变频器故障处理大全

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  随着自动化领域的不断发展,变频器的应用也深入到各行各业,变频器的发展也在不断地推陈出新,功能越来越大,可靠性也相应地提高。但是如果使用不当,操作有误,维护不及时,仍会发生故障或运行状况改变缩短设备的使用寿命。因此,日常的维护与检修工作显得尤为重要,而对各种变频器故障分析的知识也必须掌握。

  一、 变频器注意事项

  操作人员必须熟悉变频器的基本工作原理、功能特点,具有电工操作基本知识。在对变频器检查及保养之前,必须在设备总电源全部切断;并且等变频器Chang灯完全熄灭的情况下进行。

  二、 变频器日常检查事项

  变频器上电之前应先检测周围环境的温度及湿度,温度过高会导致变频器过热报警,严重时会直接导致变频器功率器件损坏、电路短路;空气过于潮湿会导致变频器内部直接短路。在变频器运行时要注意其冷却系统是否正产,如:风道排风是否流畅,风机是否有异常声音。一般防护等级比较高的变频器如:IP20以上的变频器可直接敞开安装,IP20以下的变频器一般应是柜式安装,所以变频柜散热效果如何将直接影响变频器的正常运行,变频器的排风系统如风扇旋转是否流畅,进风口是否有灰尘及阻塞物都是我们日常检查不可忽略的地方。电动机电抗器、变压器等是否过热,有异味;变频器及马达是否有异常响声;变频器面板电流显示是否偏大或电流变化幅度太大,输出UVW三相电压与电流是否平衡等。

  三、 变频器定期保养

  清扫空气过滤器冷却风道及内部灰尘。检查螺丝钉、螺栓以及即插件等是否松动,输入输出电抗器的对地及相间电阻是否有短路现象,正常应大于几十兆欧。导体及绝缘体是否有腐蚀现象,如有要及时用酒精擦拭干净。在条件允许的情况下,要用示波器测量开关电源输出各电路电压的平稳性,如:5V、12V、15V、24V等电压。测量驱动器电路各路波形的方法是否有畸变。UVW相间波形是否为正弦波。接触器的触点是否有打火痕迹,严重的要更换同型号或大于原容量的新品;确认控制电压的正确性,进行顺序保护动作试验;确认保护显示回路无异常;确认变频器在单独运行时输出电压的平衡度。

  建议定期检查,应一年进行一次。

  四、 变频器备件的更换

  变频器由多种部件组成,其中一些部件经长期工作后其性能会逐渐降低、老化,这也是变频器发生故障的主要原因,为了保证设备长期的正常运转,下列器件应定期更换:

  (1)冷却风扇

  变频器的功率模块是是发热*严重的器件,其连续工作所产生的热量必须要及时排出,一般风扇的寿命大约为10kh~40kh。按变频器连续运行折算为2~3年就要更换一次风扇,直接冷却风扇有二线和三线之分,二线风扇其中一线为正极,另一线为负线,更换时不要接错;三线风扇除了正、负极外还有一根检测线,更换时千万注意,否则会引起变频器过热报警。交流风扇一般为220V、380V之分,更换时电压等级不要搞错。

  (2)滤波电容

  中间直流回路滤波电容:又称电解电容,其主要作用就是平滑直流电压,吸收直流中的低频谐波,它的连续工作产生的热量加上变频器本身产生的热量都会加快其电解液的干涸,直接影响其容量的大小。正常情况下电容的使用寿命为5年。建议每年定期检查电容容量一次,一般其容量减少20[%]以上应更换。

  五、测试

  5.1 静态测试

  (1)测试整流电路

  找到变频器内部直流电源的P端和N端,将万用表调到电阻X10档,红表棒接到P,黑 表棒分别依到R、S、T,应该有大约几十欧的阻值,且基本平衡。相反将黑表棒接到P端,红表棒依次接到R、S、T,有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接到N端,重复以上步骤,都应得到相同结果。如果有以下结果,可以判定电路已出现异常,A.阻值三相不平衡,可以说明整流桥故障。B.红表棒接P端时,电阻无穷大,可以断定整流桥故障或起动电阻出现故障。

  (2)测试逆变电路

  将红表棒接到P端,黑表棒分别接U、V、W上,应该有几十欧的阻值,且各相阻值基本相同,反相应该为无穷大。将黑表棒接到N端,重复以上步骤应得到相同结果,否则可确定逆变模块故障。

  5.2 动态测试

  在静态测试结果正常以后,才可进行动态测试,即上电试机。在上电前后必须注意以下几点:

  (1)上电之前,须确认输入电压是否有误,将380V电源接入220V级变频器之中会出现炸机(炸电容、压敏电阻、模块等)。

  (2)检查变频器各接播口是否已正确连接,连接是否有松动,连接异常有时可能导致变频器出现故障,严重时会出现炸机等情况。

  (3)上电后检测故障显示内容,并初步断定故障及原因。

  (4)如未显示故障,首先检查参数是否有异常,并将参数复归后,进行空载(不接电机)情况下启动变频器,并测试U、V、W三相输出电压值。如出现缺相、三相不平衡等情况,则模块或驱动板等有故障。

  (5)在输出电压正常(无缺相、三相平衡)的情况下,带载测试。测试时,*好是满负载测试。

  六、变频器故障处理大全

  (一)变频器的生产流程

  硬件高度集成化,功能软件化,为提高可靠性,元器件老化。

  电路板的检测:成品板进行X射线分层法、二维图像、三位激光厚度测量或三位激光成像测量等工艺检测。还需检查所有的焊点和接头等。元器件的布局和上焊料的位置是由二维图像检查,也有通过电视摄像机、扫描仪进行图像自动跟踪分析检测。焊点的测量也采用激光厚度测量获三位激光成像完成。

  变频器优化设计和冗余,也不能完全排除一些元器件会受环境的影响而导致性能降低引发故障。

  (二)典型失效率曲线

  

  (三)变频器故障的主要类型

  大致分为参数设置故障、过电流和过载类故障、过电压和欠电压类过障、综合故障等。

  1、参数设置故障:

  (1)电机参数

  矢量控制变频器需设置电机参数:电机功率、电流、电压、转速、功率因数。这些参数应与电机铭牌参数一致,否则就会使控制精度降低或变频器工作不正常。

  (2)控制参数

  控制方式有频率(速度)控制、转矩控制、PID控制方式。每一种控制方式都对应一组参数设定,如果设定不正确,变频器工作不正常。

  (3)变频器的频率给定方式和起动方式面板给定、端子给定或计算机通信给定。

  2、过电流和过载类故障:

  过电流和过载故障是变频器的常见故障,其原因是各种各样的。故障类型可分为加速过电流、减速过电流、恒速过电流,过载包括变频器过载和电机过载。

  (1)外部原因

  a、由于电机的负载突变引起大的冲击电流使过电流动作[一般变频器的过电流定额为2IN];

  b、变频器输出缺相;

  c、电机和电缆绝缘损坏,造成相间、匝间短路或接地;

  d、电磁干扰:过电流保护误动作;无规律的出现过电流保护;

  e、电机线圈和外壳之间,电机电缆和大地之间存在较大的寄

  生电容,通过寄生电容会有高频漏电流流向大地;

  f、变频器输出侧接有功率因数校正电容;

  g、变频器容量选择不当与负载不匹配等。

  h、产生转子轴电流和转子轴电压等

  (2)变频器内部原因:

  a、参数设置不当:加、减速时间过短、转矩提升过大;

  b、变频器内部故障:二极管、IGBT或其它元件损坏;

  c、电流检测霍尔器件故障;

  3、过电压和欠电压类过障:

  欠电 压 (323VAC)436VDC、过电压(418VAC)564VDC,加速过电压690V~720VDC(511VAC~533VAV)。

  1) 过流故障:过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均,输出短路等原因引起的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载变频器还是过流故障,说明变频器逆变电路已环,需要更换变频器。

  2) 过载故障:过载故障包括变频过载和电机过载。其可能是加速时间太短,电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重,所选的电机和变频器不能拖动该负载,也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器;如后者则要对生产机械进行检修。

  3) 欠压:说明变频器电源输入部分有问题,需检查后才可以运行

  4、变频器输出不平衡故障

  在实际维修中U、V、W输出不平衡可分为三种情况:

  (1) 变频器显示器显示:输出缺相,如排除检测电路故障,则通过直接检查IGBT模块和驱动电路,结论为IGBT模块损坏,同时驱动电路也有问题。通过更换IGBT模块和驱动电路上元器件如光耦, PNP,NPN一对驱动晶体管, 电解电容, 稳压管等基本能解决问题。

  (2) 变频器输出U、V、W之间相差100V左右,(输出380V为例)驱动电路中S1~S6中间的某一路驱动电路无驱动电压和驱动信号波形不正常, 通过测量找出问题。

  解决办法为检查驱动电路电压是否正常,光耦是否坏了,电解电容是否漏液等。通过示波器测量6路波形符合技术要求,问题也就可解决了。

  (3)还有另一种现象是变频器U、V、W三相输出交流电压之间相差大于3%,虽然能使用,但是不能长期使用和大负载使用。这主要是驱动电路S1~S6之间主要器件不对称所至,如IGBT的技术参数,稳压管的参数,电容的液枯,漏液和漏电等,6路驱动电路上器件的耗损使其参数上有一定的差别,导致变频器输出U、V、 W之间产生微小的电位差。上述情况虽然能使用,但是技术上是不能容许的。

  5、综合性故障:

  涉及多方面的因素的故障,主要涉及控制板上的问题,其原因比

  较复杂。实际上主回路在高电压、大电流工作,温度也比较高,故障的概率*高,据统计变频器主回路的故障,占整个故障的70%以上。对于控制板上的故障,一般用换件的方式解决。

  6、其他故障:

  (1)过热保护

  (2)漏电断路器:电机和机械设备已经可靠接地,漏电断路器的

  设定值是按工频漏电流的标准设定的。在变频调速系统中,会产生

  高频漏电流和工频漏电流两部分,造成不平衡分量加大,在变频器电源侧安装的漏电断路器会产生误动作。

  变频器回路中应选用中灵敏度(30~1000mA),延时型(动作时间在0.1~2s之间)的漏电断路器。必要时,加装隔离变压器、输入电抗器抑制谐波干扰,或降低变频器的载波频率,减小分布电容造成的干扰。

  (3)变频器的载波频率:

  变频器的载波频率是可调的,实际调整时,若载波频率设定不当造成变频器异常,损坏变频器。

  载波频率越高,变频器损耗越大,如果环境温度也高,变频器可能过热保护,严重时损坏变频器。

  载波频率较高时,变频器的输出波形好,但输出电压的变化率增大,当变频器和电机之间的电缆较长时,对地寄生电容以相应增大,对电机绝缘造成威胁。载波频率过低时,电机损耗增大,温度增高。不论载波频率过高或过低���都会有利有弊,在实际应用中予以综合考虑。

  (四)变频器故障判断及处理

  1、逆变功率模块的损坏

  1.1判断

  逆变功率模块主要有IGBT、IPM 等,检查外观是否已炸开,端子与相连印制板是否有烧蚀痕迹。用万用表查C-E、G-C、G-E 是否已通,或用万用表测P 对U、V、W 和N 对U、V、W 电阻是否有不一致,以此判断是哪一功率器件损坏。

  1.2 损坏的原因查找

  (1)器件本身质量不好。

  (2)外部负载有严重过电流、不平衡,电动机某相绕阻对地短路,有一相绕阻内部短路,负载堵转,相间击穿,输出电线有短路或对地短路。

  (3)负载上接了电容,或因布线不当对地电容太大,使功率管有冲击电流。

  (4)用户电网电压太高,或有较强的瞬间过电压,造成过压损坏。

  (5)机内功率开关管的过电压吸收电路有损坏,造成不能有效吸收过电压而使IGBT损坏。

  (6)滤波电容因日久老化,容量减少或内部电感变大,对母线的过压吸收能力下降,造成母线上过电压太高而损坏IGBT。正常运行时,母线上的过电压是逆变开关器件脉冲关断时,母线回路的电感储感应而来的。

  (7)IGBT或IPM功率器件的前级光电隔离器件因击穿导致功率器件也击穿,或因在印制板隔离器件部位有尘埃、潮湿造成打火击穿,导致IGBT、IPM损坏。

  (8)不适当的操作,或产品设计软件中有缺陷,在干扰和开机、关机等不稳定情况下引起上下两功率开关器件瞬间同时导通。

  (9)雷击、房屋漏水入侵,异物进入、检查人员误碰等意外。

  (10)经维修更换了滤波电容器,因该电容质量不好,或接到电容的线比原来长了,使电感量增加,造成母线过电压幅度明显升高。

  (11)前级整流桥损坏,由于主电源前级进入了交流电,造成IGBT、IPM损坏。

  (12)修理更换功率模块,因没有静电防护措施,在焊接操作时损坏了IGBT。或因修理中散热、紧固、绝缘等处理不好,导致短时使用而损坏。

  (13)并联使用IGBT,在更换时没有考虑型号、批号的一致性,导致各并联元件电流不均而损坏。

  (14)变频器内部保护电路(过电压、过电流保护)的某元件损坏,失去保护功能。

  (15)变频器内部某组电源,特别是IGBT驱动级+、-电源损坏,改变了输出值或两组电源间绝缘被击穿。

  1.3 更换

  只有查到损坏的根本原因,并首先消除再次损坏的可能,才能更换逆变模块,否则换上去的新模块会再损坏。

  (1)IGBT 同绝缘栅场效应管一样要避免静电损坏。在装配焊接中防止损坏的根本措施是,把要修理的机器、IGBT 模块、电烙铁、人、操作工作台垫板等全部用导线连接起来,使得在同一电场电位下进行操作,全部连接的公共点如能接地就更好。特别是电烙铁头上不能带有市电高电位,示波器电源要用隔离良好的变压器

  隔离。IGBT模块在未使用前要保持控制极G 与发射极E 接通,不得随意去掉该器件出厂前的防静电保护G-E 连通措施。

  (2)功率模块与散热器之间涂导热硅脂,保证涂层厚度0.1~0.25mm,接触面80%以上,紧固力矩按紧固螺钉大小施加(M4 13 kg·cm,M5 17 kg·cm,M6 22 kg·cm),以确保模块散热良好。

  (3)机器拆开时,要对被拆件、线头、零件做好笔记。再装配时处理好原装配上的各类技术措施,不得简化、省略。例如,输入的双绞线、各电极连接的电阻阻值、绝缘件、吸收板或吸收电容都要维持原样;要对作了修焊的驱动印制板进行清洁和防止爬电的涂漆处理,以及保证绝缘可靠,更不要少装和错装零部件。

  (4)并联模块要求型号、编号一致,在编号无法一致时,要确保被并联的全部模块性能相同。

  (5)对因炸机造成铜件的缺损,要把毛刺修圆砂光,避免因过电压发生**放电而再次损坏。

  1.4 更换模块后的通电

  经常会更换模块后,一通电又烧毁了。为防止此类事故,一般在变频器的直流主回路里串入一电阻,电阻阻值为1~2 k,功率50 W以上,由于电阻的限流作用,即使故障开机也不会损坏模块。空载时流过电阻的电流小,压降也小,可做空载检查。一般只要空载运行正常,去掉电阻大都会正常。

  2、整流桥的损坏

  2.1 判断

  用万用表电阻挡即可判断,对并联的整流桥要松开连接件,找到坏的二极管。

  2.2 损坏原因查找

  (1)器件本身质量不好。

  (2)后级电路、逆变功率开关器件损坏,导致整流桥流过短路电流而损坏。

  (3)电网电压太高,电网遇雷击和过电压浪涌。电网内阻小,过电压保护的压敏电阻已经烧毁不起作用,导致全部过压加到整流桥上。

  (4)变频器与电网的电源变压器太近,中间的线路阻抗很小,变频器没有安装直流电抗器和输入侧交流电抗器,使整流桥处于电容滤波的高幅度尖脉冲电流的冲击状态下,致使整流桥过早损坏。

  (5)输入缺相,使整流桥负担加重而损坏。

  2.3 更换

  (1)找到引起整流桥损坏的根本原因,并消除,防止换上新整流桥又发生损坏。

  (2)更换新整流桥,对焊接的整流桥需确保焊接可靠。确保与周边元件的电气**间距,用螺钉联接的要拧紧,防止接触电阻大而发热。与散热器有传导导热的,要求涂好硅脂降低热阻。

  (3)对并联整流桥要用同一型号、同一厂家的产品以避免电流不均匀而损坏

  3 、滤波电解电容器损坏

  3.1 判断

  出现外观炸开、铝壳鼓包、塑料外套管裂开,流出了电解液、保险阀开启或被压出,小型电容器顶部分瓣开裂,接线柱严重锈蚀,盖板变形、脱落,说明电解电容器已损坏。用万用表测量开路或短路,容量明显减小,漏电严重(用万用表测*终稳定后的阻值较小)。

  3.2 找出电容损坏原因

  (1)器件本身质量不好(漏电流大、损耗大、耐压不足、含有氯离子等杂质、结构不好、寿命短)。

  (2)滤波前的整流桥损坏,有交流电直接进入了电容。

  (3)分压电阻损坏,分压不均造成某电容首先击穿,随后发生相关其他电容也击穿。

  (4)电容安装**,如外包绝缘损坏,外壳连到了不应有的电位上,电气连接处和焊接处**,造成接触**发热而损坏。

  (5)散热环境不好,使电容温升太高,日久而损坏。

  3.3 电容的更换

  (1)更换滤波电解电容器*好选择与原来相同的型号,在一时不能获得相同的型号时,必须注意以下几点:耐压、漏电流、容量、外形尺寸、极性、安装方式应相同,并选用能承受较大纹波电流,长寿命的品种。

  (2)更换拆装过程中注意电气连接(螺钉联接和焊接)牢固可靠,正、负极不得接错,固定用卡箍要能牢固固定,并不得损坏电容器外绝缘包皮,分压电阻照原样接好,并测量一下电阻值,应使分压均匀。

  (3)已放置一年以上的电解电容器,应测量漏电流值,不得太大,装上前先行加直流电老化,直流电先加低一些,当漏电流减小时,再升高电压,*后在额定电压时,漏电流值不得超过标准值。

  (4)因电容器的尺寸不合适,而修理替换的电容器只能装在其他位置时,必须注意从逆变模块到电容的母线不能比原来的母线长,两根+、-母线包围的面积必须尽量小,*好用双绞线方式。这是因为电容连接母线延长或+、-母线包围面积大会造成母线电感增加,引起功率模块上的脉冲过电压上升,造成损坏功率模块或过电压吸收器件损坏。在不得已的情况下,另将高频高压的浪涌吸收电容器用短线加装到逆变模块上,帮助吸收母线的过电压,弥补因电容器连接母线延长带来的危害。

  4 、风机的损坏

  4.1 风机的损坏判断

  (1)测量风机电源电压是否正常,如风机电源不正常,首先要修好风机电源。

  (2)确认风机电源正常后风机如不转或慢转,则风机已损坏,需更换。

  4.2 损坏原因查找

  (1)风机本身质量不好,线包烧毁、局部短路,直至风机的电子线路损坏,或风机引线断路、机械卡死、含油轴承干涸、塑料老化变形卡死。

  (2)环境**,有水汽、结露、腐蚀性气体、脏物堵塞、温度太高使塑料变形。

  4.3 风机的更换

  (1)更换新风机*好选择原型号或比原型号性能优越的风机,同样尺寸的风机包含很多种风量和风压品种。

  (2)风机的拆卸有很多情况要牵动变频器内部机芯,在拆卸时要做好记录和标识,防止装回原样时发生错误。有的设计已充分考虑到更换方便性,此时要看清楚,不要盲目大拆、大动。

  (3)风机在安装螺钉时,力矩要合适,不要因过紧而使塑料件变形和断裂,也不能太松而因振动松脱。风机的风叶不得碰风罩,更不得装反风机。

  (4)选用风机时注意风机轴承是滚珠轴承的为好,含油轴承的机械寿命短。就单纯轴承寿命而言,使用滚珠轴承时风机寿命会高5~10 倍。

  (5)风机装在出风口承受高温气流,其风叶应用金属或耐温塑料制成,不得使用劣质塑料,以免变形。

  (6)电源连接要正确良好,转子风叶不得与导线相摩擦,装好后要通电试一下。

  (7)清理风道和散热片的堵塞物很重要,不少变频器因风道堵塞而发生过热保护或损坏。

  5、开关电源的损坏

  5.1 开关电源损坏的判断

  (1)有输入电压,而无开关电源输出电压,或输出电压明显不对。

  (2)开关电源的开关管、变压器印制板周边元件,特别是过电压吸收元件有外观上可见的烧黄、烧焦,用万用表测开关管等元件已损坏。

  (3)开关变压器漆包线长期在高温下使用,出现发黄、焦臭、变压器绕阻间有击穿、变压器绕阻特别是高压线包有断线、骨架有变形和跳弧痕迹。

  5.2 查找开关电源损坏原因

  (1)开关电源变压器本身漏感太大。运行时一次绕阻的漏感造成大能量的过电压,该能量被吸收的元件(阻容元件、稳压管、瞬时电压抑制二极管)吸收时发生严重过载,时间一长吸收的元件就损坏了。

  以上原因又会使开关电源效率下降、开关管和开关变压器发热严重,而且开关管上出现高的反峰电压,促使开关管损坏及变压器损坏,特别在密闭机箱里的变压器、开关管、吸收用电阻、稳压管或瞬时电压抑制二极管的温度会很高。

  (2)变压器导线因氧化、助焊剂腐蚀而断裂。

  (3)元器件本身寿命问题,特别是开关管和或开关集成电路因电流电压负担大,更易损坏。

  (4)环境恶劣,由灰尘、水汽等造成绝缘损坏。

  5.3 开关电源的修理

  (1)开关电源因局部高温已使印制板深度发黄碳化或印制线损坏时,印制板的绝缘和覆铜箔、导线已不能使用时,只能整体更换该印制板。

  (2)查出损坏的元件后更换新元件,元件型号应与原型号一致,在不能一致时,要确认元件的功率、开关频率、耐压以及尺寸上能否安装,并要与周边元件保持绝缘间距。

  ( 3)认为已修好后,应通电检查。通电时不应使整个变频器通电而只对有开关变压器的那一部分,即在开关变压器的电源侧通电,检查工作是否正常、二次电压是否正确,改变电源侧的电压在+15%~-20豫变动范围内,输出电压应基本不变。

  6、印制电路板的损坏

  6.1 印制电路板的损坏判断

  (1)排除了主回路器件的故障后,如还不能使变频器正常工作*为简单有效的判断是拆下印制板看一下正、反面有无明显的元件变色、印制线变色、局部烧毁。

  (2)一般变频器上的印制板主要有驱动板、主控板、显示板,根据变频器故障表现特征,使用换板方式判断哪块板有毛病。对其他印制板,如吸收板、GE 板、风机电源板等,因电路简单可用万用表迅速查出故障。

  (3)印制板在有电路图时按图检查各电源电压,用示波器检查各点波形,先从后级,逐渐往前级检查;在没有电路图时,采用比较法,对有几路相同的部分进行比较,将故障板与好板对照查出不同点,再作分析即可找到损坏的器件。

  6.2 印制板损坏原因

  (1)元器件本身质量和寿命造成损坏,特别是功率较大的器件,损坏的概率更大。

  (2)元器件因过热或过电压损坏,变压器断线,电解电容器干枯、漏电,电阻长期高温而变值。

  (3)因环境温度、湿度、水露、灰尘引起印制板腐蚀击穿绝缘漏电等损坏。

  (4)因模块损坏导致驱动印制板上的元件和印制线损坏。

  (5)因接插件接触**、单片机、存储器受干扰晶振失效。

  (6)原有程序因用户自行调乱,不能工作。

  6.3 印制板的维修

  (1)对印制板维修需有电路图、电源、万用表、示波器、全套焊接拆装工具,以及日积月累的经验,才会比较迅速地找到损坏之处。

  (2)印制板表面有防护漆等涂层,检测时要仔细用针状测笔接触到被测金属,防止误判。由于元件过热和过电压容易造成元件损坏,所以对于下列部位要求高度注意,首先检查;

  开关电源的开关管、开关变压器、过电压吸收元件、功率器件、脉冲变压器、高压隔离用的光耦合器、过电压吸收或缓冲吸收板及所属元件、充电电阻、场效应管或IGBT管、稳压管或稳压集成电路。

  (3)印制板的更换会因版本不同而带来麻烦,因此若确定要换板,就要看版号标识是否一致,如不一致而发生了障碍,就要向制造商了解清楚。

  (4)单片机编号不一样内部的程序就不一样,在使用中某些项目可能会表现不一样,因此,使用中如确认程序有问题,就应向制造商询问。

  (5)由于干扰会导致变频器工作不正常或发生保护。此时,应采取抗干扰措施,除了变频器整体上考虑抗干扰外(如加装输入/输出交流电抗器、无线电干扰抑制电抗器,输出线加磁环等),还可以在印制板的电源端加装由磁环和同相串绕的几匝导线构成的所谓共模抑制电抗器,对印制板上下位置作静电隔离屏蔽,以及对外部控制线用屏蔽线或用双绞线等措施。

  (6)印制板维修后要通电检查,此时不要直接给变频器的主回路通电,而要使用辅助电源对印制板加电,并用万用表检查各电压,用示波器观察波形,确认完全无误后才可接到主回路一起调试。

  (五)故障处理实例:

  根据故障现象分析可能出现的因素,采用逐步排除法进行操作。

  1、过电压故障:

  (1)过电压的原因:

  a、来自电源输入侧的过电压

  一般电源电压不会使变频器因过电压跳闸。电源输入侧的过电压主要是指电源侧的冲击过电压,如雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压等 。

  b、来自负载侧的过电压:

  由于某种原因使电动机处于再**电状态,负载的传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能 ,这些能量将会导致中间直流回路的电容器的电压上升产生过电压。其主要因素如下:

  (a)变频器减速时间参数设定相对较小及未使用变频器减速过电压自处理功能。

  (b)当电动机所传动的位能负载下放时,电动机将处于再**电制动状态。

  (c)变频器负载突降。

  (d)多个电机拖动同一个负载。

  (e)变频器中间直流回路电容容量下降 。

  (2)过电压处理对策:

  对于过电压故障的处理,关键一是中间直流回路多余能量如何及时处理;二是如何避免或减少多余能量向中间直流回路馈送,使其过电压的程度限定在允许的限值之内。下面是主要的对策:

  a、在电源输入侧增加吸收装置,减少过电压因素:

  对于电源输入侧有冲击过电压、雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压可能发生的情况下,可以采用在输入侧安装并联浪涌吸收装置或串联电抗器等方法加以解决。

  b、从变频器已设定的参数中寻找解决办法:

  变频器减速时间参数的设定不要太短;如果工艺流程对负载减速时间有限制,就要设定变频器失速自整定功能或先设定变频器不过压情况下可减至的频率值,暂缓后减速至零,减缓频率减少的速度。

  c、增加制动单元和制动电阻或回馈装置。

  D、采用在中间直流回路上增加适当电容的方法(超容电容制动)

  e、多台变频器共用直流母线的方法。

  

  2、过流故障

  现象:上电跳闸或熔断器熔断、起动过流过障。

  (1)上电跳闸或熔断器熔断:

  a、整流桥短路**次会炸。

  b、压敏电阻(浪涌吸收小电容短路)**次会冒烟。

  c、直流侧滤波电解电容短路,**次会炸。

  d、逆变桥功率器件

  同一相的两单元短路只有一单元,**次会炸。 不同相的2(3)单元短路。

  操作步骤:

  根据故障现象判定变频器主电路损坏。

  a、断开电源线和输出线

  b、不能再通电,打开盖板卸下控制板、驱动板,检察元件外观。

  c、测量整流桥二极管

  d、测量逆变桥功率器件

  (a)万用表黑色表笔接触直流母线的负极P(+),红色表笔依次接触R、S、T,记录万用表上的显示值;然后再把红色表笔接触N(-),黑色表笔依次接触R、S、T,记录万用表的显示值;六次显示值如果基本平衡,则表明变频器二极管整流或限流电阻无问题,反之相应位置的整流模块或限流电阻损坏。二极管正向电阻数百欧,反向为二极管反向电阻与(限流电阻+均压电阻和电解电容等效电阻并联)的并联值。

  (b) 红色表笔接触直流母线的负极P(+),黑色表笔依次接触U、V、W,记录万用表上的显示值;然后再把黑色表笔接触N(-),红色表笔依次接触U、V、W,记录万用表的显示值;六次显示值如果基本平衡,则表明变频器IGBT逆变模块无问题,反之相应位置的IGBT逆变模块损坏。实际上是在测量IGBT模块上的续流二极管,一般情况下,续流二极管无问题, IGBT模块是好的。如果无法判定,就用前述的方法测试。

  (c)也可在R\S\T或 U/V/W端子上测量,注意有的变频器输入端接有风机。

  (2)上电不跳闸或熔断器不熔断

  如果主回路无故障则

  a、检测回路过障。代换法

  b、驱动回路过障。用示波器测量输出波形(主电路不上电)

  c、负载太重或变频器设置不当,按下图步骤处理。

  d、电动机或外输出线有故障:

  操作步骤:

  a、断开电动机和变频器之间的连线

  b、空载启动变频器,并输出50Hz,测量输出电压是否正常?

  输出缺相:PWM脉冲缺相、逆变桥功率器件个别元件断路、

  


  3、过载故障

  变频器输出电流超过额定值,且持续流通时间超过规定的时间以上时,为了防止变频器器件、变频器与电动机之间的连接导线和电动机等损坏要停止运转。过载保护需要反时限特性,通常采用热继电器或者电子热保护。

  变频调速系统过载是由于负载的惯性过大或者由于负载过大使电动机堵转而引起的。变频调速系统的过载故障表现为电动机能够正常运行,运行电流超过额定值,但是超过的幅度不是太大,不足以形成较大的冲击电流而使过电流保护动作。

  1)、过载与过电流保护的区别

  ①保护对象不同。变频调速系统设置过电流保护的保护对象是变频器,而过载保护的保护对象则是电动机。

  ②电流的变化率不同。过载故障电流的变化率通常都比较小,也就是电流的增加是逐渐的,其时间量级为min。而过电流是突发性的,电流的变化率往往较大,其时间量级为μs或ms。

  ③过载保护具有反时限特性。变频调速系统设置的过载保护主要是防止电动机过热,具有反时限特性。

  2)、过载保护动作的原因

  ①电动机拖动的负载过重。电动机负载过重的主要特征是电动机发热,电动机的运行电流超过其额定值。

  ②电动机三相电压不平衡。当电动机电源端的三相电压不平衡时,将引起某相的运行电流过大,导致过载保护动作,其表现出的主要特征是电动机发热不均衡。

  ③误动作。变频器内部的电流检测部分发生故障,检测出的电流信号偏大,导致过载保护动作。

  4、过热故障

  变频器由于散热器过热而造成跳闸,为过热保护动作故障。

  (六)故障处理维修案例

  变频器无显示故障的维修

  例一:一台11KW

  故障现象:通电无显示故障

  故障分析:变频器高压直流供电LED灯亮,说明高压直流供电正常。检测低压直流供电都没有直流电压,这正是开关电源电路不工作的现象。开关电源电路不工作实际上就是开关管(K1317)不工作,检测直流电压没有送过来。查出是连接高压直流电端与脉冲变压器初级端之间降压电阻损坏开路。

  故障原因:降压电阻老化损坏开路,致使高压直流电未能加到脉冲变压器的初级绕组上。开关电源无法工作,整个变频器无低压直流供电,出现无显示故障。

  故障处理:更换降压电阻。

  例二:一台7。5KW

  故障现象:没有任何显示,黑屏

  故障分析:测量IGBT模块正常,拆开机器,发现电源电路有明显炸黑的痕迹,说明开关电源已经烧坏。测量开关管K1317损坏,Z1二极管IN4746开路,保护电阻R1,R8,1R/1/2W断路,LED灯也炸飞,只有UC3844正常。

  故障原因:由于器件老化造成。

  故障处理:更MOS管K1317,R1,R81R/1/2W,二极管IN4746,变频器恢复工作。

  例三:一台1。5KW

  故障现象:没有任何显示

  故障分析:变频器高压直流供正常,面板无任何显示,而且变频器控制电路上都没有一点电压,属于开关电源电路不正常工作。

  故障原因:变频器是由UC3844损坏后输出电流高电平,使开关管长期导通状态,长时间过流导致开关管损坏。

  故障处理:检测开关管K1317漏极上电压正常,测得控制极上无脉冲信号,而只有一直流电压。这说明UC3844输出信号不正常,经检查UC3844已经损坏,同时开关管K1317也损坏。更换已坏的无器件即可正常工作。

  例四:一台5。5KW

  故障现象:无显示

  故障分析:变频器通电后,面板无显示,但高压LED指示灯亮。检测变频器无低压直流供电,开关电源也正常,直流电路也没发现什么短路,开路,断路现象,那故障会出在那里,后来就用*笨的方法——替代法,把T1变压器替换一个新的变压器,上电测试还真的有直流电压了,这说明是T1变压器损坏。

  故障原因:由于变频器使用几年了,变压器老化损坏造成。

  故障处理:更换变压器即可

  例五:一台30KW

  故障现象:显示不正常。

  故障分析:变频器高压LED指示灯亮,主控板上的LED指示灯也亮,这说是变频器开关电源正常。主板和主控板上的直流电压也都正常如(5V、10V、15V、24V)都有。后来用示波器检测主控板,发现有一个芯片HC245有输入电压和信号,而无输出信号,可能就是它损坏

  故障原因:用户可能在使用变频器时,经常带电扒插操作面板,造成主控板上的芯片HC245损坏。

  故障处理:更换芯片HC245即可。

  变频器功率模块损坏的维修

  例一:一台5。5KW

  故障现象:静态测量逆变模块正常,整流模块损坏。

  故障分析:整流器损坏通常是由于直流负载过载,短路和元件老化引起。测量PN之间的反向电阻值,(红表笔接P,黑表笔接N),可以反映直流负载是否有过载短路现象。测出PN间电阻值150R,正常值应大于几十KR,说明直流负载有过载现象。逆变模块是正常的可以排除,检查滤波大电容,均压电阻正常,测制动开关元件损坏短路,拆下制动开关元件测PN间电阻值正常。

  故障原因:制动开关元器件的损坏可能是由于变频减速时间设定过短,制动过程中产生较大的制动电流而损坏。整流模块长期处于过载状况下工作而损坏。

  故障处理:更换制动开关元器件和整流模块。

  例二:一台11KW

  故障现象:静态测量逆变模块正常,整流模块损坏。

  故障分析:测量PN之间的反向电阻值正常。初步认定直流负载无过载、短路现象。在拆卸变频器时,发现主电路有过打火的痕迹,继而发现短接限流电阻的继电器触点打火后烧坏连接在一起,这可能就是整流器损坏的原因所在。

  故障原因:变频器通电瞬间,充电电流经限流电阻限值后对滤波电容充电,当PN间电压升到接近额定值时,继电器动作,短接限流电阻(俗称软启电阻)。因继电器是常开触点,由于损坏而触点始终闭合,短接了限流电阻,导致整流器损坏。

  故障处理:更换继电器,整流模块即可。

  例三:一台22KW

  故障现象:逆变模块正常,整流模块损坏,运行中报欠压故障。

  故障分析:打开机器在主电路发现异常,整流模块的三相输入端的V 相有打火的痕迹;后来通电变频器在轻负载运行下正常,当负载加到满载时运行一会就报欠压。初步认为整流模块自然老化损坏,(已经用三年多)

  故障原因:由于变频器不断的启动和停止,加之电网电压的不稳定或电压过高造成整流模块软击穿(就是处于半导通状态,没有完全坏,低电流下还可运行)。

  故障处理:更换整流模块

  例四:一台2。2KW

  故障现象:整流模块正常,逆变模块损坏,报软件过流故障。

  故障分析:拆下机器主板先测验驱动电路,在驱动电路上未发现异常。给直流信号,检测驱支信号,发现有一路驱动输出无负压值。测量波形幅真明显大于其它五路波形。检测负压上的滤波电容正常,检测稳压二极管Z2损坏。

  故障原因:IGBT因驱动信号电压过高而损坏。

  故障处理:更换稳压二极管。

  例五:一台7。5KW

  故障现象:整流模块正常,逆变模块损坏,报过流故障。

  故障分析:打开变频器,变频器内部堆积了厚厚的灰尘,还有一些油污,变频器输出端不有明显的打火过的痕迹。清洗后检查没有什么异常。可以认定是变频器输入端打火产生电流所致(由于变频器的绝缘性降低了,所以通电就会打火拉弧)。

  故障原因:变频器是电子产品需要维护保养和定期检查维修,这对减少变频器故障和延长变频寿命是非常重要的。国内很多用户对这一点还做得不够,直到变频器出现故障到维修还是没有这个观念。

  故障处理:清洗变频器内的灰尘,更换IGBT模块。

  通过面板显示故障来维修变频器

  例一:一台1。5KW

  故障现象:显示OCU(过流)

  故障分析:给变频器通入直流测试电源后,显示过流故障OCU,(这是我们公司变频器比较常见的故障),认为是电流检测保护电路有问题,对电流保护检测电路进行**的测量,并没有发现任何不正常的现象。再次通电还是显示这样的故障,奇怪的是这个故障可以复位,这个现象提醒了我,根据经验分析,更换驱动电路内的滤波电容应该会有所收获。因为平时修理旧变频器时,都必须将驱动电路的滤波电容(一般是贴片电容)更换新电容,因为这些电容容易老化。把全部的电容更换下后,上电运行正常。

  故障原因:这台机器主要是由于驱动电路的滤波电容器老化引起OCU故障。

  故障处理:更换驱动电路的所有滤波电容,上电变频器恢复正常。

  例二:15KW

  故障现象:显示OCU1软件过流

  故障分析:静态检测变频器整流模块和逆变模块正常。上直流电压测试,变频器显示OCU1过电流故障。检查电流检测保护电路没有问题,经过一些处理后还是显示那个故障。考虑到逆变频电路对电流的检测有关系。把逆变模块的三相输出端U 、V 、W断开,然后给变频器通电源,结果显示正常了,把逆变模块拆下来用电容表测量,发现模块由于老化穿透电流过大,这就是出现OCU1软件过流的原因。

  故障原因:变频器为什么会在静态下用万用表测试各阻值正常呢?由于开关元件各极之间的正反向电阻只能反映开关元器件部分情况的正常与否,而不是全部。也就是说某开关元器件测出的正反向电阻值在正常范围内也未必就是好的。必须用到示波器,电容表来测量。

  故障处理:更换逆变模块。

  例��:37KW

  故障现象:显示POFF(欠压故障)

  故障分析:变频器接入电源,操作面板显示POFF(欠压故障)。测量电源电压三相电压真正常而且平衡,测高压直流供电PN之间电压有些偏低。变频器显示低电压保护确定是由于变频器的高压直流供电低于规定低压限值。检查整流模块正常,检查发现变频器电源三个电源输入接线端R、S、T与整流模块的R、S、T中T相端之间由于接触**引起打火而使连接线烧断。相当于两相380电源输入,致使PN之间的直流电压偏低。

  故障原因:由于电源电缆与变频器电源输入端松动,导致发热,打火,烧断线。造成一相没有电源输入,相当只有两直供电,所以会显示POFF(欠压故障)。

  故障处理:把连线接好后,变频器就正常。

  例四:7。5KW

  故障现象:显示POFF(欠压故障)

  故障分析:接入直流电源电压,面板上没有显示POFF(欠压故障),只有上交流测试了,测量三相相正常,直流母线电压也正常。这属于一种假欠压故障,问题可能出在板上的电压检测保护电路。首先检查电压取样电阻,测量三个电阻基本上未变化,查一个C46电容有较严重的漏电现象。

  故障原因:变频器采用了电阻分压式,C46并联在R36上,电容在这里主要是起缓冲变化作用,由于电容老化有漏电现象,这就相当于给电阻再并联了一个电阻,使取样电压减小,出现了欠压故障。

  故障处理:更换贴片电容就行了。

  例五:55KW

  故障现象:运行变频器报“OUS”软件过压

  故障分析:用万用表二极管档,测量变频器整流电路和逆变电路没有问题,直流母线电压也正常,说明故障出在功率板上,把功率板拆下来,用小直流测试,运行就报“OUS”,说明我的认定没错。

  故障原因:取下功率板目测到有一个驱动电阻R96(12R/1W)有被烧焦的痕迹,用万表测量这个电阻断路,然后检测快恢二极管“DV45VH10C”也有断路现象,进一步测量快恢二极管附近电路,发现一个贴片电容C208(0。01UF)有断路,取下贴电容,断路现象就没有了。说明是这个电容老化了,所以才会造成这种故障。

  故障处理:更换贴片电容,机器运行正常。

  例六:一台75KW的变频器

  故障现象:上电就报欠压“POFF”,上电测试时,发现接触器吸合后有“吱吱声”,供交流风扇的变压器无输出损坏,二个220V的风扇也不转。

  故障原因:经检查,故障是由于交流风扇老化短路,造成变频器压烧坏。拆下风扇发现有很多油渍和灰尘,造成风扇内部电路短路而损坏。

  处理办法:更换变压器和风扇,OK!

  建议:改善变频器的工作环境很重要!很多设备只要用心去保养就没那么多故障了.

  例七:一台45KW变频器故障现象:上电无显示:   故障分析:打开变频器发现烧坏一只保险丝,IGBT模块还好保住了.原以为是雷击打坏,后更换一个保险丝,上电测试,听到接触器吸合后有吱吱声,变频器还是没有显示. 故障原因:就是因为接触器里面灰尘过多,造成触点接触**。保险丝肯定也是由于接触器接触**、接触面积不够而烧坏(保险丝是接在接触器输出的)。处理方法:拆开接触器,把线圈,接触点,磁芯的灰尘清理干净,用细沙纸打磨一下触点,做完这些步骤就OK!又是一个好的接触器。建议:很多技术员在修理时,就是直接更换接触器,这样多浪费呀! 例八:一台55KW的变频器故障现象:上电运行变频器不报故障,有频率显示,便无输出. 故障分析:用户拿我们的机器做实验给弄坏了,三个IGBT逆变管全部烧坏。用户从我们代理商那里买了一台55KW的变频器,拉回家后,用他们自己开发出来的软件替换我们公司的软件做实验。给变频器上电做测试,不带电机还可以,能运行起来。可接上电机带负载时,按运行键频率走动,就是没有输出,电机也不转,而且也不报故障保护。*后停电用万用表测量变频器主电路,三个IGBT静态阻值全部直通。驱到电路的7、5V稳压管也直通。就这样一台好好的机器给折腾完了。建议:变频器是比较容易损坏的,所以在没有足够把握时,不要轻易做实验.

  (七)变频器其它故障判断

  (1)整流模块损坏

  一般是由于电网电压或内部短路引起。在排除内部短路情况下,更换整流桥。在现场处理故障时,应重点检查用户电网情况,如电网电压,有无电焊机等对电网有污染的设备等。

  (2)逆变模块损坏

  一般是由于电机或电缆损坏及驱动电路故障引起。在修复驱动电路之后,测驱动波形良好状态下,更换模块。在现场服务中更换驱动板之后,还必须注意检查马达及连接电缆。在确定无任何故障下,运行变频器。

  (3)上电无显示

  一般是由于开关电源损坏或软充电电路损坏使直流电路无直流电引起,如启动电阻损坏,也有可能是面板损坏。

  (4)上电后显示过电压或欠电压

  一般由于输入缺相,电路老化及电路板受潮引起。找出其电压检测电路及检测点,更换损坏的器件。

  (5)上电后显示过电流或接地短路

  一般是由于电流检测电路损坏。如霍尔元件、运放等。

  (6)启动显示过电流

  一般是由于驱动电路或逆变模块损坏引起。

  (7)空载输出电压正常,带载后显示过载或过电流

  该种情况一般是由于参数设置不当或驱动电路老化,模块损伤引起。