淺談變頻器常見故障與維修

朱呈林 李家治

【摘 要】變頻器的工作原理的關鍵是將電壓及頻率從不變化轉化為可變化，符合國家相關標準要求，工作環境較為嚴苛，對設備質量要求較高，對于變頻器的質量控制和管理，及時處理故障，對于確保設備平穩運行具有關鍵意義變頻器在正常使用過程中出現故障的原因除了本身功能故障、誤操作、設備老化外，外部因素的干擾入侵也極易導致損壞和事故的發生，故障防范中既要注重設備制造水平的提升，也應加強干擾源的防范與及時處理，確保變頻器運行安全。

【關鍵詞】變頻器；使用問題；故障；防范

中圖分類號：TN773文獻標識碼：A

引言

變頻器應用過程中卻存在故障，影響冶金企業節能環保生產經營綜合成效。基于此，為使企業得以有效實現節能環保生產目標，分析變頻器故障及故障處理方略顯得尤為重要。

1、變頻器的功能和特點

逆變器是將一個頻率的交流電轉換成另一個頻率的交流電的一種電子或機電裝置，該裝置還可以改變電壓，傳統上這些裝置是被稱為發電機的機電裝置。還使用帶有汞弧整流器或真空管的裝置，隨著固態電子器件的出現可以建立全電子變頻器，這些裝置通常由整流級（產生直流電）組成，然后將整流級反向以產生所需的頻率AC。逆變器可以使用晶閘管、IGCT或IGBT。如果需要電壓轉換，則變壓器通常包括在AC輸入或輸出電路中，并且變壓器還可以在輸入和輸出AC電路之間提供電流隔離。還可以在直流電路中添加電池，以改善轉換器在輸入功率中的瞬時停電，轉換器的功率處理能力從幾瓦到幾兆瓦不等，當兩個相鄰的電網在不同的頻率下工作時，轉換器用于將大量的交流從一個頻率轉換到另一個頻率，變頻器驅動器是用于泵、風機等交流電動機調速的一種變頻器。交流電機的速度取決于交流電源的頻率，所以改變頻率可以改變電機的速度，這允許改變風扇或泵的輸出以匹配工藝條件，從而可以提供節能。飛機通常使用400Hz的功率，因此地面功率設備需要50Hz或60Hz到400Hz的頻率轉換器，用于為地面上的飛機提供功率。在可再生能源系統中，變頻器是現代多兆瓦級風力發電機雙饋感應發電機的重要組成部分。高壓直流輸電系統可以作為大型負載變換器。

2、變頻器常見故障

比較常見的故障有：1）過載故障。過載故障主要分為電機過載和變頻器過載。電機過載主要是由于變頻器功率低，不能驅動電機。此外，這可能是由于電機所攜帶的設備的機械潤滑性能，變頻器過載主要是由加速時間短、電壓低或直流自動化程度高引起的。通常可以通過增加加速時間、系統時間和升壓來解決。2）過壓和欠壓故障。這種故障的主要原因是接收外部電源故障，或可能由檢測電路的損壞引起，但后者是少數情況。3）過流故障。過電流故障可能由變頻器本身或外部電氣設備引起，如果是由變頻器引起的往往是由于參數設置不合理以及硬件缺陷導致過電流故障，一旦發生此故障必須首先使用鉗形功率計測量變頻器的輸出電流，并觀察電流是否平衡。如果不平衡則表示變頻器的內部裝置有故障，如果是由外部電氣設備引起的往往是因為電機的負載在短時間內變化很大，造成巨大的沖擊和過電流情況。電纜線路或每個相對接地處的絕緣損壞可能導致電流切斷引起的過電流；如果變頻器裝有測速編碼器，并且速度反饋信號異常或丟失也可能導致過電流情況。4）外圍電路損壞。有時，轉換器的失效不是由其自身問題引起的，而是由外圍電路的故障引起的，這可能導致轉換器的失效。通常，外圍電路故障主要是交流接觸器和繼電器故障，因此在變頻器修復時，需要檢查外圍電路，需要仔細檢查勵磁電機。

3、動態測試

經過靜態測試，沒有異常結果，可以進行動態測試，即上電測試機。在實際測試過程中，需要注意以下幾個方面：首先，在通電前，需要確保輸入電壓正確，如電源380V至220V的變換器將導致爆炸的情況。第二，確保轉換器的所有接口都連接牢固、正確。如果連接不正確，很容易知道變換器將發生故障，嚴重的情況也會導致爆炸情況。第三，接通電源后，檢測故障顯示內容，確定故障原因。第四，如果沒有顯示故障，首先檢查相關參數，恢復參數后，不連接電機啟動變頻器，分別測試U、V和W的輸出電壓值。如果結果不平衡，則表明驅動板或模板存在故障。

4、變頻器常見故障維修對策

4.1過壓故障

變頻器過壓故障是指變頻器中間電路直流電壓超過電壓極限值。通常而言，引發該種故障可能與雷雨天氣有關，在雷電的影響下，使得變頻器電壓過高而停止運行，此時維修人員僅需短暫時間后再接通變頻器電源即可。由于雷電是一瞬間的，因而雷雨天氣對變頻器的影響同樣是短暫的。除去受雷雨天氣影響外，變頻器在驅動大慣性負載過程中，同樣會引發過壓故障，此時維修人員需要對變頻器減速時間參數予以延長處理，繼而便可實現對過壓故障的有效排除。

4.2過電流故障

變頻器過電流故障是指輸入變頻器難以承受的電流，進而使得變頻器難以運行，通常而言，倘若電流在變頻器承受電流1/5以上時，便會引發停機問題。引發過電流故障時，維修人員第一步要對變頻器予以拆解處理，檢測傳感器損壞與否，倘若沒有損壞，對變頻器進行重新啟動即可；倘若變頻器損傷，則應當進行更換。

4.3快熔斷故障

受變頻器輸出端短路或主控板誤觸發等因素影響，使得變頻器IGBT損壞、快速熔斷器損壞，進而引發快熔斷故障。這種這一故障，維修人員可運用萬用表檢測變頻器輸入輸出及P+/N，倘若檢測結果顯示IGBT損壞而整流模塊正常，則可能是快速熔斷損壞，通過更換快速熔斷器僅可排除變頻器故障。

4.4短路故障

變頻器短路故障指的是因為變頻器內部器件短路而引發的故障。針對該種故障，第一步要對變頻器內部電路進行檢測，倘若存在短路問題，可能是功率模塊引發故障，從而對變頻器驅動電路造成不利影響，針對該種情況，維修人員僅需對功率模塊修復驅動電路予以更換，便可實現對故障的有效排除，使變頻器恢復正常運行。

4.5過載故障

變頻器過載故障指的是變頻器運行電流超過額定值而引發的故障。在電網電壓不足、加速時間短等原因影響下，極易引發變頻器過載或者電機設備過載。通常而言，倘若加速時間不足，維修人員可一定程度延長加速時間；倘若負載過重，維修人員可更換更大功率的變頻器及電機；另外，還應當防止在電網電壓不足時運用變頻器，適時對負載變頻器開展檢修，開展潤滑維護，保證變頻器的有序運行。

結束語

總而言之，伴隨電力行業的不斷發展，變頻設備在諸多行業領域得到廣泛應用。因而，對變頻器的維修維護提出了越來越嚴苛的要求，維修人員應當不斷提高自身的變頻器維修技能水平。日常維修工作是提高變頻器使用壽命的一大保障，務必要提高對變頻器維修工作的有效重視。維修人員要不斷加強自我學習，嫻熟掌握變頻器維修相關的專業知識，切實加強對變頻器維修管理，保證變頻器的有序運行，使變頻器充分發揮節能降耗的優勢。

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（作者單位：河南心連心化肥有限公司）