1、 變頻器故障與預防變頻器故障與預防 2015年年9月月10日日 變頻器是一個電源設備，變頻器具有良好的調速性能，啟動性能好，控制精度高。在電廠中風機、水泵等設備廣泛地采用了變頻技術。但隨著使用量的增加，變頻器的故障也逐漸凸顯和暴露。 根據對變頻器實際故障發(fā)生次數和停機時間統(tǒng)計，主電路的故障率占60%以上；運行參數設定不當導致的故障占20%左右；控制電路板出現的故障占15%；操作失誤和外部異常引起的故障占5%。變頻器故障變頻器故障變頻器外部故障變頻器外部故障變頻器內部故障變頻器內部故障變頻器輕故障變頻器輕故障變頻器重故障變頻器重故障按變頻器的故障類型按變頻器的故障類型按變頻器的故障程度按變頻器的

2、故障程度外部故障外部故障安裝環(huán)境安裝環(huán)境電磁干擾電磁干擾電源異常電源異常 某電廠輸煤皮帶電機變頻器安裝于輸煤段下部的操作室內，煤粉彌漫，導致變頻小間內粉塵較大，曾多次發(fā)生變頻器故障。在對操作室進行密封和加裝冷卻設施后，變頻器故障才得以控制。 安裝環(huán)境安裝環(huán)境 變頻器集成度高，整體結構緊湊，自身散熱量較大，因此對安變頻器集成度高，整體結構緊湊，自身散熱量較大，因此對安裝環(huán)境的溫度、濕度和粉塵含量要求高。高溫條件下可以使電子設裝環(huán)境的溫度、濕度和粉塵含量要求高。高溫條件下可以使電子設備加速老化，縮減變頻器的使用壽命，也有可能使接線因臟污而發(fā)備加速老化，縮減變頻器的使用壽命，也有可能使接線因臟污而發(fā)

3、生短路現象，直接燒壞變頻器的電子元件。潮濕、腐蝕性氣體及其生短路現象，直接燒壞變頻器的電子元件。潮濕、腐蝕性氣體及其灰塵等會造成電子器件生銹，接觸不良、絕緣降低而形成短路。如灰塵等會造成電子器件生銹，接觸不良、絕緣降低而形成短路。如果變頻器所處環(huán)境的制冷、通風效果不良，易發(fā)生過熱保護跳停，果變頻器所處環(huán)境的制冷、通風效果不良，易發(fā)生過熱保護跳停，影響變頻器的使用。影響變頻器的使用。 變頻器在安裝及使用時必須變頻器在安裝及使用時必須為變頻器提供一個好的運行環(huán)境。為變頻器提供一個好的運行環(huán)境。要注意保持變頻器周圍環(huán)境清潔、要注意保持變頻器周圍環(huán)境清潔、干燥，嚴禁在變頻器附近放置雜干燥，嚴禁在變頻器

4、附近放置雜物。原則上周圍物體間隔不小于物。原則上周圍物體間隔不小于100mm100mm，不宜受陽光直射或靠近，不宜受陽光直射或靠近發(fā)熱體。環(huán)境發(fā)熱體。環(huán)境溫度溫度和和濕度濕度不宜超不宜超限，防止水或水蒸氣進入變頻器限，防止水或水蒸氣進入變頻器內。變頻器安裝平面宜高出地面內。變頻器安裝平面宜高出地面800mm800mm。在粉塵大的場合要有防。在粉塵大的場合要有防塵措施，必要時設置單獨的變頻塵措施，必要時設置單獨的變頻器小間，做好防塵措施并器小間，做好防塵措施并加裝空加裝空調調進行冷卻。進行冷卻。安裝環(huán)境安裝環(huán)境電磁干擾電磁干擾 對于所有的電子元件來說，外部的電磁波干擾對于本身工作的正確性是巨大的

5、考驗。如果變頻器工作的環(huán)境中具有電磁干擾，它就會通過電源或者是導線傳輸到變頻器的內部，從而引起內部控制回路的異常動作。另一方面，電源中的諧波干擾主要通過變頻器的供電電源干擾變頻器。電源中存在大量諧波源，如各種整流設備、交直流互換設備、電子電壓調整設備、非線性負載及照明設備等。這些負荷都使電源中的電壓、電流產生波形畸變，從而對電源中其他設備產生危害的干擾。變頻器的供電電源受到來自被污染的交流電網的干擾后，若不加以處理，就會通過電網電源電路干擾變頻器。供電電源對變頻器的干擾主要有過壓、欠壓、瞬時掉電、浪涌、跌落、尖峰電壓脈沖、射頻干擾。其次，共模干擾通過變頻器的控制信號線也會干擾變頻器的正常工作。

6、 某電廠鍋爐一次風機變頻器連續(xù)兩次跳閘。變頻器均顯示“C1單元驅動故障”。初步分析原因為單元模塊故障。廠家技術人員在低壓模式下對變頻器單元單體波形進行了測試，結果測試波形未見異常。但對該單元進行結構及布線檢查時發(fā)現單元控制板及驅動板間連接線纜與輸出母排間距非常近。由此產生的系統(tǒng)干擾引發(fā)模塊驅動故障。電磁干擾電磁干擾 加大控制電纜與干擾源電纜的距離，達到導體直徑40倍以上時，干擾程度就不大明顯。在兩電纜間設置屏蔽導體，再將屏蔽導體接地。敷設的路線越短，抗干擾效果越好。對繼電器采用并聯觸點或鍍金觸點繼電器或選用密封式繼電器。對電纜應定期做擰緊加固處理。變頻器的控制電源由獨立系統(tǒng)供電，在控制電源的輸

7、入側裝設線路濾波器或隔離變壓器，且屏蔽接地。電磁干擾電磁干擾 表現形式主是要輸入電源缺相、過壓、欠壓或掉電。有時也會因為同一供電系統(tǒng)內出現對地短路或相間短路。由于變頻器一次側真空斷路器通斷時會產生操作沖擊過電壓。為了避免瞬間的沖擊電壓超過變頻器正常工作時所能承受的最大額定電壓而造成變頻器的損壞，通常在變頻器的電源輸入端加上壓敏電阻等設備來吸收過高的電壓，從而保護變頻器不因電壓過高而擊穿損壞。有時系統(tǒng)內頻率的波動，如啟動變頻器附近較大功率的設備時，也會引發(fā)變頻器的不正常運行。 電源異常電源異常 某電廠變頻器在短期內連續(xù)燒毀三臺，故障都是變頻器控制的變壓器燒毀導致主板等部件損壞。據調查得知該電源系

8、統(tǒng)電壓有時高達480V，遠超過變頻器說明書中規(guī)定的+10%的電壓上限，使絕緣裕度較小的控制變壓器燒毀。這是一個變頻器由于過壓而損壞的曲型事例。電源異常電源異常 當輸入電壓超過正常范圍，一般發(fā)生在節(jié)假日。由于負載較輕，電壓升高或降低而線路出現故障，此時最好斷開電源，檢查、處理。為防止電源波動的影響，通常將為變頻器提供的電源獨立，從而減少相互之間的影響。電源異常電源異常過流故障過流故障過壓故障過壓故障單元模塊故障過熱故障過熱故障欠壓故障欠壓故障參數設置參數設置內部故障內部故障確認電機參數，變頻器在參數中設定電機的功率、電流、電壓、轉速、最大頻率等信息。變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉距控制、P

9、ID控制或其它方式。采取控制方式后，一般要根據控制精度，需要進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。參數設置故障參數設置故障 變頻器的參數設置非常重要，如果參數設置不正確，會導致變頻器不能正常工作。在正確使用變頻器之前，要對變頻器參數時從以下幾個方面進行：設定變頻器的啟動方式，一般變頻器在出廠時設定從面板啟動，用戶可以根據實際情況選擇啟動方式，可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。 給定信號的選擇，一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式，面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定，當然對于變頻器的頻率給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式之和。 正確設置以上參數之后，變頻器基本上能正常工作，如要獲得更好的

10、控制效果則只能根據實際情況修改相關參數。參數設置故障參數設置故障 一旦發(fā)生了參數設置類故障后，變頻器都不能正常運行，一般可根據說明書進行修改參數。如果以上不行，最好是能夠把所有參數恢復出廠值，然后按上述步驟重新設置，對于不同廠家或型號的變頻器其參數恢復方式也不相同。 參數設置故障參數設置故障(1) 重新啟動時，一升速就跳閘。這是過電流十分嚴重的現象。主要原因有:負載短路、機械部位有卡住、逆變模塊損壞、電動機的轉矩過小等現象引起。 (2) 上電就跳，這種現象一般不能復位，主要原因有:模塊壞、驅動電路壞、電流檢測電路壞。 (3) 重新啟動時并不立即跳閘而是在加速時跳閘，主要原因有:加速時間設置太短

11、、電流上限設置太小、轉矩補償(V/F)設定較高。過流故障過流故障過流是變頻器報警最為頻繁的現象。過流故障現象： 過流故障可分為變頻器在加速、減速用勻速過程中的過電流。這時一般可通過延長加減速時間、減少負荷的突變、外加能耗制動元件、進行負荷分配設計、對線路進行檢查。如果斷開負載，變頻器還是過流故障，說明變頻器逆變電路已經損壞。如果無這些現象，可以斷開輸出側的電流互感器和直流側的電流檢測點，復位后運行，看是否出現過流現象。過流故障過流故障 1、變頻器輸出短路。2、功率單元內IGBT被擊穿。3、驅動檢測電路損壞。4、檢測電路被干擾。IGBT過流故障的原因及解決辦法過流故障的原因及解決辦法 IGBT是

12、高壓變頻器中最關鍵的功率器件，IGBT作為一種大功率的復合器件，存在著過流時可能發(fā)生鎖定現象而造成損壞的問題。為了提高系統(tǒng)的可靠性，采取了一些措施防止因過流而損壞。通常引起IGBT過流故障的原因有以下幾種： 檢測方法是根據監(jiān)控界面顯示的故障定位找到對應的模塊，拆開檢查IGBT是否損壞，判斷的方法是找到功率單元內部直流母線的正極與負極 ，將萬用表進行檢查判斷。IGBT的故障判斷的故障判斷 過載故障包括變頻過載和電機過載。其可能是加速時過載故障包括變頻過載和電機過載。其可能是加速時間太短，直流制動量過大、電網電壓太低、負載過重等原間太短，直流制動量過大、電網電壓太低、負載過重等原因引起的。一般可通

13、過延長加速時間、延長制動時間、檢因引起的。一般可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網電壓等。負載過重，所選的電機和變頻器不能拖動查電網電壓等。負載過重，所選的電機和變頻器不能拖動該負載，也可能是由于機械潤滑不好引起。如前者則必須該負載，也可能是由于機械潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機和變頻器；如后者則要對生產機械進行更換大功率的電機和變頻器；如后者則要對生產機械進行檢修。檢修。過載故障過載故障 變頻器的過電壓主要表現在直流母線的電壓上。正常情況下，變頻變頻器的過電壓主要表現在直流母線的電壓上。正常情況下，變頻器直流電為三相全波整流后的平均值。在過電壓發(fā)生時，直流母線的儲器直流電為

14、三相全波整流后的平均值。在過電壓發(fā)生時，直流母線的儲能電容將被充電，當電壓升至能電容將被充電，當電壓升至750V左右時，變頻器過電壓保護就會動作。左右時，變頻器過電壓保護就會動作。因此，變頻器來說，都有一個正常的工作電壓范圍，當電壓超過這個范因此，變頻器來說，都有一個正常的工作電壓范圍，當電壓超過這個范圍時很可能損壞變頻器。常見的過電壓有兩類。一是輸入交流電源過壓。圍時很可能損壞變頻器。常見的過電壓有兩類。一是輸入交流電源過壓。這種情況是指輸入電壓超過正常范圍。二是發(fā)電類過電壓。這種情況出這種情況是指輸入電壓超過正常范圍。二是發(fā)電類過電壓。這種情況出現的概率較高，主要是電機的同步轉速比實際轉速

15、還高，使電動機處于現的概率較高，主要是電機的同步轉速比實際轉速還高，使電動機處于發(fā)電狀態(tài)。一般是出現在停機的時候，其主要原因是減速時間太短或制發(fā)電狀態(tài)。一般是出現在停機的時候，其主要原因是減速時間太短或制動電阻及制動單元有問題。這是因為變頻器在減速時，電動機轉子繞組動電阻及制動單元有問題。這是因為變頻器在減速時，電動機轉子繞組切割旋轉磁場的速度加快，轉子的電動勢和電流增大，使電機處于發(fā)電切割旋轉磁場的速度加快，轉子的電動勢和電流增大，使電機處于發(fā)電狀態(tài)，回饋的能量通過逆變環(huán)節(jié)中與大功率開關管并聯的二極管流向直狀態(tài)，回饋的能量通過逆變環(huán)節(jié)中與大功率開關管并聯的二極管流向直流環(huán)節(jié)，使直流母線電壓升

16、高所致。流環(huán)節(jié)，使直流母線電壓升高所致。過電壓故障過電壓故障 過熱故障的原因主要是由于環(huán)境溫度的升高，風機散熱口堵塞，還有就是冷卻風機損壞，溫度檢測裝置發(fā)生故障產生異常判斷等。為了避免過熱故障的產生，在實際生產中要定期檢查風機散熱口是否通暢，溫度檢測裝置是否正常。冷卻裝置是否能夠正常工作等。過熱故障過熱故障 變頻器的欠壓故障就是給變頻器提供電源的電壓突然降低或者是缺相。如果電網的電能質量不好，會產生瞬間電壓降低的現象，這勢必會造成直流母線電壓過低。為了解決變頻器欠壓故障可以設置變頻器的自啟動功能，即當電網的電壓突然降低至變頻器停止工作，當電網恢復正常之后，變頻器再重新啟動。欠壓故障欠壓故障一般

17、故障表現為單元輸出過流或單元外部出現短路情況。這時要查看負載有無故障，參數設置是否合理。若IGBT損壞。應檢查I G B T ， 更 換 損 壞 的 器 件 。若IGBT與單元驅動板之間的接線錯誤或者松動。應檢查接線，確保接線正確無誤，牢固可靠。若單元驅動板上的輸入電源電壓低于12V。應檢查測試單元控制板 上 的 輸 出 ， 做 相 應 處 理 。單元驅動故障單元驅動故障光纖通信故障光纖通信故障 控制通信異常故障通常光纖通信造成的，一般由以下幾種情況：1）光纖連接部位接觸不良或光纖頭脫落。2）光纖信號發(fā)送/接收器內部堆積灰塵。3）光纖折斷。4）光纖通信控制板損壞。 在出現光纖故障的情況下，首先

18、需要判斷是功率單元故障還是控制器側出現故障，可以通過對調光纖的方法進行判斷。 單元輸入缺相單元輸入缺相 一般為單元輸出過流導致輸入電流超過熔斷器的正常工作一般為單元輸出過流導致輸入電流超過熔斷器的正常工作值而熔斷。應查看負載有無故障，參數設置是否合理。值而熔斷。應查看負載有無故障，參數設置是否合理。單元過熱單元過熱 一般故障原因為濾網堵塞造成通風不暢，單元柜上的風機故障，一般故障原因為濾網堵塞造成通風不暢，單元柜上的風機故障，影響功率單元的散熱，若溫度開關上的輸出信號線與單元控制板影響功率單元的散熱，若溫度開關上的輸出信號線與單元控制板的連接端子松動，或未插好。則應檢查并確認連接穩(wěn)固。的連接端

19、子松動，或未插好。則應檢查并確認連接穩(wěn)固。單元模塊故障單元模塊故障 變頻器整流塊均以二極管整流為主，目前部分整流塊采用晶閘管的整流方式（調壓調頻型變頻器）。中、大功率普通變頻器整流模塊一般為三相全波整流，承擔著變頻器所有輸出電能的整流，易過熱，也易擊穿，其損壞后一般會出現變頻器不能送電、保險熔斷等現象，三相輸入或輸出端呈低阻值（正常時其阻值達到兆歐以上）或短路。在更換整流塊時，要求其在與散熱片接觸面上均勻地涂上一層傳熱性能良好的硅導熱膏，再緊固螺絲。整流塊的損壞整流塊的損壞 導致變頻器充電電阻、電容損壞原因一般是：如主回路接觸器吸合不好時；或充電電流太大而燒壞電阻；或由于重載啟動時，主回路通電

20、和 RUN信號同時接通，使充電電阻既要通過充電電流，同時又要通過負載逆變電流，故易被燒壞。充電電阻電容損壞充電電阻電容損壞 逆變器模塊的損壞原因很多:如輸出負載發(fā)生短路；負載過大，大電流持續(xù)運行；負載波動很大，導致浪涌電流過大；冷卻風扇效果差；致使模塊溫度過高，導致模塊燒壞、性能變差、參數變化等問題，引起逆變器輸出異常。逆變器模塊燒壞逆變器模塊燒壞 在平時運行中我們可能會碰到變頻器提示電流極限。對于一般的變頻器在限流報警出現時不能正常平滑的工作，電壓(頻率)首先要降下來，直到電流下降到允許的范圍，一旦電流低于允許值，電壓(頻率)會再次上升，從而導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定 變頻器通常采用內部斜率控制，在不

21、超過預定限流值的情況下尋找工作點，并控制電機平穩(wěn)地運行在工作點，并將警告信號反饋客戶，依據警告信息我們再去檢查負載和電機是否有問題。限流運行限流運行 發(fā)生輕故障時，系統(tǒng)發(fā)出報警信號，故障指示燈閃爍。發(fā)生重故障時，系統(tǒng)發(fā)出故障指示，故障指示燈常亮。同時發(fā)出指令去分斷高壓開關、合閘禁止，并對故障信息、高壓分斷指令作記憶處理。 輕故障主要包括：變壓器超溫報警、柜溫超溫報警、柜門打開、控制柜失電、通道斷線、通道超限、單元旁路等。系統(tǒng)對輕故障不作記憶處理，僅有故障指示，故障消失后報警自動消除。變頻器運行中出現輕故障報警，系統(tǒng)不會停機。停機時出現輕故障報警，變頻器可以繼續(xù)啟動運行。 重故障主要包括：外部故障、