變頻器的應用與維護

付楠

（大慶油田有限責任公司第二采油廠工程技術大隊，黑龍江 大慶 163000）

在礦山開采當中壓縮機采用變頻技術可以節省大量的電費，同時延長壓縮機壽命。另外變頻器還具有過壓、過載、過流保護作用。在工業自動化不斷推進的進程里，變頻器的應用越來越廣泛。故此，弄清楚其基本構造和基本原理，了解其故障原因以及維護方法，對于社會生產有積極意義。

1 變頻器構造、基本原理以及應用注意事項

（1）變頻器基本構造。主要有整流單元、濾波單元、逆變單元、制動單元、驅動單元、檢測單元、控制單元組成。變頻器沒有誕生以前利用直流電動機來調節電動機轉速，而變頻器通過以上組成簡化了變頻機制并且縮小了設備體積，這樣使得整體具有集成效果，減少了維修幾率。

（2）變頻器基本原理。簡單來說，其就是通過各組件發揮作用，將工頻電流轉變為各種頻率的交流電，這樣作用于電機使得其速度發生改變。基本過程是：第一，主電路被控制電路控制；第二，整流電路將交流電轉化為直流電，并將其輸入中間電路；第三，中間電路對直流電進行平滑濾波處理并將其輸入逆變電路；第三，在逆變電路作用下直流電再次轉化為交流電。一些更為復雜的變頻器還需要匹配專業CPU來計算具體的轉矩。

（3）變頻器應用注意事項。第一，要詳細了解負載功率，按照要求來選擇變頻器，避免功率不足導致變頻器發揮不了作用，若是功率過大又會造成電能浪費。第二，變頻器存在通用變頻器、風機以及泵類專用變頻器、主軸專用變頻器。需要根據具體用途選擇對應的變頻器。若是普通負載選擇通用型的變頻器即可。第三，電流要求。一般在變頻器產品銘牌上都有對應的要求，按照要求供電運行即可。不過若是具有較大慣性的負載，為了避免設備損傷需要同時選擇帶有制動單元的變頻器。第四，若是電機屬注塑機、壓縮機，又或者是電機具有帶載啟動特點，特別是六級之上電機，變頻器選擇需要在推薦標準基礎上提高一檔。第五，需要另外注意的是，變頻器容量是以電動機額定電流為準，但是富裕量過大，則會造成電能浪費，同時整體設備運轉的安全性并沒有得到明顯提升。第六，以電機額定電流為參考選擇變頻器，其便是確保電機和變頻器是最佳適配狀態，為了穩妥起見，一般都是要變頻器容量稍大于電機額定功率。誠然在實際使用當中，電機額定功率會有損失，這就意味著按照電機額定功率選擇變頻器是恰當的。

2 變頻器的常見故障

（1）過電流跳閘。該故障是變頻器最容易出現的故障。主要有以下幾種情況：第一，通電即跳現象，即電閘不能復位。導致該種故障的原因有：內部模塊故障、驅動電路故障、檢

測電路故障。第二，重新啟動一提速便跳閘，導致這樣結果的是：負載側發生短路；機械卡頓、逆變電路故障；電動機啟動轉矩過小；拖動系統不能運轉。第三，重新啟動運轉過程里跳閘，平速、升速、降速都會發生跳閘，導致這一結果的原因有：升速、降速時間值太小引起誤動；低頻時空載電流因為轉矩補償過大而發生大電流；不當整定電子熱繼電器，動作電流設置過小，容易引起設備誤動。

（2）過電壓跳閘，欠電壓跳閘。導致過電壓跳閘的原因是：電源電壓過高；降速時值過小；在降速過程里再生制動當中放電單元發生故障，不能放電、不能完全放電、來不及放電。例如臺達變頻器在停機過程里發生OU報警，維修之時需要弄清楚OU報警的原因：變頻器減速階段發生報警，表明旋轉磁場被電機轉子快速切割而產生了能量，該能量被逆變環節二極管傳導給了直流環節，最終升高電流母線電壓而導致報警。導致欠電壓跳閘的原因有：電源缺相；電源電壓小；整流橋發生故障。

（3）過熱。過熱在變頻器的使用當中出現幾率也較高，導致該故障原因主要有：周圍環境溫度高；風機堵轉；溫度傳感器功能下降或者質量差；電機過熱。一般若是夏天操作過程里發生這類故障，可以考慮變頻器制冷出現問題導致通風不佳，或者感受周圍環境看溫度是否明顯升高。應對措施建議采用強制冷方式使得變頻器持續發揮功能。

（4）過載故障。一般來說過載故障需要明確是變頻器過載還是電動機過載。因為變頻器是根據電動機額定功率選擇的，而電動機一般具有很強的抗過載能力，所以發生過載故障的一般都是因為變頻器過載。具體的確認可以檢測變頻器的輸出電壓。

（5）SC故障。該類故障屬于變頻器常見故障之一，其主要原因之一是IGBT模塊損壞，另外驅動電路損壞同樣可以導致該故障。需要說明的是，IGBT模塊損壞出現的故障體現有電機抖動、三相電流、電壓失衡、顯示存在頻率卻沒有電壓輸出等。據此可以初步認定變頻器出現了SC故障。

3 變頻器的保養與維護

現在我國電子技術發展極快，變頻器更新換代十分頻繁，最開始是逆變整流一體，而今成為分體式，從性能來說較比之前有了明顯提升，功能更加綜合。目前變頻器廠家眾多不過功能上都是大同小異。在實際應用當中會因為外在環境影響等因素，會導致其性能有一定的改變。在故障方面也存在很大的雷同性，對應的處理方案也類似。在具體應用當中需要對變頻器進行動態的良好維護，這樣才能降低其故障發生幾率延長使用壽命。反過來說，若是保養維護工作跟不上就會導致其故障頻發，最終導致變頻器過早退役。正因為如此需要我們對變頻器的保養維護給予足夠的重視。

3.1 日常使用維護和檢查

在日常檢查當中主要有以下步驟：（1)對進出線進行檢查，主要是確認其是否發熱，螺栓是否松動，若是松動需要禁錮；（2）對變頻器的風扇展開排查，要確認其功能正常；（3）在變頻器工作過程里要注意其是否有異味出現，主要是辨別其是否會因為局部過熱或者磨損，又或者絕緣體老化；（4）對控制面板展開檢查，或者確認儀表顯示的電壓、電流是否在標準值之內。（5）要認真觀察或者傾聽變頻器是否發出警報聲或者出現故障。

3.2 定期檢查

定期檢查主要包括了定期檢修、大型檢修以及年度檢修，三者都是相對來說周期較長的檢修工作，主要目的是檢查組件是否老化磨損。三者可以對日常檢查當中不能詳細檢查的一些元器件進行認真檢查，排除潛在故障。具體操作上主要有：（1）首先拆除變頻器控制面板、通訊板的連線，主板拆下以后需要進行清潔，一般都是用毛刷或者吹風機來將灰塵清除。另外還需要對電子板灰塵一并清理。（2）需要對電子板背面連線展開檢查排除虛接、焊接不良可能性，觀察連線是否出現變色情況，是否存在絕緣破損，若是出現了情況需要及時更換。（3）要對輸入輸出電抗器展開檢查，集中觀察其連線是否變色松動，要通過嗅以及看的方式來確認單個電抗器中間絕緣介質性質，若是老化需要處理。（4）檢查逆變模塊。IGBT管是好是壞，在判斷上需要融入萬用表，使用上用該表的二極管對PN結正向壓降展開檢測。需要注意的是，檢測開始前需要給IGBT管放電，這樣才能確保檢測結果正確。正常情況時IGBT管CC極間正向壓降基本上為0.5伏。若是該管的3個引腳之間電阻非常小，證明該管已經擊穿；若是檢測發現3個引腳電阻很大，意味著該管開路已經毀壞。（5）檢查功率模塊。該模塊屬于三相橋式輸出電路，具體組成包括兩部分：第一部分是二極管形成的單相或者三相橋式整流電流；第二部分則是6個IGBT管和6個阻尼二極管形成的三相橋式電路。對該模塊展開檢測一般都是利用指針萬能表的R極管和輸極來進行判斷。其中將萬用表調整到R×1k位置，對6個IGBT管柵極、發射極電阻展開檢測，正常情況下電阻值是相等的，若是不相等的話說明驅動電路或者IGBT管已經壞掉。不過這個方法只是對IGBT擊穿性損壞有效，開路性損壞這個方法檢測不出。將將電路板上的功率模塊拆下來，用萬用表對6個IGBR管逐個測量，若是其不能導通或者截止，證明該管已經毀掉。

4 結語

變頻器應用和維護屬于理論、實踐要求都比較嚴格的工作，需要在具體工作里積極學習相關知識總結經驗，這樣才能保證自己的技能不斷提升，能夠為設備持續安全運轉提供保障。