芻議變頻器內部主電路結構及故障處理方法

天地（常州）自動化有限公司 徐 征

當前，變頻器主要使用在各種變頻設備中，許多設備中首選均為變頻器調速傳動方案。交流調速系統主要是指電子式的電力轉換器對交流電動機的變頻和調速。當前變頻調速基本都是使用16位或32單片機作為控制單元的核心元件，還用數字化、技術化加以控制。變頻器的調速性能與直流的調速性能基本相同，但是使用變頻器過程中，維修較為復雜，一旦出現故障，工作人員很難進行快速處理，需要進行故障分析。本文主要對變頻器內部主電路結構進行分析，并探析故障處理的方法。

1 變頻器內部主電路結構

在當前的大多數變壓器中，變壓器均為低頻變壓器，主要是先整流再逆變的結構形式。在變頻器的主電路中，基本是由整流以及逆變兩個部分組成的（如圖1所示）。在變頻器的輸入端口，電流輸入端一般會由R、S、T進行表示，輸入的電流為380V或者220V的三相交流電流經過D1-D6六個整流二極管組成為三相整流橋處進行整流，形成直流電，電壓被記錄為UD。整流后將直流電流通過電容器進行濾波。在整流濾波后，形成直流電，經過斬波處理后，在經過V1-V6六合晶體管進行轉變方向，進而形成三相逆變電流，進行逆變處理，進而形成電動機可以使用的三相交流電流[1]。

圖1 變頻器內部主電路結構圖

2 變頻器故障類型及其故障處理方法

2.1 電壓超過固定范圍

變頻器都具有一個正常的工作電壓范圍，當電壓超過這個范圍時，會發生過壓，可能會損壞變頻器，常見的過壓主要分為兩種，分別為輸入交流過壓以及發電狀態中過壓[2]。

輸入交流過壓是指輸入的交流電源的電壓值高于正常值，一般在節假日過程中線路負載較大時，電路的電壓會升高或者線路出現故障時，指示燈會提示與報警，過一會再進行送電重啟，變頻器即可恢復正常。

發電狀態過壓主要是指電動機的轉速較高，進而使電動機處于發電狀況。這種情況在故障中較為常見。第一，當變頻器對大慣性的負載進行拖動時，其減速時間設置較短，在減速期間，變頻器輸出的頻率逐漸減小，且減小的速度逐漸加快，負載方面主要是借助本身阻力進行減速，使得負載拖動轉速增加，高于正常自身轉動頻率。而電動機自身處于發電狀態，沒有回饋功能，對于問題也不能進行反饋，導致電壓逐漸升高，超過相應的保護數值，變頻器出現故障。第二，當多個電機共同發生負載時，也可能會出現過壓問題。主要是由于負荷沒有進行正常分配，即每個電機的轉速是不相同的。例如：兩個電機對同一個負載進行拖動，當一個電機的轉速較大時，轉速大的那個電機為原電機，而轉速較低的電機會處于發電狀態，進而導致電機出現故障，這種故障可能會導致電壓增加或者變頻器的參數發生改變。

2.2 變頻器發生過載故障

變頻器的過載故障主要包括變頻過載故障以及電機過載故障。導致故障出現的原因可能為電機加速的時間較短、電網中的電壓過低或者負載過重導致的。在一般情況下，處理方式會使用延長加速時間、對電網的電壓進行檢查等。負載過程可能是因為電機以及變頻器對于負載不能拖動，或由于機械潤滑油缺少而引起的，需要對電機或變頻器進行更換或者加以檢修，進行檢測[3]。

2.3 電壓過低導致變頻器出現故障

電壓過低可能導致電源的輸入方面存在問題，導致線路電壓超載或者線路方面接觸不良。例如：在西門子系列的變頻器中，pmu的液晶屏上顯示：“e”，在這種情況中，變頻器不能夠正常工作，重新進行停電或者送電均不可以，在說明書中沒有詳細介紹，在對外接的電源進行檢查中發現電壓較低，不能滿足電路中的電壓需求，解決電壓過低的問題后，問題解決。

2.4 溫度過高導致變頻器出現故障

溫度過高也會導致變頻器出現故障，例如：變頻器發生溫度過高的預警但是檢查過程中發現傳感器穩定正常，這可能來源于其他干擾將故障屏蔽了。如果遇到類似的故障，可以與變頻器的廠家進行聯系，得到比較好的解決方法[4]。

3 變頻器的日常檢查事項

在使用變頻器之前，要對變頻器周圍的環境進行觀察，要保證溫度適宜，較為干燥，防止由于溫度過高，變頻器發出報警信號，也要防止由于潮濕導致變頻器內部部件發生損壞或斷路。變頻器在運行過程中，要對其冷卻系統進行監督，觀察風道排風是否順暢、機器是否有奇怪的響聲。如果發現機器出現異常，應及時停止并進行修理。在變頻器運行過程中，散熱能力對變頻器的運行有著較大的影響，進風口是否有灰塵或者阻塞物都是在日常使用檢查中，需要加以注意的[5]。

4 變頻器需要定期進行保養

用空氣清掃器對過濾器進行清掃，清理風道及內部的灰塵。檢查變頻器各個螺絲釘處是否松動、插件是否有松動的情況，檢查輸入輸出的電阻是否發生短路的現象。在使用一段時間后，應使用示波器檢測電源的輸出電壓，看其是否平穩。對測量驅動器的電路波形進行檢測，觀察是否有其他變化，接觸點是否有燒焦現象，如果嚴重要進行更換。變頻器要定期進行檢查，如果沒有故障，可以一年檢查一次，如果發生故障，應立刻進行檢查。

5 結語

對變頻器進行維修是一項集理論工作、實踐經驗以及操作方式相結合的工作，工作人員的技術水平影響我國變頻器的質量。作為工作人員，應不斷更新相關知識，掌握其特點及功能，不斷提升工作質量及工作效率，解決一些維修過程中的常見問題，研究出一套合理的故障解決方案，提升自身技術水平。