變頻器故障的預防和處理

摘要：文章簡述了變頻器的工作原理和基本性能，并且對變頻器故障和處理的方法進行了分析，根據變頻器的型號列舉了較詳細的案例說明，從而可以更多了解和使用變頻器。

關鍵詞：變頻器；變頻調速；濾波；直流儲能；無功功率

中圖分類號：TN773 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）16-0052-03

在各種生產企業中，各生產環節的主要動力源就是異步電動機。作為高能耗設備，它在工作中輸出功率的特點是不能隨負荷比例變化的，多數需要靠機械裝置進行調節，因而在工作中存在很大的能量損耗。近年來，隨著新技術不斷引進，變頻器在企業中應用日益廣泛。變頻器作為一個現代化電氣設備，從機械安裝到電氣設備的安裝，都可靠的取代了原先繁重的設備，使用變頻器對電動機電源進行技術改造，成為企業節能降耗、提高效率的重要手段。

1 變頻調速的原理

變頻器的工作原理是利用半導體元件通斷作用把電壓與頻率固定不變的交流電變換成可以進行調節的交流電。它主要采用了交-直-交方式，首先把工頻的交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓都能夠控制的交流電源，用以供給電動機。變頻器的電路一般是由整流、中間直流環節、逆變和控制四部分組成。整流部分采用三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。

2 變頻器的故障及處理

在生產中變頻器主要的服務是電動機，在運行過程中由于種種原因造成故障停車，這里主要先介紹生產中出現的過流和過負載，過電流和過負載是變頻常見的故障，其原因有多種形式，處理方式有多種，過電流可分加速過電流、減速過電流和運轉中過電流，過負載故障是變頻器過載，電動機過負載，電動機過負載時有突變引起的，引起大電流沖擊而過電流，這時的功能應采取限制負載突變，或使用更大容量的變頻器，以增加變頻器的響應能力，而避免變頻器頻繁跳機。

2.1 變頻器參數設置不正確

加速時間太短造成輸出電流震蕩等引起過電流或過負載造成停車事故。應采取正確的方式設定參數，加速時間延長加大力矩。同時當變頻器工作時，變頻器輸出電流的諧波電流會對電源造成干擾，較低次諧波通常對電機負載影響較大，引起轉矩脈動。而較高的諧波有是變頻器輸出電纜的漏電流增加，使電機出力不足。故變頻器輸出地高低次諧波都必須抑制，所以在變頻器的輸入和輸出端加入電抗器，降低變頻器輸出產生的諧波干擾。

2.2 變頻器的過熱保護

對于變頻器的溫升過高的保護，主要根據現場環境情況來確定，環境好的，可在室內增加風機加大空氣的流通量，使變頻器降溫，環境惡劣，灰塵、粉塵、油泥多的場所，要在有變頻器的室內，要加裝空調，使其降溫。變頻器自身風扇損壞的要及時更換。

2.3 電氣控制回路的集中與分散

安裝變頻器和電動機多是不在同一個位置的，檢修設備時，在工作現場用控制箱操作比較方便和安全。在現場如果出現的開車失敗現象，出現電位器調頻不靈，電機沒有轉速時，我們就要檢查到電位器兩端，觀察其有沒有+10V直流電，可調端不需測量，如果電位器兩端有+10V的直流電，就表明電位器損壞，此時一般更換一個新的電位器即可。假如檢測時沒有+10V直流電壓，那么就要檢測一下變頻器本身，看看變頻器的輸出端+10V與GND之間是否有電壓，如果沒有輸出就有可能是控制板有

問題。

如果是在集中控制室內，采用的控制電纜大多都是經低壓室連接到集中控制室的，也會有部分控制線是通過操作室和現場控制箱進行連鎖，那么通常就要在檢修完畢后把轉換開關旋至集中位置，由控制室來進行控制，有時在控制室中按下變頻器的啟動按鈕時，電動機出現不轉動的現象，一般主要問題是出在現場的轉換開關上。這是因為轉換開關帶的輔助觸點較多，長時間造成開關觸點接觸不良從而形成開路，這個維修的結果就是要及時維護更換，而且在露天或現場比較潮濕的地方要充分做好防雨防潮措施。

3 變頻器的常見故障舉例分析

案例1：某臺ABB ACS800-07-0320-3變頻器，上電后控制盤上顯示：DC UNDERVOLT（3220）直流母線欠電壓故障。

故障原因分析及處理：多是由于電網缺相、熔斷器燒斷或整流橋內部故障所引起的直流回路的直流電壓不足。處理方法是檢查主電源的供電是否正常，如果變頻器進線端通過了接觸器，應該檢查接觸器的控制回路是否出現錯誤，如控制回路存在誤動作，就可能導致接觸器短時間內頻繁啟動和停止，造成變頻器欠壓故障，復位后即能正常，因此該故障為能復位的欠壓故障，變頻器的主接觸器控制回路要認真檢查。如出現欠壓故障無法復位，檢查是否是電容泄漏。另外如果變頻器斷電后迅速通電，也會出現此故障，所以變頻器在斷電后，應該等電容放電完畢后（約5min），再重新啟動變

頻器。

案例2：一臺施耐德ATV 71變頻器無故障顯示，卻無法高速運行，經檢查變頻器所有參數設置正確，調速輸入信號也正常，經上電運行測試，發現變頻器直流母線電壓只有450V左右（正常電壓580～600V），測輸入側時發現缺相。

故障原因：輸入側的空氣開關某相接觸不良，造成變頻器輸入缺相不報警，仍能在低頻段工作。此現象因為大多變頻器的母線電壓下限400V，只有母線電壓降至400V以下的時侯，變頻器才會報告故障。而當兩相電源輸入時，直流母線電壓是380V×1.2=452V＞400V。在變頻器不運行時，由于濾波電容的作用，也可達到直流電壓正常值，新型的變頻器控制技術都采用PWM，調壓調頻在逆變橋完成，所以輸入缺相時低頻段仍可以正常工作，而因為輸入電壓，輸出電壓低，造成異步電動機轉速低頻率上不去。

案例3：某臺ABB ACS800-02-0210-3變頻器，上電后控制盤上顯示：ACS800 TEMP（4210）.

故障原因及處理：變頻器的IGBT溫度過高，往往是由于車間現場環境溫度過高，比如配電室空調損壞或電機功率不符合所引起。處理方法是檢查環境條件，檢查風機運行狀況和通風條件，檢查散熱器的散熱裝置，必要時進行灰塵清掃；如果是因為功率不符就應該檢查電機功率是否超過了單元

功率。

案例4：一臺ABB ACS800-01-0016-3變頻器，上電后控制盤上顯示：CURUNBAL（2330）逆變單元過高的輸出電流不平衡。

故障原因：可能是由于接地故障、電機故障、電纜故障等外部故障或內部逆變器元件故障引起。

4 結語

隨著變頻器的發展，它所具有的高可靠性、高智能化、低價格和免維護等特點，使得變頻器在使用中節能降耗的作用會更加明顯。上面分析了我們工作中經常會遇到的問題，而同時我們還應該注意的是，工作中影響變頻效果的因素還有很多，更可能出現事與愿違的情況，這就要求我們對變頻器有關資料去多掌握，多實踐，同時還積極的學習變頻器的其它知識，變頻調速的方法不可能是無限制調速，一般都認為，變頻調速不適宜低于額定轉速的50%，最好是處于75%～100%之間，并還要結合實際情況經計算具體確定，其它的主要技術指標比如效率、功率因數、速度控制、轉矩脈動、噪聲、諧波等也應該進行綜合考慮，不可以強求某一指標。如果將來進一步提高其耐壓及輸出能力，將使其更具競爭力。我們要在工作中不斷學習，有新的技術要盡快的吸收，比如下一步將采用現場總線技術，對變頻設備而言，現場總線技術，可以減少現場控制電纜量及布線量，同時也節省了大量的人力資源。同時，我國采用的風機、水泵部分用電量月占總發電量的很大比例，采用變頻調速裝置進行改造風機、水泵運行方式，是目前企業節能降耗、提高生產自動化程度的重要措施之一，具有很廣泛的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1] 張燕賓． SPWM變頻調速應用技術[M]．機械工業出版社，1997．

[2] 張燕賓．變頻調速應用實踐[M]．機械工業出版社，2001．

作者簡介：張澎（1972-），男，山東淄博人，山東鋁業職業學院講師，研究方向：電氣自動化教學。

（責任編輯：王書柏）