变频器常见故障的维修

变频器常见故障的维修

闫晓伟

河南中烟工业有限责任公司，河南 郑州 450000

摘要：随着工业自动化的不断发展，变频器的应用已经深入到各行各业，变频器的技术也越来越完善和成熟，其功能越来越强大，其可靠性也在不断提高。但如果使用不当、操作不当、维护不及时，就会出现故障或停机运行情况，从而缩短设备的使用寿命。通常变频器在正常使用5-8年后进入高频故障期，经常发生元器件故障、频繁保护动作等情况，严重影响变频器的正常工作。因此，日常的维护工作尤为重要。

关键词：变频器；常见故障；维修；措施

引言

近年来，各行各业的企业和工厂的自动化发展越来越明显。自动控制和运行离不开变频器的配合。当越来越多的工业企业将变频器引入到生产过程中，变频器的故障也越来越多。因此，为了充分发挥变频器的作用，提高工业生产效率，有必要了解变频器的结构，处理日常故障，并采取更好的维护和检查措施对变频器进行维护。

1 变频器的含义与基本结构

1.1 变频器的含义

变频器是一种利用微电子技术和变频技术发挥功率半导体器件的开关作用，通过改变电机工作频率来控制交流电机的功率控制装置。变频器主要通过开启内部IGBT来调节输出电源的电压和频率。它可以改变应用于交流电动机的电源的频率和电压值。当有特殊的操作要求时，需要CPU和相应的电路来计算转矩。变频器由整流器、滤波器、逆变电流和制动单元、驱动单元、检测单元等微处理单元组成。因此，除了主调节功能外，还具有节能、过流、过压、过载保护等功能，已得到广泛应用。

1.2 变频器的基本结构

变频器的基本结构包括四个主要部分:主电路、控制电路、操作显示电路和保护电路。各部分在变频器的工作中发挥各自的作用，减少故障损失，具体工作结构如下:

首先，主电路将电流分为工频电源整流电路、直流中间电路和逆变电路三个工作环节，以限制电路、滤波电路和制动电阻、保护电路、光电隔离电路、电流和电压变频输出;其次，通过检测电路的电流、电压和温度，对主控电路进行系统控制和信号处理，并通过数据通信、调速和操作指令对电路进行保护。这里的电路保护主要包括混频器、电机和系统的保护。第三，通过对显示电路操作、参数设置和故障显示的操作，发现和处理混频器故障，最后与外部控制信号、操作操作、操作指令、频率指令和程序指令进行通信，最终完成混频器内部整个结构的操作和连接。

2 变频器电路部分常见故障原因及分析

2.1 变频器主回路常见故障

变频器主电路主要由三相或单相整流桥、平滑电容、滤波电容、IPM逆变桥、限流电阻、接触器等组成。许多常见的故障都是由电容故障引起的。电解电容两端的直流电压及其内部温度决定了电解电容的寿命。变频器在电路设计中已经选择了电容器的类型，因此，内部温度对电解电容器的寿命起着决定性的作用。电解电容的好坏将直接影响变频器的寿命，一般温度为每10℃。电容器的寿命将被缩短一半。因此，在安装变频器时，一方面要考虑适当的环境温度，另一方面可以采用功率因数提高的交流或直流电抗器，这样可以减少脉动电流，延长电解电容的寿命。

2.2 主回路典型故障分析故障现象

当变频器加速，减速或正常运行时，会发生过电流跳闸。首先，应区分是由负载还是由变频器引起的。如果是变频器故障，则可以通过历史记录查询跳闸时的电流，该电流超过了变频器的额定电流或电子热继电器的设定值以及三相电压。当负载和负载电流达到平衡时，应考虑是否存在过载或突然变化，例如电机堵转等。当负载惯量较大时，可以适当延长加速时间，并且该过程不会损坏频率 转换器本身。

如果变频器脱扣电流在变频器额定电流或电子热继电器整定范围内，则可判定IPM模块或相关部件故障。首先，我们可以通过测量变频器主电路输出端u、V、W与直流端P、n端子之间的正、逆电阻来判断IPM模块是否损坏。如果模块没有损坏，则说明驱动电路有问题。若IPM模块过流或减速时变频器短路接地跳闸，一般是变频器上半桥模块或其驱动电路故障;当IPM模块在加速过程中出现过流时，是下半桥模块或其驱动电路的故障。造成这些故障的原因多为外部灰尘进入变频器或环境潮湿所致。

2.3 外界因素对变频器的影响

周围有干扰源，它们会通过辐射或电源线侵入变频器内部，造成控制回路误动作，导致异常工作或停机，严重时甚至损坏变频器。提高变频器本身的抗干扰能力固然重要，但由于设备成本的原因，采取噪声抑制措施消除干扰源更为合理和必要。可采取以下措施：变频器周围所有继电器和接触器的控制线圈均需安装，以防止吸收装置的冲击电压，如RC吸收器；尽量缩短控制回路的接线距离，使其与正线分开；规定使用屏蔽线的方式相同，如果线路较长，应采用合理的继电器方式；变频器接地，不能与焊接、电源接地一起使用；变频器输入端安装噪声滤波器，避免电源进线的干扰。

3 变频器常见故障防范措施

3.1 变频器在安装环境上的防范措施

为防止振动环境，为避免冲击大的场合，例如在一些大型工厂和矿山附近，可以采用橡胶，固定件和减振配件等具体的防护措施；在某些潮湿和腐蚀性环境中，必须密封并防止电气部件生锈，接触不良以及由于绝缘减少而引起的短路。因此，请尝试将它们安装在阴凉处或避免阳光直射，并避免使用各种会产生高温的来源，例如外部空调。另外，必须定期检查变频器，以查看变频器的空气过滤器和冷却风扇是否正常工作。我们还应尽量避免过高的感冒。我们知道，在某些地区和特殊环境中，高低温会导致微处理器由于温度低而无法正常工作。

3.2 变频器在电源系统的措施

变频器最好能有独立的线路，这主要是为了确保变频器在掉电状态下造成的损坏，在瞬时掉电需要继续运行的场合，要满足负载电动机的速比。如果变频器和外部控制回路在电源切断后采用瞬时停止补偿，则在电压恢复正常后，可以通过速度跟踪和速度电机检测来防止过电流，从而自动切换到变频器供应设备。通常的处理措施是：现在非常常见的是使用专用变压器为变频器供电，并使用专用变压器为变频器供电。这主要是为了保护变频器，可以在变频器的输入侧安装一个滤波电抗器或几个整流桥电路，以减少高阶谐波分量，在将电容器连接到电容器之前，必须将电感器串联。降低谐波分量，应合理分析电感器以避免LC振荡。

3.3 防范电压冲击尖峰措施

通常，变频器的输入电压不高于变频器主电路中的最大允许电压。国外现在开始制造一种吸收网，增加了一个控制件，不像单个抵抗器那样抵抗冲击，并且该抵抗器的使用寿命不长。此原理类似于真空断路器的使用，RC浪涌吸收器类似于形成冲击的RC浪涌吸收器，但是RC浪涌吸收器仅是一种机械电阻装置，不能人为地检测和控制冲击，如果在变压器的初级侧有一个真空断路器，我们可以在真空断路器移动之前断开转换器的连接。应采取以下措施：尽可能缩短变频器与电动机之间的距离：采用通过阻断二极管吸收浪涌电压的装置来处理变频器的输出电压。

4 结语

总之，变频器在工业生产中起着非常重要的作用，一方面可以减少对电网的冲击，另一方面可以控制电动机的起动电流，充分降低起动电流，从而降低电动机的维护成本。第三，可以减少机械传动部件的磨损，从而降低采购成本，提高系统的稳定性。但它的作用不仅取决于自身技术的优越性，更取决于我们日常维护和故障率的降低。因此，加强变频器的日常维护和故障预防，是发挥其最大作用的必要和关键。

参考文献：

[1]赵建刚,曹琪.谈PLC/变频器故障诊断与维修[J].科技创新导报,2019,16(35):70+72.

[2]赵志刚,刘永吉.风机发电系统中变频器的故障诊断研究[J].科学技术创新,2018(36):195-196