變頻器各種故障分析

摘要：變頻器在重工業、輕工業、公用事業和民用產品中得到了日益廣泛的應用，文章針對變頻器在日常運行中出現的各種變頻故障加以分析。

關鍵詞：變頻器；過流 ；過載； 過壓； 故障

中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）18-0057-02

1 通用變頻器的構造

變頻器調速技術是強弱電混合、機電一體的綜合性技術，既要處理巨大的電能轉換，又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它的共性技術必定分成功率轉換和弱電控制兩大部分。通用變頻器一般都采用交直交的方式，并由以下兩部分組成：

主回路：變頻器主回路包括整流部分、直流環節、逆變部分、制動或回饋環節等部分。

控制回路：控制回路包括變頻器的核心軟件算法電路、檢測傳感電路、控制信號的輸入輸出電路和保護電路。

2 變頻器各種故障的分析

變頻器故障可以分為變頻器本機故障、變頻器接口故障和電機故障三種，也可以分為有顯示故障代碼和沒顯示故障代碼兩種。

2.1 變頻器過電壓故障

變頻器正常工作時，直流部電壓為全波整流后的平均值，如果線電壓為380V，平均直流電壓為Ud=1.35U線=513V。當發生過電壓時，直流母線上儲能電容被沖電，在母線電壓過高時，為了保護變頻器，變頻器會報過壓故障，并封鎖逆變器的脈沖輸出。

（1）來自電源輸入側的過壓。一般電源電壓不會使變頻器因過壓而跳閘，但雷電引、補償電容在合閘式斷開時，有可能形成過壓故障。也就是說電源輸入側的過壓主要是指電源側沖擊過壓，這種沖擊過壓主要特點是電壓變化率和幅值都很大。（2）來自負載側的過壓。在電機減速時，電機和負載的動能轉化為電能，處于發電狀態，發出來的電在直流母線上累積，造成母線電壓越來越高。如果電機的機械系統慣性大，而制動時間短，那么制動功率很大。產生的電能在變頻器內不斷累積，來不及釋放，很容易造成直流母線過電壓。多個電機拖動同一個負載時，也可能出現過壓故障。（3）硬件問題引起的過壓。一是變頻器內部硬件工作出問題，如電壓檢測、CPU處理出了問題。二是機械部分問題，如果安裝偏心就可能造成過壓故障。三是變頻器在長時間運行后，中間直流回路電容對直流電壓的調節程度減弱，變頻器出現過壓跳閘的概率也會增大。

2.2 變頻器過流故障

（1）生產機械在運行過程中負荷突然加重，甚至“卡住”，電動機的轉速因帶不動而大幅下降，一是電流急劇增加，過載保護來不及動作，導致過電流跳閘；二是變頻器輸出側發生短路；三是變頻器自身工作不正常。（2）變頻器對于升、降速過程中的過電流，設置了防失速功能。當升或降電流超過預置的上限電流Iset時，將暫停升或降速，待電流降至設定值Iset以下時，再繼續升或降速。但變頻器的降速防失速功能只考慮直流電壓，而無降速電流過大的自處理功能。（3）變頻器上電或一運行就過流。這種保護一般是因變頻器硬件故障引起的，若負載正常，變頻器仍出現過流保護，一般是檢測電路所引起的。

2.3 變頻器過載故障

過載有一個時間的積累，當積累值達到時才報過載故障。主要原因有：（1）機械負荷過重，其主要特征是電動機發熱。（2）三相電壓不平衡，致使其中一相的運行電流過大，造成過載跳閘，主要現象是電動機發熱不均。（3）變頻器內部的電流檢測部分出現誤動，檢測出的電流信號偏大，導致過載跳閘。

2.4 變頻器過熱故障

變頻器內部是由無數個電子元器件構成的，其通電運行有大量的熱量產生，特別是IGBT在高頻狀態下工作，容易發熱。還有，如果環境溫度過高，散熱過慢，同樣導致變頻器內部元器件溫度過高，為保護變頻器內部電路，變頻器會發熱報故障報警并停機。變頻器長時間運行，導致灰塵聚集，堵塞風道時，影響變頻器內部的散熱，導致變頻器過熱報警。變頻器風扇壞時，大量的熱量積聚在變頻器內部散不出去。當變頻器所帶負載過重時，電流大幅上升，產生大量的熱量，變頻器也會過熱報警。

3 變頻器缺相故障

輸入缺相檢測只存在三相產品中。如果進線電源缺相，變頻器會報缺相故障，不能啟動，如果是運行中出現電源缺相，變頻器也會報故障停機，所以如果出現電源缺相，而且變頻器壞了，先是變頻器故障而后引起燒電源從而出現缺相。 當變頻器輸入缺相后仍在運行時，電容被反復大范圍充電，電容將會損壞，從而造成整臺變頻器的損壞。

4 變頻器通訊故障

變頻器提供RS232、RS485串行通訊或總線通訊，組成單主單從或單主多從的通訊控制系統，變頻器的通訊故障主要集中在硬件接線錯誤、通訊卡失常、EMC干擾、通訊協議出錯、總線軟件配置出錯等。

5 變頻器其他故障

（1）變頻器運行中“出力不足”。由變頻器的U/f控制方式可以知道，變頻器控制電機氣隙磁通的基本方法即控制輸出最高電壓和基本運行頻率的比值，當基本運行頻率設置過高時，則電機的磁通量太小，沒有充分發揮電機的能力，鐵心利用不充分，導致變頻器出力不足。（2）變頻器定子檢測故障。變頻器輸入濾波器采用的是LC結構電路，而變頻器輸出電壓為高頻脈沖方波，對電容來說相當于短路狀態。（3）三線控制方式故障。變頻器可以啟動，無法停止。如果不注意三線控制方式與二線制近制方式的區別，就會造成變頻器故障。（4）變頻器換速時經常無法平層。多段速取指令不對引起電梯變頻器平層誤差大。（5）變頻器PG接口問題。PG接口問題引起速度不匹配。（6）變頻器轉速跟蹤模擬輸入量。給定通道輸入與設定頻率的脈沖時間常數不匹配。（7）變頻器上電報E018故障。由于接觸器吸合良好信號在由驅動板傳輸到控制板的過程中，因變頻電纜接觸不良，導致反檢信號無法到達控制板，使變頻器無法正常工作。（8）上電顯示POFF。制動單元損壞。（9）變頻器的AOP面板僅能存儲一組參數。設計時AOP面板中的內存不夠。（10）變頻器不能修改參數。在調試過程中修改了參數P927。（11）無法使用編碼器作為速度給定。未作參數修改，故不法實現。（12）選擇固定頻率+

ON方式變頻器不能運行。參數設定好后隨意更改相應端子的定義會使變頻器無法啟動。

6 結語

變頻器的集成度高、功能強大、科技含量較高，是強電與弱電相結合，因此故障多種多樣，我們只能從實踐中不斷地總結、探索出一套快速有效處理變頻器故障的方法。

參考文獻

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[2] 黃威，黃禹.變頻器的使用與節能改造[M].北京：化學工業出版社，2011.

[3] 王廷才.變頻器原理及應用[M].北京：機械工業出版社，2009.

作者簡介：林大維（1975-），男，廣東汕頭人，汕頭萬豐熱電廠助理工程師，二級維修電工技師。