變頻器維修常見故障原因分析及處理維修實例
1、引言
在現(xiàn)代工業(yè)中，交流傳動以其優(yōu)越于直流傳動的特點，在很多場合中都被作為選的傳動方案，采用變頻器控制的電動機系統(tǒng)，有著節(jié)能效gu顯著、調(diào)節(jié)控制方便、維護簡單、可網(wǎng)絡(luò)化集中、遠程控制、可與plc組成自動控制系統(tǒng)等優(yōu)點。變頻器的這些特點使其在電力電子系統(tǒng)、工業(yè)自動控制等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。市場上不同型號規(guī)格變頻器的安裝、接線、調(diào)試各有特點，但主要方法及注意事項基本一致。但使用變頻器時，一旦發(fā)生故障，工礦企業(yè)的普通運行人員就很難處理。變頻器故障的產(chǎn)生可能是產(chǎn)品質(zhì)量問題、運行環(huán)境問題、應(yīng)用方式問題，也可能是變頻器的參數(shù)設(shè)置問題。本文闡述了變頻器常見的故障，對故障產(chǎn)生的原因及處理方法作了分析。
2、參數(shù)設(shè)置類故障原因分析及處理
變頻器使用中，是否能滿足傳動系統(tǒng)的控制要求，變頻器的參數(shù)設(shè)置非常重要，如參數(shù)設(shè)置不正確，輕者控制效果不好，重者變頻器不能正常運行。對于一臺新購置的變頻器，一般在出廠時，廠家對每一個參數(shù)都設(shè)有一個默認值，在這些參數(shù)值的情況下，變頻器是能以面板操作方式正常運行的，但此，并不能滿足絕大多數(shù)傳動系統(tǒng)的要求。如要獲得更好的控制效果，用戶必須根據(jù)傳動系統(tǒng)的實際情況，參考其使用說明書，修改變頻器的參數(shù)。
一旦發(fā)生了參數(shù)設(shè)置類故障，變頻器都不能正常運行，最好是能夠把所有參數(shù)恢復(fù)到出廠值，然后按照使用說明書參數(shù)設(shè)置步驟重新設(shè)置相關(guān)參數(shù)。對于不同型號的變頻器其參數(shù)恢復(fù)方式也不盡相同。參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，這種問題常常出現(xiàn)在恒轉(zhuǎn)矩負載，遇到此類問題時應(yīng)重點檢查加、減速時間設(shè)定或提升轉(zhuǎn)矩設(shè)定值。
(1) 實例1
一臺富士frn280g11—4cx 變頻器在運行時跳，顯示：欠電壓“l(fā)u”。
分析與維修：在啟動大功率設(shè)備，(如2#氮氫壓縮機4000kw同步電動機)時，與其在同一電源上的其它兩臺富士frn5.5g11—4cx 變頻器在運行時沒有跳，唯這臺變頻器在運行時跳，顯示：欠電壓“l(fā)u”報警。斷電后，打開外殼，檢查這臺變頻器的內(nèi)部一、二次回路中壓接線無松動現(xiàn)象；檢查電動機接線盒內(nèi)部接線無接觸不良現(xiàn)象。上電后，檢查變頻器的設(shè)定參數(shù)，f14：設(shè)定值為“1”(瞬停再起動不動作)，修改變頻器的設(shè)定參數(shù)f14：設(shè)定值為“3”(瞬停再起動動作)，變頻器檢出欠電壓后保護功能不動作，停止輸出，電源恢復(fù)時自動再起動。自從修改完變頻器的設(shè)定參數(shù)后，在啟動大功率設(shè)備時，次臺變頻器在運行時沒有發(fā)生欠電壓“l(fā)u”跳過。
(2) 實例2
一臺frn1.5g11—4cx 新投用變頻器，頻率設(shè)置已經(jīng)很大，但電機轉(zhuǎn)速明顯較同頻率下其他下其他電機低，電機轉(zhuǎn)速仍不高。
分析與維修：檢查變頻器的設(shè)定參數(shù)，經(jīng)檢查頻率增益f17，設(shè)定范圍為0.0～200%出廠設(shè)定值為100%，而用戶實際設(shè)定值為200%。由于頻率設(shè)定信號增益為設(shè)定模擬頻率信號對輸出頻率的比率，即如設(shè)定頻率為40hz，實際輸出頻率僅為20hz。將設(shè)定頻率增益設(shè)定值改為出廠設(shè)定值100%后，問題得到解決。
3、過電壓(ou)類故障原因分析及處理
變頻器的過電壓集中表現(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。若以380v線電壓計算，則平均直流電壓ud= 1.35，u線＝513v。在過電壓發(fā)生時，直流母線的儲能電容將被充電，電壓升高，過電壓檢出值 800vdc，當(dāng)電壓上升至過電壓檢出值時，變頻器過電壓保護動作。因此，對變頻器來說，都有一個正常的工作電壓范圍，當(dāng)電壓超過這個范圍時就很可能損壞變頻器。
變頻器常見的過電壓有三類：ou1加速過電壓、ou2減速過電壓、ou3恒速過電壓。過電壓報警一般是出現(xiàn)在停機的時候，其主要原因是減速時間太短或沒有安裝制動電阻及制動單元。變頻器出現(xiàn)過電壓故障，一般是雷雨天氣，由于雷電串入變頻器的電源中，使變頻器直流側(cè)的電壓檢測器動作而跳閘，在這種情況下，通常只須斷開變頻器電源 1min左右，再合上電源，即可復(fù)位；另一種情況是變頻器驅(qū)動大慣性負載時，其減速時間設(shè)置“較短”，因為這種情況下，變頻器的減速停止屬于再生制動，在停止過程中，變頻器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，負載電機處于發(fā)電狀態(tài)，機械能轉(zhuǎn)化為電能，并被變頻器直流側(cè)的平波電容吸收，當(dāng)這種能量足夠大時，就會產(chǎn)生所謂的“泵升現(xiàn)象”，變頻器直流側(cè)的電壓會超過直流母線的最大電壓而跳閘，對于這種故障，一是將“減速時間”參數(shù)設(shè)置長些；二是安裝制動單元，增大制動電阻；三是將變頻器的停止方式設(shè)置為“自由停車”。還有一種情況變頻器在電機空載時工作正常，但不能帶負載啟動，這種問題常常出現(xiàn)在恒轉(zhuǎn)矩負載。遇到此類問題時應(yīng)重點檢查加、減速時間設(shè)定或提升轉(zhuǎn)矩功能，因而變頻器直流回路電壓升高，超過其保護值，出現(xiàn)故障。
(1) 實例1
一臺安n2系列3.7kw變頻器在停機時跳“ou”。
分析與維修：在修這臺機器之前，首先要搞清楚“ou”報警的原因何在，這是因為變頻器在減速時，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(guān)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，所以我們應(yīng)該著重檢查制動回路，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，且快速停車都沒有問題。
(2) 實例2
一臺富士frn110g9—4cx 變頻器在運行時跳，顯示：恒速過電壓“ou3”。
分析與維修：首先分析引起此變頻器在運行時跳，顯示恒速過電壓(ou3)報警，有哪些可能的原因，然后根據(jù)可能的原因一一進行查找根源。
4、欠壓(lu)類故障原因分析及處理
欠電壓也是在使用中經(jīng)常碰到的問題。主要是因為主回路電壓太低(380v系列低于400v)，主要原因：整流橋某一路損壞或可控硅三路中有工作不正常的都有可能導(dǎo)致欠壓故障的出現(xiàn)，其次主回路接觸器損壞，導(dǎo)致直流母線電壓損耗在充電電阻上面有可能導(dǎo)致欠壓.還有就是電壓檢測電路發(fā)生故障而出現(xiàn)欠壓問題。多數(shù)變頻器的母線電壓下限為400v，即是當(dāng)直流母線電壓降至400vdc以下時，變頻器才報告直流母線低電壓故障。當(dāng)兩相輸入時，直流母線電壓為380?1.2＝452v＞400v。當(dāng)變頻器不運行時，由于平波電容的作用，直流電壓也可達到正常值，新型的變頻器都是采用pwm控制技術(shù)，調(diào)壓調(diào)頻的工作在逆變橋完成，所以在低頻段輸入缺相仍可以正常工作，但因為輸入電壓低輸出電壓低，造成異步電機轉(zhuǎn)矩低，頻率上不去。
(1) 實例1
一臺富士frn18.5g11—4cx變頻器上電跳“l(fā)u”。
分析與維修：經(jīng)檢查這臺變頻器的整流橋充電電阻都是好的，但是上電后沒有聽到接觸器動作，因為這臺變頻器的充電回路不是利用可控硅，而是靠接觸器的吸合來完成限制充電電流過程的，因此認為故障可能出在接觸器或控制回路以及電源部分，拆掉接觸器單獨加24v直流電接觸器工作正常。繼而檢查24v直流電源，經(jīng)仔細檢查該電壓是經(jīng)過lm7824穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后輸出的，測量該穩(wěn)壓管已損壞，找一新品更換后上電工作正常。
(2) 實例2
一臺丹佛斯 vlt5004，2.2kw變頻器，上電顯示正常，但是加負載后跳“ dc link undervolt”(直流回路電壓低)。
分析與維修：這臺變頻器從現(xiàn)象上看比較特別，但是你如果仔細分析一下問題也就不是那么復(fù)雜，該變頻器同樣也是通過充電回路，接觸器來完成限制充電電流過程的，上電時沒有發(fā)現(xiàn)任何異常現(xiàn)象，估計是加負載時直流回路的電壓下降所引起，而直流回路的電壓又是通過整流橋全波整流,然后由電容平波后提供的，所以應(yīng)著重檢查整流橋，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)該整流橋有一路橋臂開路，更換新品后問題解決。說明電源輸入電路有問題，可能是線路嚴重超載，或是線路接觸不良所引起。西門子6se70系列變頻器的pmu面板液晶顯示屏上顯示字母“e”，出現(xiàn)這種情況時，變頻器不能工作，按p鍵及重新停送電均無效，查操作手冊又無相關(guān)的介紹，在檢查外接dc24v電源時，發(fā)現(xiàn)電壓較低，解決后，變頻器工作正常。5、過流(oc)類故障原因分析及處理
5.1 過電流故障
過電流是變頻器報警最為頻繁的現(xiàn)象，出現(xiàn)這種故障顯示時，首先檢查電動機連接端u、v、w電路有無相間短路現(xiàn)象或?qū)Φ囟搪番F(xiàn)象；其次檢查負載是否太重，減少負載；最后檢查加、減速時間參數(shù)是否太短，轉(zhuǎn)矩提升參數(shù)是否太大，減少轉(zhuǎn)矩提升提升量。如果無這些現(xiàn)象，可以斷開輸出側(cè)的電流互感器和直流側(cè)的霍爾電流檢測點，復(fù)位后運行，看是否出現(xiàn)過流現(xiàn)象，如果出現(xiàn)的話，很可能是 1pm模塊出現(xiàn)故障，因為1pm模塊內(nèi)含有過壓過流、欠壓、過載、過熱、缺相、短路等保護功能，而這些故障信號都是經(jīng)模塊控制引腳的輸出fn引腳傳送到微控器的，微控器接收到故障信息后，一方面鎖脈沖輸出，另一方面將故障信息顯示在面板上，一般更換1pm模塊。加速或減速中過電流，這往往是由于加速或減速過快而引起的?？赏ㄟ^增大加(減)速時間或準確預(yù)置升(降)速自處理(防失速)功能而解決。
5.2 變頻器常見的三類過電流故障
(1) 重新啟動時，一升速就跳閘
這是過電流十分嚴重的現(xiàn)象。主要原因有：負載短路，機械部位有卡??；逆變模塊損壞；電動機的轉(zhuǎn)矩過小等現(xiàn)象引起。
(2) 上電就跳
這種現(xiàn)象一般不能復(fù)位，主要原因有：模塊壞、驅(qū)動電路壞、電流檢測電路壞。
(3) 重新啟動時并不立即跳閘，而是在加速時跳閘
主要原因有：加速時間設(shè)置太短、電流上限設(shè)置太小、轉(zhuǎn)矩補償(v/f)設(shè)定較高。
5.3 實例分析
(1) 一臺lg-is3-4 3.7kw變頻器一啟動就跳，顯示“oc”
分析與維修：打開機蓋沒有發(fā)現(xiàn)任何燒壞的跡象，在線測量igbt(7mbr25nf-120)基本判斷沒有問題，為進一步判斷問題，把igbt拆下后測量7個單元的大功率晶體管開通與關(guān)閉都很好。在測量上半橋的驅(qū)動電路時發(fā)現(xiàn)有一路與其他兩路有明顯區(qū)別，經(jīng)仔細檢查發(fā)現(xiàn)一只光耦a3120輸出腳與電源負極短路，更換后三路基本一樣。模塊裝上上電運行一切良好。
(2) 一臺beltro-vert 2.2kw變頻通電就跳，顯示“oc”，且“oc”不能復(fù)位
分析與維修：首先檢查逆變模塊沒有發(fā)現(xiàn)問題。其次檢查驅(qū)動電路也沒有異?，F(xiàn)象，估計問題不在這一塊，可能出在過流信號處理這一部位，將其電路傳感器拆掉后上電，顯示一切正常，故認為傳感器已壞，找一新品換上后帶負載實驗一切正常。 6、過載故障(olu)原因分析及處理
過載也是變頻器跳動比較頻繁的故障之一，平時看到過載現(xiàn)象，首先應(yīng)該分析一下到底是電機過載還是變頻器自身過載。一般來講電機由于過載能力較強，只要變頻器參數(shù)表的電機參數(shù)設(shè)置得當(dāng)，一般不大會出現(xiàn)電機過載。而變頻器本身由于過載能力較差很容易出現(xiàn)過載報警。我們可以檢測變頻器輸出電壓。其可能原因是加速時間太短，電網(wǎng)電壓太低、負載過重等原因引起的。一般可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網(wǎng)電壓等；負載過重，減小負載；所選的變頻器不能拖動該負載，更換、增大變頻器容量；也可能是由于機械潤滑不好引起，對生產(chǎn)機械進行檢修。
實例：一臺富士frn11g11—4cx 變頻器拖動一臺y132s-6，7.5kw電機，投入運行時，跳停頻繁，顯示(olu)。
分析與維修：現(xiàn)場檢查機械，機械部分盤車輕松，無堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象；參考其使用說明書，檢查變頻器的參數(shù)，經(jīng)檢查，偏置頻率原設(shè)定為3hz，變頻器在接到運行指令但未給出調(diào)頻信號之前，電機將一直接收3hz的低頻運行指令而無法啟動。經(jīng)測定該電機的堵轉(zhuǎn)電流達到50a，約為電機額定電流的3倍；變頻器過載保護動作屬正常。修改變頻器的參數(shù)，將“偏置頻率”恢復(fù)出廠值，修改偏置頻率為0hz，電機啟動得以恢復(fù)正常。
7、外部條件故障原因分析及處理
外部條件故障也是一種比較常見的故障，此故障無報警代碼顯示，故障比較隱蔽，不便于查找。如變頻器運行后，用“電位器”外部模擬輸入電壓命令值，調(diào)節(jié)頻率正常，而用“dc4～20ma” 外部模擬輸入電流命令值，無法調(diào)節(jié)頻率。其可能原因；一是“dc4～20ma” 外部模擬輸入電流命令信號弱，達不到工作要求；一是“dc4～20ma” 外部模擬輸入電流命令信號“ 、-極性”顛倒，接反。
實例：一臺艾默生td1000-4t0037p，3.7kw變頻器，工藝人員反映在現(xiàn)場用“電位器”調(diào)速正常，而在控制室用dcs“dc4～20ma”自動無法調(diào)速。
分析與維修：根據(jù)工藝人員反映情況，描述的變頻器故障現(xiàn)象，進行檢查，檢查變頻器的設(shè)定參數(shù)沒有發(fā)生變化，拆下后更換了同型號的一臺變頻器，參數(shù)設(shè)定完畢，開機后故障同上，沒有消除。斷電后，打開變頻器外殼，用數(shù)字萬用表測量變頻器控制端子cci、gnd的“模擬電流”信號，數(shù)字萬用表顯示為：10ma。原因是檢修人員更換變頻器時，恢復(fù)二次線時，誤將變頻器控制端子cci、gnd的兩根線接錯位置。將變頻器控制端子cci、gnd的兩根線拆下后調(diào)換，處理完畢，上電后試車，此故障消除。
8、變頻器內(nèi)過熱(oh3)故障原因分析及處理
oh3也是一種比較常見的故障，主要原因：負載是否過大；變頻器溫度過高故障，如發(fā)生溫度過高報警，經(jīng)檢查溫度傳感器正常，則可能是干擾引起的，可以把故障屏蔽。另外還應(yīng)檢查變頻器的冷卻風(fēng)扇及散熱片通風(fēng)情況，更換堵轉(zhuǎn)冷卻風(fēng)扇，轉(zhuǎn)動慢風(fēng)機進行修復(fù)，清掃變頻器，消除散熱片堵塞；周圍環(huán)境溫度是否過高，降低周圍環(huán)境溫度。對于其它類型的故障，最好與廠家聯(lián)系，獲得快速可行的解決方法。
實例：一臺abb acs500 22kw變頻器客戶反映在運行半小時左右跳，顯示“oh”。
分析與維修：因為是在運行一段時間后才有故障，所以溫度傳感器壞的可能性不大，可能變頻器的溫度確實太高，通電后發(fā)現(xiàn)風(fēng)機轉(zhuǎn)動緩慢，斷電后，檢查變頻器防護罩里面堵滿了很多棉絮，經(jīng)清掃完畢，開機后風(fēng)機運行良好，運行數(shù)小時后沒有再發(fā)生此故障。
9、散熱片過熱(oh1)故障原因分析及處理
oh1也是一種比較常見的故障，主要原因：檢查檢查變頻器控制端子(13、12、11)之間是否短路；檢查溫度傳感器檢測電路是否正常；另外還應(yīng)檢查變頻器的冷卻風(fēng)扇運行是否正常；散熱片通風(fēng)情況，散熱片是否有堵塞現(xiàn)象；周圍環(huán)境溫度是否過高。
實例：一臺富士frn15g11—4cx 變頻器 ，上電顯示散熱片過熱(oh1)。
分析與維修：因為是新安裝變頻器，一送電后就有故障，所以變頻器壞的可能性不大；散熱片是無堵塞現(xiàn)象；冷卻風(fēng)扇運行正常。斷電后，用萬用表測試模擬量輸入回路，檢查變頻器控制端子(13、12、11)之間短路，原因是模擬量輸入回路中外接頻率設(shè)定“電位器”電阻值過小所致，更換為wxwxx0.25-1，0.25w 47～4.7k電位器，上電開機后變頻器運行良好，運行中沒有再發(fā)生此故障。
10、結(jié)束語
變頻器的科技含量較高，是強電與弱電相結(jié)合的設(shè)備，因此其故障多種多樣。只能從實踐中不斷的總結(jié)、探索出一套快速有效處理變頻器故障的辦法。以上只是筆者在實踐中的一點心得。希望與大家共同討論，同時也希望更好的為廣大客戶服務(wù)。