變頻器常見(jiàn)故障分析及處理

作者：admin    時(shí)間：2019-06-08

變頻器一般具有高度的智能化水平和完善的故障檢測電路，并能對所有的故障進(jìn)行精確的定位，在HMI界面做出提示。在實(shí)際應用中經(jīng)常遇到故障主要有光纖故障、過(guò)電壓故障、缺相故障、過(guò)熱故障、驅動(dòng)故障等，現就這些故障發(fā)生的原因和處理方式作簡(jiǎn)要分析。

1 光纖故障

在變頻器中功率單元屬于高壓部分（動(dòng)力部分），控制器屬低壓部分，為實(shí)現低壓與高壓隔離，已保證極高的安全性，同時(shí)控制器與功率單元有一定的安全距離，為保證在遠距離信號傳輸中仍然具有很好的抗電磁干擾性能，控制器與功率單元之間采用光纖通信技術(shù)，光纖及光纖信號發(fā)送/接收器作為控制器與功率單元的通信介質(zhì)。

出現光纖故障一般有以下幾種情況：

功率單元與控制器之間的光纖連接頭脫落或者接觸不良；

光纖信號發(fā)送/接收器內部積灰嚴重；

光纖折斷；

光纖通信電路控制板部分器件損壞或者受溫度影響工作不穩定，如器件老化、芯片插座松動(dòng)等。

出現光纖故障時(shí)，首先需要判斷是功率單元側出現故障還是控制器側故障，在不明確哪一側的情況下，應在變頻器斷電后，根據HMI界面的故障記錄用備用功率單元替換所懷疑有故障的功率單元，然后重新上電，如果故障消失則可判定屬功率單元故障，如果故障依然存在則應是控制單元故障，此時(shí)應更換控制器中的光纖通信板。

2 過(guò)電壓故障

變頻器過(guò)電壓故障是各種功率單元內直流母線(xiàn)電壓達到危險程度后采取的保護措施，在處理此類(lèi)故障時(shí)要分析清楚故障原因，有針對性地采取相應的措施去處理。

正常情況下，直流母線(xiàn)為三相交流輸入線(xiàn)電壓的峰值，即如輸入為AC400V，則直流母線(xiàn)電壓Ud=1.411×400=565.6V。在過(guò)電壓發(fā)生時(shí)，直流母線(xiàn)的儲能電容電壓將上升，但電壓上升到一定值時(shí)（通常為正常值的10%～20%），變頻器的過(guò)電壓保護動(dòng)作。

而引起變頻器中間直流回路過(guò)電壓的原因主要有兩方面:

1）來(lái)自電源輸入側的過(guò)電壓。

正常情況下輸入電壓波動(dòng)在額定電壓-10%～10%以?xún)?，但是特殊情況下，電源電壓波動(dòng)可能過(guò)大，由于直流母線(xiàn)電壓隨電源電壓上升，達到保護值時(shí)變頻器就因過(guò)電壓保護跳閘。電源輸入側過(guò)電壓主要由于電源側沖擊過(guò)電壓，如雷電引起的過(guò)電壓、補償電容在投入或退出時(shí)形成的過(guò)電壓等。主要特點(diǎn)是電壓變化率du/dt和幅值都很大，此時(shí)最好斷開(kāi)電源進(jìn)行檢查處理。

2）來(lái)自負載側過(guò)電壓。

由于某種原因使電動(dòng)機處于再生發(fā)電狀態(tài)，即電動(dòng)機實(shí)際轉速比變頻器頻率決定的同步轉速高時(shí)，負載的傳動(dòng)系統所儲存的機械能經(jīng)電動(dòng)機轉換成電能，通過(guò)各個(gè)功率單元逆變橋的四個(gè)IGBT管中的續流二極管返回到直流母線(xiàn)，這些能量導致直流回路的電解電容的電壓迅速上升引起過(guò)電壓。

其現場(chǎng)操作的主要處理方法是延長(cháng)變頻器減速時(shí)間參數，當變頻器拖動(dòng)大慣性負載時(shí)，由于減速時(shí)間設定過(guò)小，在減速過(guò)程中，變頻器減速速度過(guò)快，而負載由于依靠其自身阻力減速的比較慢，使負載拖動(dòng)電動(dòng)機的速度大于變頻器頻率所對應的速度，電動(dòng)機處于發(fā)電狀態(tài)。

有些變頻器還設置防止減速過(guò)電壓功能，即在減速過(guò)程中，檢測直流母線(xiàn)電壓達到一定值時(shí)，變頻器的輸出頻率不再下降，暫緩減速，待直流母線(xiàn)電壓下降后再繼續減速，避免出現直流母線(xiàn)過(guò)電壓。

3 缺相故障

缺陷故障保護是指變頻器各功率單元交流輸入側電壓三相中至少有一相缺少而采取的保護，出現缺相時(shí)會(huì )引起整流模塊發(fā)熱、過(guò)流以及直流母線(xiàn)電壓降低，雖然在缺相狀態(tài)下設備也能繼續運行，但整流橋中個(gè)別器件電流過(guò)大及電解電容的脈沖電流過(guò)大，長(cháng)期運行將對變頻器的壽命和可靠性造成不良影響，應及時(shí)處理。處理時(shí)應根據具體原因進(jìn)行。

主要原因有：電網(wǎng)發(fā)生故障或輸入電源缺相；移相整流變壓器二次側短路；整流變壓器三相進(jìn)線(xiàn)接線(xiàn)螺栓松動(dòng)，或者整流變壓器與功率單元的連接線(xiàn)路松動(dòng)故障等；缺相檢測保護電路異常，這種情況更換檢測板即可。

4 過(guò)熱故障

變頻器在運行中由于功率器件整流橋、IGBT管、移相整流變壓器等自身消耗功率會(huì )散熱，內部溫度較高，如果熱量不及時(shí)散出，長(cháng)期對變頻器的壽命大大降低，嚴重時(shí)會(huì )引起元器件損壞，功率單元過(guò)熱保護主要是功率器件在一定電流下運行，器件基板的溫度達到規定的溫度時(shí)采取的一種保護措施，變頻器元器件消耗功率主要包括通泰損耗和開(kāi)關(guān)損耗，其結果使基板溫度tc和半導體結溫tj上升。

一般能引起功率單元過(guò)熱原因有以下幾方面：環(huán)境溫度過(guò)高，散熱效果差，變頻器內部溫度高；測溫元件連接線(xiàn)斷開(kāi)或元件出現故障；功率單元冷卻風(fēng)機故障；進(jìn)風(fēng)口或出風(fēng)口不通暢，風(fēng)道阻塞或濾網(wǎng)堵塞；變頻器長(cháng)時(shí)間過(guò)載運行；過(guò)溫監測電路出現異常。

變頻器出現過(guò)熱故障時(shí)，可按以上原因排除處理。

5 驅動(dòng)單元故障

IGBT是變頻器最關(guān)鍵的功率器件，具有電流容量大、工作頻率范圍寬能優(yōu)點(diǎn)。對IGBT管的保護一般都為過(guò)電流保護，即IGBT保護電路檢測輸出端或者直流環(huán)節的總電流，當電流超過(guò)設定值時(shí)，比較器翻轉封鎖所有的IGBT驅動(dòng)器的輸入脈沖，使輸出電流降為零，同時(shí)給CPU處理器發(fā)出故障信號。

通常引起變頻器驅動(dòng)故障原因有以下幾種：變頻器輸出短路；功率單元內IGBT被擊穿；驅動(dòng)檢測電路損壞；檢測電路被干擾。

通常情況下，變頻器出現驅動(dòng)故障后，要杜絕輕易貿然復位變頻器后再次重新啟動(dòng)，以防止變頻器的二次損壞。正確處理措施是根據監控界面的故障定位找到相應的模塊，拆開(kāi)檢查IGBT是否損壞。

具體判斷方法是：找到功率單元內部直流母線(xiàn)的正極V+及負極V-，用數字萬(wàn)用表二極管檔，將黑表筆接到V+，紅筆分別接到U、V上，此時(shí)表指示數值應該顯示在0.4左右，反向則應該顯示無(wú)窮大；將紅表筆接到V-上，重復以上步驟，應得到相同的結果，否則可判斷IGBT管已損壞。