變頻器的組成與常見的故障及維修對策
1 引言變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動技術(shù)重要發(fā)展的方向，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)從理論到實(shí)際逐漸走向成熟。變頻器不僅調(diào)速平滑，范圍大，效率高，啟動電流小，運(yùn)動平穩(wěn)，而且節(jié)能效果明顯。因此，交流變頻調(diào)速已逐漸取代了過去的傳統(tǒng)滑差調(diào)速、變極調(diào)速、直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，越來越廣泛的應(yīng)用于冶金、紡織、印染、煙機(jī)生產(chǎn)線及樓宇、供水等領(lǐng)域。但是由于受到環(huán)境，使用年限以及人為操作等因素，影響變頻器的使用壽命大為降低，同時使用中也出現(xiàn)了各種各樣的故障。下面我們就變頻器的組成與常見故障及對策和大家一起探討。一般分為整流電路、平波電路、控制電路、逆變電路等幾大部分。2 整流電路整流電路的功能是把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源。整流電路一般都是單獨(dú)的一塊整流塊，但不少整流電路與逆變電路二者合一的模塊如富士7MBI。整流模塊損壞是變頻器常見故障，在靜態(tài)中通過萬用表電阻擋正反向的測量來判斷整流模塊是否損壞，當(dāng)然我們還可以用電壓表來測試。有的品牌變頻器整流電路，上半橋?yàn)榫чl管，下半橋?yàn)槎O管。如大功率的丹佛斯、臺達(dá)等變頻器。判斷晶閘管好壞的簡易方法，可在控制極加上直流電壓（10V左右）看它正向能否導(dǎo)通。這樣基本大致能判斷出晶閘管的好壞。另外，富士變頻器G9S(P9S)11KW以下的整流模塊的特點(diǎn)為該模塊集中成五種功能。整流，預(yù)充電晶閘管，制動管，電源開關(guān)管，熱敏電阻。如CVM40CD120整流模塊引腳及功能的名稱。整流：R、S、T、A（+） N-（-）充電晶閘管：A1、P1、G+n（觸發(fā)）制動管：DS、N_、G7（觸發(fā)）DB1 B+是其續(xù)流二極管電源開關(guān)管：D8、S8、G8熱敏電阻：Th1 Th2G9S(P9S)15KW~22KW,整流模塊（VM100BB160）它的功能除整流外還有預(yù)充電晶閘管。功率在30KW以上的整流模塊為單一整流功能。功率75KW以上為多組并聯(lián)整流模塊。3 平波電路平波電路在整流器、整流后的直流電壓中含有電源6倍頻率脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動，為了抑制電壓波動采用電感和電容吸收脈動電壓（電源），一般通用變頻器電源的直流部分對主電路而言有余量，故省去電感而采用簡單電容濾波平波電路。對濾波電容進(jìn)行容量與耐壓的測試，我們還可以觀察電容上的安全閥是否爆開。有沒有漏液現(xiàn)象來判斷它的好壞。4 控制電路現(xiàn)在變頻調(diào)速器基本系用16位、32位單片機(jī)或DSP為控制核心，從而實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制。變頻器使輸出電壓和頻率可調(diào)的調(diào)速裝置。提供控制信號的回路稱為主控制電路，控制電路由以下電路構(gòu)成：頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機(jī)的“速度檢測電路”。運(yùn)算電路的控制信號送至“驅(qū)動電路”以及逆變器和電動機(jī)的“保護(hù)電路”，但實(shí)際使用變頻器時，其維護(hù)工作也比較復(fù)雜。這里就變頻器控制電路故障報警產(chǎn)生原因提供以下一些處理方法。常見變頻器在使用中，是否能滿足傳動系統(tǒng)要求，變頻器參數(shù)設(shè)置尤為重要。設(shè)置不正確會導(dǎo)致變頻器報警而不能正常工作。4.1參數(shù)設(shè)置變頻器出廠時，廠家對每個參數(shù)都預(yù)設(shè)一個值，這些參數(shù)叫出廠（缺省）值。一般缺省值并不能滿足大多數(shù)傳動系統(tǒng)的要求。所以用戶在正確使用變頻器之前，要求對變頻器參數(shù)做如下設(shè)置：（1）確認(rèn)電機(jī)參數(shù)設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大功率。這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到（2）變頻器采用的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)拒控制、PID或其它方式。選定控制方式后，一般要根據(jù)控制精度需要進(jìn)行靜態(tài)或動態(tài)辨別。（3）設(shè)定變頻器的啟動方式，一般變頻器在出廠時設(shè)定從面板啟動，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況選擇啟動方式。可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。（4）給定信號的選擇，一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式。面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定。當(dāng)然對于變頻給定也可以時這幾種方式的一種或幾種方式之和，正確設(shè)置以上參數(shù)后，變頻器基本能正常工作，如要獲得更好的控制效果則只能根據(jù)實(shí)際情況修改相關(guān)參數(shù)。一旦發(fā)生參數(shù)設(shè)置故障，可根據(jù)說明書進(jìn)行修改參數(shù)，如果不行可數(shù)據(jù)初始化，恢復(fù)缺省值，然后按上述重新設(shè)置，對于不同品牌的變頻器其參數(shù)恢復(fù)出廠值方式也不同。4.2“OC”過流報警故障這是變頻器常見故障，首先排除由于參數(shù)問題而導(dǎo)致的故障，例如：電流限制，加速時間過短有可能導(dǎo)致過流的產(chǎn)生。然后就必須判斷是否電流檢測電路問題，以FVR-075GS-4EX為例，有時看到FVR-075G7S-4EX在不接電機(jī)運(yùn)行的時候面板會有電流顯示，電流來自于哪里呢？這時就要測試一下它的3個霍爾傳感器是否出了問題。4.3“OV”過壓故障首先先要排除由于參數(shù)問題而導(dǎo)致的故障，例如：減速時間過短，以及由于再生負(fù)載而導(dǎo)致的過壓等。然后可以看一下電壓檢測電路是否出現(xiàn)了故障。一般的電壓檢測電流的電壓采樣點(diǎn)都是中間直流母線取樣后（530V左右的直流）通過阻值較大的電阻降壓后再有光耦進(jìn)行隔離，當(dāng)電壓超過一定值時，顯示“5”過壓（此機(jī)為數(shù)碼管顯示）可以看一下電阻是否氧化變值，光耦是否有短路現(xiàn)象。4.4“UV”欠壓故障首先可以看一下輸入端電壓是否偏低、缺相，然后看一下電壓檢測電路故障，判斷和電壓相同。4.5“OH”過熱故障變頻器溫度過高，檢查變頻器的通風(fēng)情況，及軸流風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)是否良好。有些變頻器有電動機(jī)溫度檢測裝置，檢測電動機(jī)的散熱情況，然后檢查檢測電路各器件是否正常。4.6“SC”短路故障可以檢測一下變頻器內(nèi)部器件是否有短路現(xiàn)象。以安川616G545P5為例，模塊、驅(qū)動電路、光耦是否有問題，一般為模塊和驅(qū)動的問題，更換模塊修復(fù)驅(qū)動電路。“SC”故障會消除。4.7“FU”快速熔斷故障現(xiàn)行推出的變頻器大多推出了快熔故障檢測功能。特別是大功率變頻器，以LG SV030IH-4變頻器為例。它主要是對快熔前面后面的電壓進(jìn)行采樣檢測。當(dāng)快熔損壞以后必然會出現(xiàn)快熔一端電壓丟失，此時隔離光耦動作，出現(xiàn)FU報警。更換快熔就應(yīng)能解決問題，特別是應(yīng)該注意的是更換快熔前必須判斷主回路是否有問題。5 逆變電路逆變電路同整流電路相反，逆變電路是將直流電壓變換為所要頻率的交流電壓，以所確定的時間使上橋、下橋的功率開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷。從而可以在輸出端U、V、W三相上得到相位互差120°電角度的三相交流電壓。逆變電路通常指的就是IGBT逆變模塊（早期生產(chǎn)的變頻器為GTR等功率模塊）IGBT模塊損壞也是變頻器常見的故障。對于IGBT模塊，我們介紹簡單的測量方法（專業(yè)不是這樣測量），用指針萬用表電阻10k檔表棒去觸發(fā)GwEw（黑筆碰Gw,紅筆碰Ew）則P到W可導(dǎo)通。但GwEw短路，P到W則關(guān)閉，其它各管引腳同理。測量耐壓值可用晶體管參數(shù)測試儀，但是要短接觸發(fā)端G-E才能測C-E的耐壓值。IGBT模塊損壞，大多情況下會損壞驅(qū)動元器件。容易損壞的器件是穩(wěn)壓管及光耦。反過來如驅(qū)動電路的元件有問題如電容漏液、擊穿、光耦老化，也會導(dǎo)致IGBT模塊燒壞或變頻輸出電壓不平穩(wěn)。檢查驅(qū)動電路是否有問題，可在沒通電時比較一下各電路觸發(fā)端電阻是否一致。通電開機(jī)可測量觸發(fā)端的電壓波形。但是有的變頻器不裝模塊開不了機(jī)，這時在模塊P端串入假負(fù)載防止檢查時誤碰觸發(fā)端或其他線路燒壞模塊。