電壓太低（220V系列低于下限電壓200V，380V系列低于下限電壓400V），造成電壓低有兩種情況，一是整流橋電路某一路損壞；二是三路可控硅電路中有工作不正常的，這兩種情況都有可能導致欠壓故障的出現(xiàn)；二方面是主回路接觸器損壞，導致直流母線電壓損耗在充電電阻上面時，也有可能導致欠壓；三方面就是電壓偵測電路發(fā)生故障而出現(xiàn)欠壓問題。

變頻器品牌、種類繁多，多數(shù)變頻器的母線電壓下限為400V，當變頻器直流母線電壓降至400VDC以下時，便自動顯示直流母線低電壓故障。

2.實例：

故障現(xiàn)象： 一臺中達VFD -B型22kW變頻器，在帶載運行中，易報LU欠電壓故障而停機保護。空載運行，有時也報故障。據(jù)現(xiàn)場操作人員介紹，晚上供電電壓高時，不報故障，白天供電電壓低于360V時，即報欠電壓故障。

故障分析與檢修：通過故障現(xiàn)象分析，電壓檢測電路應該基本上正常，可能存在相關保護參數(shù)設置不當，或儲能電容容量減小，帶載時引起直流電壓跌落的故障。調(diào)看相關參數(shù)設置，沒有問題。現(xiàn)場測試P、N端子的直流電壓，與調(diào)出的面板顯示值相對比，發(fā)現(xiàn)顯示值比實際值偏小，可以確定直流回路的儲能電容沒有問題，故障原因應該還在電壓檢測電路本身。測U12的1腳輸出電壓值，比正常值2.8V偏低，僅為2.4V，輸入電源電壓稍為下降，便報欠電壓故障保護停機。檢測U12等相關電路，沒有發(fā)現(xiàn)故障元件；測量R91左端排線端子DJP1的6腳，電壓檢測的正常值應為-13. 5V左右，實測值為11V左右，判斷電源驅(qū)動板上的前置電壓檢測電路異常；由開關變壓器DT1繞組取出的電壓檢測信號，經(jīng)二極管DD20整流后，再經(jīng)DR47、DC32濾波后，送往后級電路，懷疑因DC32漏電，導致信號電壓降低。拆下DC32后，測電壓檢測信號上升為-13. 1V，用0.1μF滌綸電容代換DC32，故障修復。

結(jié)語

變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器的故障多種多樣，通常情況下，出現(xiàn)故障后操作面板LED會顯示一個故障代碼，每一款變頻器的故障代碼表示的信息不盡相同，需要查看對應的變頻器說明書。本文是通過維修變頻器時遇到常見的電壓類故障，針對不同的故障分析其原因，找出相應的檢修方法。

作者簡介

張應金，男 ，1973年7月，籍貫：河南省信陽市，現(xiàn)供職單位：河南化工技師學院，職稱：講師，研究方向：電工與電子endprint