常見變頻器故障診斷與處理分享

常見變頻器故障診斷與處理分享

  變頻器有交—交變頻器和交—直—交變頻器兩大類。由於電壓型交—直—交變頻器主電路所用功率開關元件較少，電網側一般為二極管整流，功率因數高，線路簡單，控製多樣化，故應用最為廣泛。其基本構成如圖1所示。

圖1 變頻器的基本構成

其中整流電路模塊的作用是把三相交流電整流成直流電；逆變電路模塊的作用是有規律的控製逆變器中主開關器件的通與斷，得到任意頻率的三相交流電；中間直流環節模塊用來緩衝無功能量。控製電路模塊是變頻器的指揮中心，主要由運算電路、檢測電路、控製信號的輸入、輸出電路和驅動電路等構成，主要完成對逆變器的開關控製、對整流器的電壓控製及完成各種保護功能，也是經常出故障的環節。

一、故障類型及產生原因

1、故障類型

當變頻器不能正常工作時就可能發生故障。按所在部位不同有以下幾種：

❶電源故障

指變頻器所接電網存在的故障，如電網本身過電壓、欠電壓、三相不平衡、主開關接觸不良或損壞及熔斷器熔斷造成的缺相等。

❷內部故障

指變頻器本身的故障，可能發生在直流環節，如短路、直流過壓、欠壓等。逆變環節，如輸出過電壓、欠電壓、不平衡和過電流等。控製環節，發生的故障較多。

❸負載故障

指電動機故障，如斷相、過載、短路等。

當出現故障時，變頻器將拒絕某些操作，主要是它的保護環節起作用。

2、故障原因

變頻器在使用過程中，會出現各種故障現象。產生故障的原因也很多，概括起來有兩種原因：

❶外部原因

由變頻器外部因素引起，如操作錯誤、參數設定不正確、負載過重、外部冷卻風扇損壞、溫度過高、外界幹擾、電網本身有問題等。

❷內部原因

由變頻器內部因素引起，如短路、接地元件損壞、絕緣破損、接插件接觸不良、模塊損壞等。在處理故障時，針對不同的原因采取對應的解決辦法。

二、故障診斷與處理

故障診斷的任務是確定故障的性質，查出產生故障的原因和部位，以便迅速處理排除故障，恢複其功能，及時投入運行。在診斷過程中應借助一些儀器儀表和變頻器自診斷係統綜合分析。

1、故障診斷的過程

❶詢問用戶變頻器的故障現象和查看變頻器指示等情況，包括故障發生前後外部環境的變化。例如，電源的異常波動、負載的變化等。

❷根據用戶的故障描述，分析可能造成此類故障的原因。

❸打開被維修的設備，確認被損壞的部位，分析維修恢複的可行性。

❹根據被損壞器件的工作位置，通過閱讀電路，分析電路工作原理，從中找出損壞器件的原因，以及一些相關的電子電路。

❺尋找相關的器件進行替換。

❻在確定所有可能造成故障，所有原因都排除的情況下，通電進行實驗，在做這一步檢查的時候，一般要求所有的外部條件都具備，並且不會引起故障的進一步擴大。

❼在檢修設備工作正常的情況下，就可以進入係統測試。

2、診斷方法

❶故障樹診斷法

故障樹診斷法要求先列出係統或設備可能出現的故障，再將引起每個故障發生的直接原因包括硬件、環境、人為因素等，用適當的邏輯把他們與故障連接起來，構成一棵故障診斷樹，如圖2所示。診斷時按樹由下而上逐級檢查，直到把故障找出為止。在故障較多時，此法診斷方便快捷。從每個枝的基部開始檢查，直到找出故障的性質、原因、部位為止。當找到的一個故障排除後，故障現象仍存在，說明還有另外故障存在，必需再檢查試驗，直到故障全部查清。

❷人工與自診斷結合法

變頻器自動診斷隻能查出故障的性質與部位，而原因不易找出，有時自診斷還有誤導之嫌，就得人工診斷。此時須根據自動診斷信息，把可能引起此信息的故障列舉出來，再逐個檢查疑點，縮小範圍，最終查出原因和部位。

❸對比診斷法

主要指現象的對比，如切斷某一部分電路，更換某一元件，比較切斷與不切斷、更換與不更換現象是否一樣，如果現象相同說明故障仍然存在，故障原因與原電路、元件無關。如果故障消失，則說明故障根源出於此電路或元件。此法常用在有同型號的變頻器中。

三、故障診斷舉例

1、直流過電壓故障舉例

❶變頻器所接電網電壓超過額定範圍，因此整流後直流電壓高過允許值。

❷電機減速時間設定太短，降速過快，反饋能量使濾波電容充電的電壓迅猛增加，形成高壓。

❸並聯接在濾波器旁的製動電阻沒有接通。不能消耗反饋電能，對抑製泵升電壓不起作用，電容上的電壓高於允許值。  列出疑點以後逐條檢查、試驗。在檢查時先檢查減速時間設定是否正常，正常的話進入下一疑點，用電壓表測量電源電壓，正常就檢查製動電阻是否接通。按照上述步驟檢查試驗，發現與製動電阻相接的開關不能閉合。

2、變頻器的變頻功能失控故障舉例

某廠一台拖動潛汙泵的安川616p5變頻器，在線停機4個多月恢複運行時發現，自開機的整個運行過程中，屏顯50hz的頻率，表顯78a電流，不能更改。按照工藝要求泵機應在50hz以下範圍內運行。顯然，變頻器的變頻功能失控。  現對故障進行分析與檢測。變頻器能運行在50hz的工頻中且輸出380v的電壓，泵機運行。這些現象表明功率模塊輸出正常，控製電路失常。616p5是通用型變頻器，它的控製電路核心元件是一塊內含cpu的產生脈寬調製信號的專用大規模集成電路l7300526a。該變頻器通常處在遠程傳輸控製中，從控製端子接受4~20ma的電流信號。根據通用型變頻器工作原理，“頻率設定不可調”故障現象，可能來自兩個單元電路:

❶a/d轉換器。

❷pwm的調製信號。

本著先易後難的檢修思路，為排除a/d轉換電路的隱患，采用排斥法檢測。首先卸掉控製端子相關電纜，改用鍵盤輸入頻率設定值, 屏顯故障現象依舊。

然後，采用比較法檢測。用model100信號發生器分別從控製端子fi-fc，fv-fc輸入4~2ma，0~10v模擬信號，結果屏顯故障現象依舊。

從鍵盤輸入數碼信號，是通過編碼掃描程序進入cpu係統，控製端子輸入的模擬信號則是經過a/d轉換後並經邏輯電路處理進入cpu係統。通過排斥法和比較法的檢測，可以確認a/d轉換電路正常。 

硬件完好，那隻能在軟件上存在問題。從芯片l7300526a工作方式可知，該芯片采用數字雙邊沿調製載波方式產生脈寬調製信號，驅動晶體管功率模塊構成的三相逆變器。載波頻率等於輸出頻率和載波倍數的乘積。

對於載波倍數的每個值，芯片內部的譯碼器都保存一組相應的δ值(δ值是一個可調的時間間隔量，用於調製脈衝邊沿)。每個δ值都是以數字形式存儲，與它相應的脈衝調製寬度由對應數值的計數速率所確定。譯碼器根據載波頻率和δ調製，產生3個控製信號，每個輸出級分配1個，它們彼此相差120°相位角。616p5的載波參數n050設定的載波變化區間分別是[1、2、4～6]、[8]、[7～9]。根據616p5的載波參數n050的含義，重新核查載波設置值，結果發現屏顯輸出的是一個非有效值“10”且不可調(616p5載波變化區間的有效值應為1-9)。由此可見“屏顯輸出50hz不可變”的故障顯然與載波倍數的δ有關。載波調製功能的正常與否直接影響功率晶體管開關頻率的變化，從而影響輸出電壓(即頻率)的變化。修改該參數後故障消除。

四、綜述

變頻器的應用日趨廣泛，其日常維護管理，故障診斷處理會經常遇到。本文對通用變頻器的故障診斷方法作一介紹，以供檢修人員參考，對保障生產的順利進行提供幫助，並節約外出維修費用。