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)自動控制等領域的應用日益廣泛。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、應用方式問題，也可能是變頻器的參數(shù)設置問題。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)設置非常重要，如參數(shù)設置不正確，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)恢復到出廠值，然后按照使用說明書參數(shù)設置步驟重新設置相關參數(shù)。對于不同型號的變頻器其參數(shù)恢復方式也不盡相同。參數(shù)設定不當，這種問題常常出現(xiàn)在恒轉(zhuǎn)矩負載，遇到此類問題時應重點檢查加、減速時間設定或提升轉(zhuǎn)矩設定值。
(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，檢查變頻器的設定參數(shù)，f14：設定值為“1”(瞬停再起動不動作)，修改變頻器的設定參數(shù)f14：設定值為“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，電源恢復時自動再起動。自從修改完變頻器的設定參數(shù)后，在啟動大功率設備時，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：檢查變頻器的設定參數(shù)，經(jīng)檢查頻率增益f17，設定范圍為0.0～200%出廠設定值為100%，而用戶實際設定值為200%。由于頻率設定信號增益為設定模擬頻率信號對輸出頻率的比率，即如設定頻率為40hz，實際輸出頻率僅為20hz。將設定頻率增益設定值改為出廠設定值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。遇到此類問題時應重點檢查加、減速時間設定或提升轉(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致欠壓故障的出現(xiàn)，其次主回路接觸器損壞，導致直流母線電壓損耗在充電電阻上面有可能導致欠壓.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。當兩相輸入時，直流母線電壓為380?1.2＝452v＞400v。當變頻器不運行時，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?，F(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?。荒孀兡K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：加速時間設置太短、電流上限設置太小、轉(zhuǎn)矩補償(v/f)設定較高。
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)設置得當，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”恢復出廠值，修改偏置頻率為0hz，電機啟動得以恢復正常。
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。另外還應檢查變頻器的冷卻風扇及散熱片通風情況，更換堵轉(zhuǎn)冷卻風扇，轉(zhuǎn)動慢風機進行修復，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；另外還應檢查變頻器的冷卻風扇運行是否正常；散熱片通風情況，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。