低壓變頻器故障分析與維護對策

摘要：針對低壓變頻器的常見故障，分析故障原因，提出了相應的維護對策，為保障變頻器的現場有效應用提供了參考。

關鍵詞：變頻器;過熱;IGBT;參數設置

0 引言

變頻器因具備頻率可調、節能等特點而得到了廣泛應用，但是由于變頻器本身屬于比較精密的設備，使得設備維護工作量提升、設備整體運行可靠性降低，容易產生故障，存在故障查找、維護困難等比較突出的問題。

本文將結合某電站變頻器出現的故障情況，分析變頻器故障原因，并結合自身工作經驗提出一些變頻器常見的故障檢查、處理方法。

1 變頻器故障分析

某電站變頻器運行過程中的主要故障包括參數設置問題、過流問題、IGBT問題、變頻器過熱問題等。

某電站變頻器總體運行時間不長，但已經發生了數十起故障，通過分析可知，變頻器過熱問題及參數設置問題出現的比例最高，其中過熱問題主要表現在變頻器風扇損壞、風道堵塞等;參數設置問題主要表現在PID數據與變頻器數據不一致導致通信失敗，設置參數錯誤等。經分析，這些故障主要是由于維護頻度、人員技能、設備老化、設備運行工況變化等方面造成。

2 變頻器過熱問題對策

（1）對于變頻器運行環境溫度較高的地方，建議降低變頻器所在場所溫度，加強冷卻和通風;（2）增加定期維護變頻器風扇、風道等頻次，以此提升變頻器運行環境，使變頻器保持持續散熱能力;（3）監測變頻器運行溫度，建議采用變色測溫貼片法監視變頻器發熱情況。

3 參數設置問題對策

變頻器投入運行前需要對其進行基本參數的設置，主要包括基本頻率和最高頻率、上限頻率和下限頻率、加速時間和減速時間、轉矩提升和電子熱過載保護等。

（1）變頻器控制模式的設定主要包括頻率（速度）控制、轉矩控制、矢量控制或其他控制模式，并且每個控制模式對應一組數據的范圍內進行設置。如果這些數據范圍設置不當，變頻器將不工作或非正常工作，也可能引起跳閘，顯示故障類型代碼。（2）變頻器在出廠時一般設定為面板啟動，可以根據實際情況選擇用面板、外部端子、通信方式等，除面板啟動外，其他需要與相對應的給定參數及控制端子相匹配。（3）頻率給定參數的正確選擇。通常有許多方法給定變頻器的頻率，如外部給定、面板給定、外部電壓或電流設定、通信模式設定等，可以選擇一種或幾種方法組合。設置正確參數后，還必須確保信號源的正常工作，否則變頻器將無法正常工作，并且頻繁保護動作，甚至發生損壞事故。

4 IGBT故障判定對策

在直流儲能電容與三相IGBT之間的斷開點連接兩只25 W、220 V電壓供電的燈泡檢測IGBT故障。

在實際應用中，電路這部分一般為連接銅排或快熔，把連接銅牌和快熔去掉，將三相逆變IGBT正電源與直流儲能電容之間斷開，把燈泡接在兩點之間即可。IGBT檢測方法接線如圖1所示。

當逆變電路出現問題的時候，燈泡有限流作用，保護逆變模塊，燈泡接法如圖1所示。

（1）一上電燈泡就亮且變頻器不運行。該情形可以說明三只逆變模塊中至少有一相上下橋IGBT被擊穿或漏電了。

低電壓時這種情況偶爾會表現出來，但接上直流540 V高壓時，會出現較大的漏電流，表明模塊內部絕緣有問題。出現此種問題我們可以將單只IGBT逐一拆除，如果拆到哪一相的IGBT燈泡不亮了，就表明該相IGBT壞了。圖2為故障原理分析圖，假設U相的兩個IGBT都擊穿了，相當于U相短路，此時一上電燈泡即亮。

（2）通電后沒有問題，但是一但運行燈泡就亮起，并且燈泡的亮度隨頻率的變化而變化。上述現象說明三相模塊中出現了一相上橋或下橋損壞的情況，如圖3所示。比如說，假設U相上橋V1收到觸發激勵信號而飽和導通，已經損壞的U相下橋V2與已經飽和導通的V1就形成了電源短路，故而發光。

（3）上電運行時燈泡都不亮，且三相輸出的電壓不平衡。

上述現象表明某相IGBT內部開路，造成導通內阻增大，接近開路狀態。若發現此種問題可根據以下方式進行測量：利用萬用表的直流檔測量三相輸出與地或進線零線間的電壓，正常情形下直流幾乎為零，若是發現直流電壓說明其中某相上下橋的一個橋導通不良，導致輸出的正負半波不對稱;測量三相輸出與直流母線電壓的正負端，正常情形下均分直流母線電壓，若是出現某相測量的時候大于母線電壓的1/2，或直接接近母線電壓，表明此相IGBT半橋導通不良。

5 結語

雖然變頻器的應用可靠性非常強，但如果使用不當或出現意外時，也會導致變頻器損壞。因此，對于技術人員和崗位操作人員需要充分掌握變頻器常見故障的日常維護和注意事項，以保障變頻器的安全穩定運行。

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收稿日期：2020-02-01

作者簡介：王仲恒（1986—），男，浙江人，工程師，研究方向：電氣維修。