變頻器的故障處理及維護保養

何世繼

摘要：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。基于此，本文針對變頻器的故障及維護保養問題進行分析，以供參考。

關鍵詞：變頻器;故障處理;維護保養

一、變頻器產品的主要類型及原理

（一）電流源型。電流源型的變頻器產品在直流部分通過電抗器存儲能量，目前技術主要以7.2kV輸出電壓為主，因此能夠滿足我國大部分群體對變頻器的要求。此類變頻器產品在輸入側的功率因素相對較低，所以電抗器極易出現發熱量高的現象，效率與電壓型變頻器相比較低。在設計方面為直流控制，因此輸出濾波較為麻煩，對電機的要求很高。雖然它具有可回饋能量的獨特優勢，但是電機運行時需要回饋能量的負載不是很多，因此逐漸失去競爭力。

（二）單元串聯多電平型。此類變頻器主要通過多個低壓功率單元，以串聯形式實現高壓輸出，在輸入側運用降壓變壓器移相方式操作，以此降低電機運行過程中對電網的諧波污染。單元串聯多電平型變頻器的輸出測以多電平正弦PWM技術，所以能夠使用任何電壓的普通電機。即便當某個單元出現故障事故時，它能夠自動化退出系統而其他單元則可繼續工作，避免因變頻器故障停機所造成損失，此類變頻器產品具有很強的市場競爭力。

（三）三電平型。鉗位電路是三電平型變頻器產品的主要工作方式，可以解決兩只功率器件所產生的串聯問題，使相電壓輸出具備三個電平。雖然此類型變頻器結構相對簡單，以電壓源型結構為主，但是能量回饋效果顯著。在國內變頻器市場領域內，此類變頻器產品最大技術難題便是電壓問題，需要考慮實用性特點，再結合產品結構進行設計后，最大輸出電壓一般在6kV左右。為了增強此類變頻器產品的靈活性，改變電機電壓或在輸出側進行升壓操作，此弊端對應用推廣具有限制性。

二、變頻器的選擇原則

（一）系統特性。需要根據變頻器的調速系統選擇合適的機械靜態指標，比如機械在低速運行狀態下需要選擇較硬的機械特性，根據工廠的生產工藝條件，調整變頻器，從而調整變頻器對整個生產系統的動態和靜態指標要求。如果運轉機械在運行過程中采用的是開環控制，則需要根據機械的運轉狀態以及其相應的靜態指標，對運行機械的控制系統進行開環控制，選用無速度反饋的矢量控制方式對設備進行控制，可以高效地對機械設備進行控制。

（二）負載特性。運轉機械的負載功率隨著轉速的升高呈現一種線型的增加方式，機械在低速的運轉條件下，其輸出的轉矩最大，此時設備具有很好的過載能力，假如設備長期處于低速的運行狀態下，則需要充分考慮到整個運轉機械設備的散熱能力，以此需要避免機械設備出現高溫的情況。機械的流體特性主要是指運轉機械的轉速會與其相應的轉矩出現呈正比的關系。一般情況下，工程或工程設備上所用的低壓水泵以及風機的運行對機械設備的功率增長要求比較高，在流體負載調價下，切忌不能使機械設備處于高于工頻的運行狀態，這樣會加速機械的損耗率，減少機械的使用壽命。

三、變頻器常見故障分析

（一）重負荷過電流故障。一般情況下，當加大負載量可能會導致電動機的轉速出現下降的現象，當轉速下降后沒能及時的觸動過載保護的時候，就會由于電流過大從而導致跳閘。當電流出現這種情況之后，首先應該了解造成短路的原因，檢查是由于設備內部出現故障而造成的短路，應該立即采取補救措施。是因為負載的情況而致使電流短路，通過增加加速或減速的時長來處理電流短路的問題，合理分配負荷來解決電流短路的問題。

（二）短路故障。引起變頻器過流的原因較多，主要的原因是由于電路短路的情況而引起，需要關注就是一旦變頻器出現短路的情況則有可能引起較大事故的發生。為了解決變頻器短路的問題，需要將變頻器短路后出現各種變化進行記錄并分析其原因，出現短路后會觸動變頻器的過流保護裝置，當電壓復位后再開啟變頻器，會因變頻器的過流保護裝置而導致技術人員無法對電流進行準確的觀察。當操作人員將負載變頻器斷開之后，短路問題還是沒解決，表明變頻器的內部結構可能出現了問題，就需要將電流互感器和霍爾電流斷開之后檢查電流情況，主要是檢查變頻器的直流變交流單元是否正常，檢查完之后再恢復電流情況，如果還出現過流的情況，則表明變頻器內部的過電流以及短路等出現問題，出現這些問題時產生的信號則會被傳輸到微控制器之中，這時事故維修工作人員就會對傳輸過來的信號進行分析，了解出現問題的原因，采取措施解決問題。

四、變頻器的維護與保養措施

（一）控制電源檢查。（1）接通中壓變頻器、真空接觸器的輸入和輸出端三相控制電源，對接觸器的密封及閉合動作進行檢查。（2）驗證所有控制電源的電平是否正常。（3）觀察變頻器控制板上電自檢指示燈運行情況，查看設備是否通過所有自檢項目。（4）對所有冷卻風扇運行情況進行檢查。（5）對控制電源變壓器、DC/DC電源、AC/DC電源及隔離門極驅動電源板電壓進行檢測。（6）對門極觸發脈沖進行驗證。

（二）SCR觸發測試。變頻器正常運行時，SCR觸發卡電源由分壓器網絡中的DC最大值提供。SCR觸發測試需斷開中壓電源，因此需借助輔助電源來完成此測試：將PS2直流電源接入測試電纜，變頻器置于門極狀態。測試時，LED1-門極脈沖發出固件觸發頻率脈沖信號，黃色指示燈閃爍，SCR接收到選通信號后，每個LED隨即亮起。

（三）SGCT觸發測試。將變頻器置于門極測試，逆變器會自動進入門極測試模式。監視各個SGCT的LED燈，確保LED4（綠色）和LED3（綠色）仍舊亮起，而LED1（紅色）和LED2（黃色）按照變流器工作頻率交替亮起熄滅。

（四）最后啟動前檢查。（1）送中壓電源前，檢查所有組件是否已全部恢復且處于正常模式，柜內無遺留工具和異物。（2）為驗證直流母線正確連接、隔離變壓器相序無誤，需進行Idc直流電流測試。（3）滿負荷試驗：連接中壓上電，驅動負荷，并將運行速度逐步升至全速，觀察并記錄波形變化。（4）若系統配備有NVRAM（非易失型內存），將所有參數重新錄入。（5）若對輸入隔離變壓器、主電機、主電纜進行調整變更，須重新自整定，對變頻器配置參數進行重新設置優化。

結語：

綜上，在變頻器的工作過程中，由于各種原因而導致變頻器出現故障。在處理變頻器故障的時候，需要對產生故障的原因進行全面了解，再了解產生故障的原因之后，針對性采取相應的措施以解決變頻器的故障。與此同時，工作人員還需要做好變頻器的日常維護工作，并嚴格按照相關規定對變頻器進行維護保養工作，確保變頻器的安全穩定的運行。

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