变频器故障变频技术论文（精选12篇）
变频器故障变频技术论文 篇1
1 参数设置类故障
变频器在使用中是否能满足传动系统的要求, 变频器的参数设置非常重要。如参数设置不正确, 将会导致变频器不能正常工作。
变频器出厂时, 一般对每一个参数都有一个默认值, 这些参数叫缺省值, 有些变频器用户是可以用面板操作方式直接运行的。但面板操作方式不能满足大多数传动系统的要求, 所以, 我们在正确使用变频器之前, 要根据需要对变频器参数进行以下4个方面的重新设定。
(1) 确认电动机参数。在变频器参数中设定电动机的额定电压P0304、额定电流P0305、额定功率P0307、额定功率因数P0308、额定频率P0310、额定速度P0311、极对数P0314。这些参数可以从电动机铭牌上直接得到。
(2) 确认控制方式。变频器采取的控制方式有速度控制、转矩控制、PID控制或其他方式控制。
(3) 设定变频器的启动方式 (P0700) 。变频器在出厂时设为端子排控制, 用户可以根据实际情况选择启动方式。
(4) 给定信号的选择 (P1000) 。变频器的频率给定可以有多种方式, 面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通信方式给定。当然对于变频器的频率给定也可以是这几种方式的一种或几种方式之和。正确设置以上参数之后, 变频器基本上能正常工作。如要获得更好的控制效果, 则只能根据实际情况修改相关参数。
一旦发生了参数设置类故障后, 变频器都不能正常运行, 应根据说明书进行参数修改。如果还不行, 则最好把所有参数都恢复到出厂值 (请设定P0010=30、P0970=1按P键复位, 复位过程约需3 min才能完成) , 然后按上述4个方面重新设置。
2 过电流 (F0001) 类故障
过电流故障有:
(1) 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、负载分配不均、输出短路等原因引起的。此时, 一般可通过延长加减速时间、减少负载的突变、外加能耗制动元件、进行负载分配设计、对线路进行检查来解决。
(2) 逆变管 (IGBT) 损坏。如果断开负载后, 变频器还是过电流故障, 说明变频器内部电路已坏, 那就需要对变频器进行修理或更换。注意:逆变管IGBT对于静电非常脆弱, 在检测或更换过程中, 避免用手去触摸栅极, 以免身上的高压静电击穿G、E之间的氧化膜而损坏。
(3) 检测电路、控制电路及驱动电路故障。
如, 我们有1台5.5 k W的反应釜电动机, 根据工艺要求反应釜搅拌桨的转速从原先的60 r/min调到90 r/min (减速机变比为1∶19, 电动机极对数为4极) , 相应变频器的频率也从原先的40Hz调到60 Hz。在运行过程中, 经常出现 (F0001) 过电流报警, 检查电动机电流又在额定电流范围内。后来发现在修改变频器频率时没有将加速时间作相应的延长, 造成变频器在起动过程中由于加速时间太短而出现过电流故障, 通过延长加速时间 (P1120) 后, 变频器运行了2年多都未曾出现过同类故障。
变频器一旦出现过电流故障, 不要轻易重启动。首先要检测主电路晶体管 (整流二极管和逆变管) 是否完好。在保证晶体管完好的基础上, 再检测驱动电压是否异常。在晶体管和驱动电压均正常的情况下再启动变频器。这样既可避免晶体管故障再次引起其他晶体管损坏、驱动电压异常, 也可避免因驱动电压异常而再次损坏晶体管。
3 过电压 (F0002) 、欠电压 (F0003) 类故障
变频器的过电压集中表现在变频器主电路直流母线电压上。正常情况下, 变频器直流电为三相全波整流后的平均值。若以380 V线电压计算, 则平均直流电压Ud=1.35 UL=1.35×380=513 V。在发生过电压时, 直流母线的储能电容器将被充电, 当电压上到760 V (直流回路电压实际值可从r0026中读取) 左右时, 变频器过电压保护动作。常见的过电压有2类。
(1) 输入交流过电压。这种情况是指输入电压超过正常值范围, 如我们公司是在线路末端, 白天的进线电压只有9 100～9 600 V, 所以我们一般将变压器分接开关调在9 500 V那一挡, 而在节假日或凌晨线路负载较少, 往往会出现电压升高的线路故障。此时最好对电源电压先进行测量、检测确认后再“复位”重新开机。
(2) 发电类过电压。我们公司这种情况出现的概率较高, 主要是电动机的实际速度比同步转速高, 转子电动势和电流增大, 使电动机处于发电状态, 而变频器又没有制动单元, 以下2种情况可以引起这一故障。
1) 当变频器拖动大惯性负载时 (如离心机、风机等大惯性负载) , 其减速时间设定过少, 在减速过程中, 变频器降速比较快, 而负载机械惯量比较大, 使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高, 电动机处于发电状态。如果变频器没有能量回馈单元或制动斩波单元, 变频器直流电流将升高, 超出保护值, 就会出现故障。处理这种故障可以增设再生制动单元或者在生产要求允许的情况下修改变频器参数, 把变频器的减速时间 (P1121) 设得长一些。增加再生制动单元包括3种:能量消耗型是在变频器直流回路中并联一个制动电阻, 通过检测直流母线电压来控制功率管的通断;并联直流母线吸收型是将经常工作在发电状态的一台或多台电动机所产生的再生能量, 通过并联母线使被处于电动机状态的电动机吸收;能量回馈型是变频器网侧的变流器是可逆的, 当有再生能量产生时可逆变流器就将再生能量回馈给电网。
2) 多台电动机拖动同一负载时, 也有可能出现这一故障, 主要是没有负载分配控制引起的。以2台电动机拖动一个负载为例, 当一台电动机的实际转速大于同步转速时, 则转速高的电动机处于发电机状态, 有可能引起故障。处理时需要加负载分配控制。
3) 欠电压故障。主要是检测供电电源电压、直流回路电压。其电源电压 (P0210) 必须在变频器铭牌规定的电压范围以内, 以及是否存在瞬时掉电和电压下降的情况。
4 温度过高类故障
(1) 检查变频器的通风情况, 变频器工作时风机必须投入运行, 且冷却风机的进风口不允许有任何阻塞。
(2) 检查环境温度, 变频器内部是大功率的电力半导体元件, 极易受工作温度的影响, 为了保证其工作安全、可靠, 使用时工作温度应控制在40℃以下。如果现场温度过高可采用增加排风扇冷却的方法来处理。
5 变频器产生的干扰及解决方法
电磁辐射干扰使经过变频器输出导线附近的控制信号、检测信号等弱电信号受到干扰, 严重时使系统无法得到正确的检测信号或使控制系统紊乱。
处理方法: (1) 输入线路要尽量短。 (2) 配线时避免和动力线接近, 信号线与动力线分开配线, 把信号线放在有屏蔽的金属管内, 或者动力线和信号线分开距离要在40 cm以上。 (3) 使用屏蔽线时, 屏蔽层只一端接地。因为若两端接地, 由于接地电位差在屏蔽层内会流过电流而产生干扰, 因此只要一端接地即可防止干扰。
如我们公司的1套恒压供水设备, 所控制的4台15 k W电动机存在频繁起动、切换的现象, 对参数进行检查也不是参数的问题。后来经过仔细检查, 发现触摸屏的压力数据有时稳定、有时紊乱的现象, 咨询西门子公司技术员后, 发现原来是我们将屏蔽层两端都接地的原因, 当将屏蔽层拆除一端后就一切正常了, 随后使用了1年多也没再出现过频繁起动、切换的现象。
总之, 变频器的常见故障中, 外围原因引起的故障所占比例较大。在日常维护时, 应注意检查电网电压, 改善变频器、电动机及线路的周边环境, 定期消除变频器内部灰尘, 通过加强设备管理与日常巡检最大限度的降低变频器的故障率。同时做好运行及故障记录注意分析故障发生时的负载状态, 操作过程、故障现象等都十分重要, 以利于日后的工作。
参考文献
[1]西门子MICROMMASTER440使用大全.2003
[2]变频器应用手册[M].第2版.机械工业出版社, 2002
[3]变频器基础及应用[M].冶金工业出版社会, 1997
变频器故障变频技术论文 篇2
2.变频器故障代码表：
E101 加速运行过电流(硬件过流;大于额定电流2.5倍)
E102 减速运行过电流(软件过流，大于额定电流2.4倍)
E103 恒速运行过电流(误差±5%)
E104 加速运行过电流(软件:母线:厂家参数0~999V可调,出厂值760)
E105 减速运行过电流(硬件母线滞环,范围780V~820V）
E106 恒速运行过电流(误差±5% 直流母线电压检测误差±3%}
E107 控制电源过电压 {软件:厂家参数；120.0~130.0%，出厂值130% 注：(控制电源电压检测误
差：±5%)
E108 输入侧缺相（输入缺相，相应检测信号为脉冲序列）
E109 输出侧缺相（输出缺相在运行时，检测输出电流大于33.3%额定时才检测）
E110 功率模块故障（功率模块多流，过热，欠压）
E111 功率模块散热器过热（模块检测点温度超出83度（含）以上；温度检测误差：±5%摄氏度）
E112 未使用
E113 驱动器过载（电流超过保护起始点）
E114 电机过载（电流超过保护起始点）
E115 未使用
E116 E2PROM读写故障（读写过程中，出现效验错误）
E117 未使用
E118 接触器未吸合（在控制和主回路电源上电后，在正常的工作电压下，存在接触器吸合指令时，未检测到接触器辅助触点吸合信号）
E119 电流检测电路故障（电流检测电路异常）
E120 CPU错误（双DSP之间spi通讯异常）
E121 未使用
E122 未使用
E123 键盘EPROM读写错误（键盘读写EEPROM出错或DSP要求读取的数据不符）
E124 调谐错误（参数调谐过程出现异常）
E125 编码器故障（编码器断线检测保护）
E126 未使用
E127 制动单元故障（制动单元故障）
E128 参数设定出错（电机额定参数设置不当，与变频器额定参数相差很大）
E129 未使用
E130 电梯超速（运行速度大于电梯额定速度1.2倍）
E131 输入输出故障（1.距离控制运行过程中有检修命令输入 2.距离控制过程中有微动平层命令输入，报此故障。3.检修状态下有自学习输入 4.检修状态下有微动平层命令输入。）E132 不满足最底层运行条件（曲线最短减速距离大于最小楼层高度）
E133 自学习出错（层高测式模块出错）
E134 速度偏差故障（运行速度大于额定速度7%，持续时间1S
E135 未使用
E136 未使用
E137 未使用
E138 未使用
E139 双口RAM故障（变频器副微机DPRAM中数据读写过程中判断，有异常则报故障；主微机在双口RAM中的正常标志超过80毫秒没有刷新）
变频器各种故障分析 篇3
关键词：变频器；过流 ；过载； 过压； 故障
中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0057-02
1 通用变频器的构造
变频器调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术，既要处理巨大的电能转换，又要处理信息的收集、变换和传输，因此它的共性技术必定分成功率转换和弱电控制两大部分。通用变频器一般都采用交直交的方式，并由以下两部分组成：
主回路：变频器主回路包括整流部分、直流环节、逆变部分、制动或回馈环节等部分。
控制回路：控制回路包括变频器的核心软件算法电路、检测传感电路、控制信号的输入输出电路和保护电路。
2 变频器各种故障的分析
变频器故障可以分为变频器本机故障、变频器接口故障和电机故障三种，也可以分为有显示故障代码和没显示故障代码两种。
2.1 变频器过电压故障
变频器正常工作时，直流部电压为全波整流后的平均值，如果线电压为380V，平均直流电压为Ud=1.35U线=513V。当发生过电压时，直流母线上储能电容被冲电，在母线电压过高时，为了保护变频器，变频器会报过压故障，并封锁逆变器的脉冲输出。
（1）来自电源输入侧的过压。一般电源电压不会使变频器因过压而跳闸，但雷电引、补偿电容在合闸式断开时，有可能形成过压故障。也就是说电源输入侧的过压主要是指电源侧冲击过压，这种冲击过压主要特点是电压变化率和幅值都很大。（2）来自负载侧的过压。在电机减速时，电机和负载的动能转化为电能，处于发电状态，发出来的电在直流母线上累积，造成母线电压越来越高。如果电机的机械系统惯性大，而制动时间短，那么制动功率很大。产生的电能在变频器内不断累积，来不及释放，很容易造成直流母线过电压。多个电机拖动同一个负载时，也可能出现过压故障。（3）硬件问题引起的过压。一是变频器内部硬件工作出问题，如电压检测、CPU处理出了问题。二是机械部分问题，如果安装偏心就可能造成过压故障。三是变频器在长时间运行后，中间直流回路电容对直流电压的调节程度减弱，变频器出现过压跳闸的概率也会增大。
2.2 变频器过流故障
（1）生产机械在运行过程中负荷突然加重，甚至“卡住”，电动机的转速因带不动而大幅下降，一是电流急剧增加，过载保护来不及动作，导致过电流跳闸；二是变频器输出侧发生短路；三是变频器自身工作不正常。（2）变频器对于升、降速过程中的过电流，设置了防失速功能。当升或降电流超过预置的上限电流Iset时，将暂停升或降速，待电流降至设定值Iset以下時，再继续升或降速。但变频器的降速防失速功能只考虑直流电压，而无降速电流过大的自处理功能。（3）变频器上电或一运行就过流。这种保护一般是因变频器硬件故障引起的，若负载正常，变频器仍出现过流保护，一般是检测电路所引起的。
2.3 变频器过载故障
过载有一个时间的积累，当积累值达到时才报过载故障。主要原因有：（1）机械负荷过重，其主要特征是电动机发热。（2）三相电压不平衡，致使其中一相的运行电流过大，造成过载跳闸，主要现象是电动机发热不均。（3）变频器内部的电流检测部分出现误动，检测出的电流信号偏大，导致过载跳闸。
2.4 变频器过热故障
变频器内部是由无数个电子元器件构成的，其通电运行有大量的热量产生，特别是IGBT在高频状态下工作，容易发热。还有，如果环境温度过高，散热过慢，同样导致变频器内部元器件温度过高，为保护变频器内部电路，变频器会发热报故障报警并停机。变频器长时间运行，导致灰尘聚集，堵塞风道时，影响变频器内部的散热，导致变频器过热报警。变频器风扇坏时，大量的热量积聚在变频器内部散不出去。当变频器所带负载过重时，电流大幅上升，产生大量的热量，变频器也会过热报警。
3 变频器缺相故障
输入缺相检测只存在三相产品中。如果进线电源缺相，变频器会报缺相故障，不能启动，如果是运行中出现电源缺相，变频器也会报故障停机，所以如果出现电源缺相，而且变频器坏了，先是变频器故障而后引起烧电源从而出现缺相。 当变频器输入缺相后仍在运行时，电容被反复大范围充电，电容将会损坏，从而造成整台变频器的损坏。
4 变频器通讯故障
变频器提供RS232、RS485串行通讯或总线通讯，组成单主单从或单主多从的通讯控制系统，变频器的通讯故障主要集中在硬件接线错误、通讯卡失常、EMC干扰、通讯协议出错、总线软件配置出错等。
5 变频器其他故障
（1）变频器运行中“出力不足”。由变频器的U/f控制方式可以知道，变频器控制电机气隙磁通的基本方法即控制输出最高电压和基本运行频率的比值，当基本运行频率设置过高时，则电机的磁通量太小，没有充分发挥电机的能力，铁心利用不充分，导致变频器出力不足。（2）变频器定子检测故障。变频器输入滤波器采用的是LC结构电路，而变频器输出电压为高频脉冲方波，对电容来说相当于短路状态。（3）三线控制方式故障。变频器可以启动，无法停止。如果不注意三线控制方式与二线制近制方式的区别，就会造成变频器故障。（4）变频器换速时经常无法平层。多段速取指令不对引起电梯变频器平层误差大。（5）变频器PG接口问题。PG接口问题引起速度不匹配。（6）变频器转速跟踪模拟输入量。给定通道输入与设定频率的脉冲时间常数不匹配。（7）变频器上电报E018故障。由于接触器吸合良好信号在由驱动板传输到控制板的过程中，因变频电缆接触不良，导致反检信号无法到达控制板，使变频器无法正常工作。（8）上电显示POFF。制动单元损坏。（9）变频器的AOP面板仅能存储一组参数。设计时AOP面板中的内存不够。（10）变频器不能修改参数。在调试过程中修改了参数P927。（11）无法使用编码器作为速度给定。未作参数修改，故不法实现。（12）选择固定频率+
ON方式变频器不能运行。参数设定好后随意更改相应端子的定义会使变频器无法启动。
6 结语
变频器的集成度高、功能强大、科技含量较高，是强电与弱电相结合，因此故障多种多样，我们只能从实践中不断地总结、探索出一套快速有效处理变频器故障的方法。
参考文献
[1] 李方圆.变频器故障排除[M].北京：化学工业出版社，2009.
[2] 黄威，黄禹.变频器的使用与节能改造[M].北京：化学工业出版社，2011.
[3] 王廷才.变频器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2009.
变频器故障变频技术论文 篇4
交流电机变频调速是当今节约电能,改善生产工艺流程,提高产品质量,以及改善运行环境的一种重要手段[1]。高压变频器作为高压电动机调速的主要手段,已经得到了广大工业企业的认同,同时也被政府作为实施节能减排的手段之一进行了积极的推广[2]。
目前,在市场上应用较多技术比较可靠的产品有两电平电流源型高压变频器、三电平电压源型高压变频器和单元串联多电平高压变频器。其中,单元串联式多电平技术已成为高压变频领域占有绝对优势的一种技术,被国内外的大多数高压变频器厂家所采用[3]。
对于单元串联多电平高压变频器,其功率单元的个数较多,在实际使用过程中可能会出现某个或某几个功率单元发生故障的情况[4,5]。一般来说,高压变频器的负载都是生产过程中非常重要的设备,即使发生故障也不希望停机。此时,可以采用旁路技术将故障单元(先停止输出电压)从主电路当中分离出去,而高压变频器在解决好电压平衡的情况下可以降额运行,在允许停机时,修理或更换故障的单元。高压变频器功率单元的故障处理技术有两种,一种是同级旁路技术,另一种是中性点漂移技术。
中性点漂移技术最早由西门子(罗宾康)公司提出,但是其算法并没有公开。本文将对高压变频器功率单元的故障处理技术展开讨论,重点分析中性点漂移技术,提出中性点漂移算法。
2 单元串联式多电平高压变频器
此类变频器采用多个低压的功率单元串联实现高压输出,输入侧的降压变压器采用移相方式,可有效消除对电网的谐波污染,输出侧采用多电平正弦PWM技术可适用于任何电压的普通电动机[6,7]。另外,当某个功率单元出现故障时,可自动退出系统,而其余的功率单元可继续保持电动机的运行,减少停机时造成的损失。系统采用模块化设计,模块出现故障时可迅速替换。其主要缺点是功率元器件数目多,体积较大。
2.1 功率单元
功率单元是整台变频器实现变压变频输出的基本单元,每个功率单元都相当于1台交-直-交电压型单相输出的低压变频器。功率单元整流侧用二极管三相全桥进行不可控全波整流,中间采用电解电容滤波和储能,输出侧为4只IGBT组成的H桥,提供单相等幅的交流PWM波形输出电压。功率单元电路结构如图1所示。
2.2 功率单元串联式结构和基本原理
单元串联式高压变频器的结构如图2所示。假设单个功率单元的输出电压为U1,将5个这样的功率单元串联可得到5U1单相电压,星形接法的线电压为
改变每相串联单元数就可以得到不同电压等级的高压变频器产品。变频器总体输出侧电压由每个单元的U,V相输出串联得到,虽然每个功率单元输出的都是等幅PWM电压波形,但相互间有确定的相位偏移,串联叠加以后,在变频器的输出侧可得正弦阶梯状PWM波形。单个功率单元的开关频率较小,但变频器输出电压等效的开关频率却很高,仅含少量的极高次谐波[3]。
3 功率单元故障时处理方法
功率单元旁路技术是在功率单元的输出U,V相间设置一个旁路开关,当高压变频器的控制系统检测到某功率单元出现故障时,即发出指令关闭该故障单元、使其停止输出电压,然后该单元的旁路开关闭合,使与故障单元相邻的2个单元连接起来。这样,便完成该故障单元从主电路中分离出去的过程。
将故障功率单元旁路不影响变频器输出电流的额定值,但是其输出电压将会下降,即当高压变频器的某个或数个功率单元因故障而被旁路时,输出相电压将变得不平衡,从而谐波也相应增大,勉强运行将会导致电动机损坏。同级旁路技术和中性点漂移技术均可解决功率单元旁路时电动机电压的平衡问题。
3.1 同级旁路技术
同级旁路技术是高压变频器单相中的某个(或几个)功率单元因故障而被旁路时,在其他两相也旁路相应数量的功率单元,即使这些单元并未发生故障。该方法虽然解决输出电压的平衡问题,但是却降低输出电压的容量。
例如,图3中A相第5个功率单元发生故障时,系统将自动旁路功率单元A5,同时另外两相中的功率单元B5和C5也被旁路,见图4。每相的有效工作电压由原来的100%降低到80%,即变频器有效输出载荷降低为额定负荷的80%。
3.2 中性点漂移技术
因多电平高压变频器功率单元的“Y”形中性点是浮动的,不与电动机的中性点相连接,所以如果对各相功率单元电压的相位角进行调整,高压变频器输出电压的中性点允许偏离中性点。尽管当故障单元旁路时三相串联后的相电压存在不平衡,但是高压变频器输出到电动机的三相线电压仍然维持平衡。
4 中性点漂移算法的提出
4.1 数理分析
图5为每相N个功率单元串联运行发生故障时的处理技术,即中性点漂移和线电压重新平衡的情况。图5中,O′为故障后输出电压的中性点,O为电动机的中性点,α,β,γ分别是CA相、AB相、BC相之间的相位夹角;记每个功率单元的相电压幅值为1,那么每相相电压幅值为U0=N×1=N;记发生故障以后每相正常运行的功率单元个数分别为a,b,c,那么每相相电压幅值分别为a,b,c,图5中x是中性点漂移后的等效线电压幅值。
假设正常运行时A相的初始相位差为0°,并记旁路后A相相位偏移角为θ1,∠CAO′= θ。过O′点做AO平行线A′O′,得A相偏移角θ1,则有:
θ1=π/6-θ (1)
根据三角形余弦公式:
将式(3)展开,代入式(2),得到
式(4)化简可得:
由式(5)即可计算出线电压幅值x,再把x代入下式,可得:
而各相夹角可由以下公式计算:
γ=2π-α-β (9)
记中性点漂移后各相相位角分别为θA,θB,θC,那么
θA=0°-θ1=θ-π/6 (10)
θB=α+θ-π/6 (11)
θC=-β+θ-π/6 (12)
而中性点漂移后等效的相电压幅值为
用U与U0的比值可以表示功率单元的利用效率η,即高压变频器的有效输出载荷
η=(U/U0)×100% (14)
4.2 特例分析
假设高压变频器每相串联的功率单元数目N=5,表1为发生不同故障类型下采用以上计算公式得到的各种理论数据值。其中,类型1:A相1个单元故障;类型2:B相1个单元故障,C相1个单元故障;类型3:A相2个单元故障;类型4:B相1个单元故障,C相2个单元故障;类型5:B相2个单元故障,C相2个单元故障;类型6:B相2个单元故障,C相3个单元故障。具体分析如下。
1)当A相的功率单元A3发生故障时,系统将功率单元A3自动旁路,根据三相电压矢量叠加为零原理[8,9],运用高速数字处理器按照以上算法进行计算后,CA相和AB相的相位夹角从120°增加到126.4°,BC相相位夹角从120°减小到107.2°,在很短的时间内完成相位角调整,如图6所示。通过这样几何调整,三相线电压仍旧可以构成等边三角形,电动机得到平衡的线电压。此时,有93.3%单元投入使用,有效输出载荷为额定负荷的92.9%,较同级旁路技术(有效输出载荷为额定负荷的80%)高出12.9%,大大提高系统的安全性和可靠性。
2)当单相(例如A相)中有2个功率单元因故障而被旁路,同样可有86.7%单元投入使用,CA相和AB相的相位夹角调整为132.5°,BC相的相位夹角调整为95°,高压变频器可提供85.8%的输出电压,较同级旁路技术(有效输出载荷为额定负荷的60%)高出25.8%。
3)如果两相中存在功率单元故障,如图7 所示B,C相分别存在1个、2个单元故障而被旁路,此时,有80%的功率单元可使用,同时高压变频器输出电压为78.1%,较同级旁路技术(有效输出载荷为额定负荷的60%)高出18.1%。
4)当两相中有5个功率单元发生故障,如图8所示B,C相分别存在2个、3个单元故障而被旁路,虽然单元星形点远离电机电压的中性点,但电机线电压仍然平衡。此时有66.7%的功率单元继续使用,提供电压值为额定电压值的50.3%,较同级旁路技术(有效输出载荷为额定负荷的40%)高出10.3%。
综上所述,如果在A,B,C三相中分别有若干个功率单元出现故障,中性点漂移技术都适用,该种理论算法清晰方便地计算出单元电压的相位角和输出线电压值。
图9黑点和圆圈分别表示采用中性点漂移技术和同级旁路技术处理故障单元时候的有效输出载荷。可见,中性点漂移技术处理功率单元故障的有效输出载荷比同级旁路技术的有效输出载荷大。
需要指出的是,上述的角度θ1,α,β,γ是由具体故障类型决定的。例如,同样是5个功率单元发生故障,如果是A,B相分别存在2个、3个单元故障而被旁路,此时α,β,γ,θ1分别是120°,60°,180°,-53.4°,与表1中第6种故障类型的情况并不一致。
5 中性点漂移算法的验证
按照图2所示的结构建立单元串联式高压变频器的Matlab/Simulink仿真模型,以验证上述公式中性点漂移算法的正确性。
假设负载的额定电压为6 000 V,额定相电压为3 450 V,那么要求每个功率单元的输出电压为690 V,故可记基准电压Ub=690 V。由于本仿真只涉及电压的幅值和相位,不涉及谐波分析,因此图2中的功率单元用单相交流电源(输出电压幅值为690 V)等效,这样处理并不会影响仿真的有效性。
假设中性点发生漂移后,记A相的角度为0°,将理论上计算出来的CA相的相位夹角α,AB相的相位夹角β,BC相的相位夹角γ输入仿真模型中,经过运行,测量得到中性点漂移后各相的相电压值U。例如:假设某个时候,A相有2个功率单元故障,此时按照中性点漂移技术的理论计算值如表1所示,α,β,γ分别是132.542 4°,132.542 4°和94.915 2°。那么,在模型中输入A相3个单元的相位角为0°,B相5个单元的相位角为-132.542 4°,C相5个单元相位角为132.542 4°,测得U=4.254。
图10为A相2个功率单元故障被旁路、没有采用中性点漂移技术调整各相相位角的仿真结果。由图10可知三相线电压幅值不相等,测得它们的相位夹角分别是128.21°,128.20°和103.59°,并不是三相对称电压,因此会造成电机转矩、转速脉动,勉强运行将会导致电动机损坏。
图11为相同类型的故障发生时,采用中性点漂移技术调整各相相位角后的仿真结果。如图11所示,此时三相线电压为对称电压,线电压幅值为5 084 V,各线电压相位互差120°。可知高压变频器可以降额继续运行,有效输出载荷为额定负荷的85.8%。
表2为各种故障类型下相电压幅值U的仿真数据值(故障类型同表1),将仿真数据值与表1理论值比较,可知两者只存在着微小误差,故证明中性点漂移理论计算公式的正确性。
需要指出的是,在实际运行中,几个功率单元同时发生故障的可能性不大,即故障单元个数越多,发生的概率越小。
6 结论
功率单元串联式多电平高压变频器,是目前备受广大企业青睐的主流技术。对于功率单元损坏问题,中性点漂移技术无疑是解决故障的最优方法,可以减小功率损失,提高输出载荷。本文通过理论研究、数理分析推导出了应用中性点漂移技术计算功率单元故障时相电压的初始值的简便算法。应用该算法,可以调整各相功率单元电压的相位角,使输出到电动机的三相线电压仍然维持平衡,从而让变频器能够以最优输出载荷继续运行。
采用文中提出的中性点漂移算法,可以解决单元串联式多电平高压变频器功率单元故障时,如何以最优方式降额运行的问题,对于提高我国高压变频器行业的技术水平和产品质量具有十分重要的意义。
参考文献
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变频器故障变频技术论文 篇5
一、事故经过
2014年3月13日绞车房汇报绞车变频器故障，绞车启动不起来，机电科派电工张彩忠现场处理，发现绞车变频器的其中一个继电器松掉，经过处理绞车恢复正常。2014年3月14日11点时绞车房汇报绞车再次显示变频器故障，机电科安排张彩忠查看，张彩忠此次并未找到故障点，于是给技术员张世乾打电话，张世乾当时在阜康，下午16:00张世乾回来赶到绞车房检查，发现变频器逆变器损坏。
二、事故原因
我矿斜井绞车变频器采购安装于2007年，已使用8年，经厂家鉴定变频器电器元件已到使用寿命。
三、处理结果
因绞车变频电器元件已到使用寿命，属于自然损坏。
四、防范措施
1、我矿斜井绞车变频器需进行更换。
西沟二矿机电科
高压变频器的维护和故障处理 篇6
[摘要]高压变频器技术作为目前电机调速节能最有效的方式之一在工业领域得到广泛的应用，但由于其所带设备的重要性，变频器的日常维护和故障处理，保证其稳定的运行就显得尤为重要。本文以荣～RHVC高压变频器为主介绍了变频器的的维护和保养以及故障处理。
[关键词]高压变频器 维护保养 故障处理
[中图分类号]TN773 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0223-01
1 引言
我厂3#高炉喷煤排煤风机采用了荣信公司RHVC（1000KVA）高压变频器。从目前使用情况来看，高压变频器很好的实现了电机软起动，起动电流小，而且可以连续调速，满足生产工艺过程对电机调速控制的要求，达到了提高产量，节约能源，降低成本的目的。
荣信RHVC高压变频调速统采用单元串联多电平技术，属高高电压源型变频器，直接10kV输入，10kV输出。变频器本身由变压器柜、功率柜、旁路柜三部分组成。三相高压电经高压开关柜进入，经输入降压、移相给功率单元柜内的功率单元供电，功率单元分为三组，一组为一相，每相的功率单元的输出首尾相串。功率柜由功率单元和控制机组成，其中的控制单元通过光纤时对功率柜中的每一功率单元进行整流、逆变控制与检测，这样根据实际需要通过操作界面进行频率的给定，控制单元把控制信息发送到功率单元进行相应得整流、逆变调整，输出满足负荷需求的电压等级。
2 高压变频器的维护和保养
高压变频器具有高度的可靠性和免维护性，但是，由于环境的温度、湿度、粉尘、磁场、谐波及振动等因素的影响，高压变频器内部器件的老化及磨损等诸多原因，都会导致高压变频器潜在的故障发生，因此，我们应对高压变频器进行日常和定期的维护和保养。
2.1 固定螺栓的紧固：
1）高压变频器每运行三个月，应对所有螺栓进行一次检查，查看其是否发生松动或变色，若松动需重新紧固，变色需要更换；2）检查高压变频器柜内所有接地应可靠，接地点无生锈；3）每次检修时，检查功率单元的固定螺丝是否紧固，避免功率单元的触头接触不良。
2.2 灰尘的清除：
1）变频器每运行一个月，用带塑料吸嘴的吸尘器对控制机内部、功率单元、变压器一次、二次线圈进行一次全面的除尘处理，检查控制机卡板是否松动，CPU风扇是否能灵活转动；2）高压瓷瓶、绝缘子、电压互感器、避雷器等高压设备也要定期清扫。
2.3 通风散热：
1）夏季环境温度较高时，应加强变频器室内的通风，保证变频器良好的通风散热；2）变频器停机后恢复运行，如果环境潮湿，应先打开各控制电源，使变频器通风半小时，以驱除变频器内部潮气，然后再通高压电投入运行。
2.4 电缆检查：
1）检查所有电气连接的紧固性，查看各个回路没有异常的放电痕迹，没有怪味、变色、裂纹、破损等现象；2）注意高压电缆的搭接放电；3）变频器长期停机，半年左右应通高压电一次，持续最少一小时，以防电解电容发生漏电增加、耐压降低的劣化现象。若要恢复运行，应使用2500V兆欧表测量变频器（包括移相变压器一侧、旁路柜主回路）绝缘合格后，才能启动。
2.5 其它检查项目：
1）检查各接触器是否动作灵活，旁路接触器是否可靠动作；2）检查每路反馈信号是否可靠检测；3）检查导体绝缘物是否有腐蚀过热的痕迹、变色和破损；4）检查端子排是否有损伤，触点是否粗糙；5）检查控制室内的器件是否安装紧固，插拔器件是否插紧。
3 高压变频器的故障分析和排除
高压变频器具有完善的保护和检测功能，能够检测故障和报警信息，并将它们保存在记录中，可以通过触摸屏的人机界面进行查询详细的故障现象记录。一股情况下，高压变频器处于故障状态时，封锁所有IGBT，使电机失电自由停车保存并显示故障记录；处于报警状态时，继续运行，保存并显示报警记录，待排除问题后，报警消失。
3.1 过电压、欠电压故障：
过压欠压分为一二三级，故障原因一般是来自电源输入侧的过欠电压，正常情况下电网电压的波动在额定电压的-10%-+10%以内，但是在特殊情况下。由于直流母线电压随着电源电压上升和下降，所以当电压上升或下降到保护值时（额定输入电压的70%-120%），变频器会因保护而跳闸。措施：去除造成输入侧电压过高过低的因素，检查电压传感器系数，过压欠压等级参数设置及其接线，更换模拟板卡、cpu板卡；为避免输入侧过电压可以改变变压器的抽头进行调节，此种方法只适合于现场电压一直偏高的情况下，另外还可以考虑在电源输入侧增加吸收装置，减少变频器输入侧过电压因素。
3.2 过载故障：
过载分为一二三级，故障原因是电机电流超过额定电流的105%、120%、150%，措施：负荷过大降低负荷，检查传感器系数、过流等级设置及其接线，检查变频器输出到电机的接线，更换模拟板卡、pwm板卡、cpu板卡。
3.3 控制通道异常故障：
故障原因通常由于PWM板与功率单元板之间的光纤通信造成的，一般由以下几种情况：光纤连接部位接触不良或光纤头脱落；光纤信号发送，接收器内部堆积灰尘；光纤折断；光纤通信控制板损坏；措施：在出现光纤故障的情况下，首先需要判断是功率单元故障还是控制器侧出现故障，可以通过对调光纤的方法进行判断。将在控制器中光纤板上的同一相的任意一个功率单元对应的光纤与报故障的光纤进行对调，再次上电监控界面定位的光纤故障如果仍然在原位置，说明是光纤板损坏，反之，监控界面显示的光纤故障已经更换位置，则说明是功率单元故障，此时可以考虑更换或维修故障功率单元。
3.4 输入/输出故障：
故障原因系统让接触器合闸，辅助点反馈信号没有检测到，或继电器（接触器）损坏，接触器粘连，措施：打开接触器辅助点的后盖，检查接触器合闸后，辅助杆有没有到指定位置，更换接触器，检查电源模块，保险管，如有损坏更换元件，查看直流220V电源，220V保险管，如有损坏更换元件。
3.5 IGBT过流故障：
IGBT是高压变频器中最关键的功率器件，IGBT作为一种大功率的复合器件，存在着过流时可能发生锁定现象而造成损坏的问题。为了提高系统的可靠性，采取了一些措施防止因过流而损坏。通常引起IGBT过流故障的原因有以下几种：变频器输出短路；功率单元内IGB礅击穿；驱动检测电路损坏；检测电路被干扰。措施：根据监控界面显示的故障定位找到对应得模块，拆开检查IGBT是否损坏，判断的方法是找到功率单元内部直流母线的正极v+与负极v一，将万用表的黑表笔接到v+上，红表笔分别接到u，v上，用二极管档，应该显示0.4V左右的数值，反相则显示无穷大；将红表笔接到v一上，重复以上步骤，应得到相同的结果，否则可判断IGBT损坏需要更换。
3.6 单元故障
1）单元超温故障：故障原因功率单元散热器的温度到达75°，通风不佳或温度开关损坏，措施：处理风道，检查散热风机是否正常，更换功率单元或功率单元控制板卡，更换温度开关，处理系统干扰问题。2）单元直流母线欠压故障：故障原因单元直流母线电压低于550VDC，措施：更换功率单元或功率单元控制板卡，检查熔断器、二极管有无损坏，单元输入端与柜体插件连接不佳，系统输入电压过低。3）单元直流母线电压过高故障：故障原因单元中母线电压超过1230VDC，通常由于再生制动过高或不正确调整引起，措施：查看V/F曲线、加速时间、降速时间参数设置，检查系统输入电压是否过高，更换功率单元或功率单元控制板卡。
4 结束语
随着电力行业的发展，能源的短缺和环境的污染，高压变频器在工业生产领域的节能效果会越来越显著，应用会越来越广泛，其日常的维护保养和运行时出现的各种问题和故障的处理也将成为每一个现场维检人员必须掌握的技术。
参考文献
变频器常见故障分析 篇7
一、变频器使用中的常见故障
(1) 重新启动时, 一升速就跳闸。这是一种十分严重的问题。主要原因有:负载短路, 机械部位有卡住;逆变模块损坏;电动机的转矩过小等。
(2) 上电就跳。这种现象一般不能复位, 其主要原因有:模块坏、驱动电路坏、电流检测电路坏等。
(3) 重新启动时并不立即跳闸, 而是在加速时跳闸。主要原因有:加速时间设置太短、电流上限设置太小、转矩补偿 (V/F) 设定较高等。
1. 过电压故障。
变频器使用中常见的过电压有三类:加速过电压、减速过电压、恒速过电压。过电压报警一般是出现在停机的时候, 其主要原因有以下几个方面。
(1) 减速时间太短或没有安装制动电阻及制动单元。变频器出现过电压故障, 一般是在雷雨天气。由于雷电串入变频器的电源中, 使变频器直流侧的电压检测器动作而跳闸, 在这种情况下, 通常只需断开变频器电源1 min左右, 再合上电源, 即可复位。
(2) 变频器驱动大惯性负载时, 其减速时间设置“较短”, 因为这种情况下, 变频器的减速停止属于再生制动, 在停止过程中, 变频器的输出频率按线性下降。而负载电机的频率高于变频器的输出频率, 负载电机处于发电状态, 机械能转化为电能, 并被变频器直流侧的平波电容吸收, 当这种能量足够大时, 就会产生所谓的“泵升现象”, 变频器直流侧的电压会超过直流母线的最大电压而跳闸。解决这种故障, 一是将“减速时间”参数设置变长;二是安装制动单元, 增大制动电阻;三是将变频器的停止方式设置为“自由停车”。
(3) 变频器带负载启动。变频器在电机空载时工作正常, 但不能带负载启动, 这种问题常常出现在恒转矩负载。遇到此类问题时, 应重点检查加、减速时间设定或提升转矩功能, 因为变频器直流回路电压升高, 超过其保护值, 就出现故障。
3. 欠电压故障。
欠电压故障也是在变频器使用中经常碰到的问题。整流桥某一路损坏或可控硅三路中有工作不正常的都是导致欠压故障的主要原因;其次, 主回路接触器损坏, 导致直流母线电压损耗在充电电阻上, 也有可能导致欠压;另外就是电压检测电路发生故障而出现欠压问题。多数变频器的母线电压下限为400 V, 即是当直流母线电压降至400 VDC (400 V直流电压) 以下时, 变频器才报告直流母线低电压故障。当两相输入时, 直流母线电压为380×1.2=452 V>400 V。当变频器不运行时, 由于平波电容的作用, 直流电压也可达到正常值, 新型的变频器均采用PWM (脉冲宽度调制) 控制技术, 调压调频的工作在逆变桥完成, 所以在低频段输入缺相时仍可以正常工作。
4. 过载故障。
过载也是变频器工作中常见的故障之一。一旦发生过载现象, 首先应该分析一下到底是电机过载还是变频器自身过载。一般而言, 电机由于过载能力较强, 只要变频器参数表的电机参数设置得当, 就不会出现电机过载现象。而变频器本身由于过载能力较差很容易出现过载报警。工作人员可以检测变频器输出电压。其可能原因是加速时间太短, 电网电压太低、负载过重等。可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等措施解决;负载过重, 则应减小负载;所选的变频器不能拖动该负载, 则应更换、增大变频器容量;如果是由于机械润滑不好引起, 应对生产机械进行检修。
二、变频器正确使用应注意事项
1. 注意变频器使用温度。
环境温度对变频器的使用寿命有很大的影响。环境温度每升高10℃, 则变频器寿命减半。所以, 一定要解决好周围环境温度及变频器散热的问题。
2. 正确的接线及设置参数。
在安装变频器之前, 一定要熟读其手册, 掌握其用法、注意事项和接线方法;安装好后, 再根据使用要求正确设置参数。
3. 防止输入端过电压。
变频器电源输入端往往有过电压保护, 但是, 如果输入端高电压作用时间过长, 会使变频器输入端损坏。因此, 在实际运用中, 要核实变频器的输入电压是单相还是三相以及变频器使用额定电压。在电源电压极不稳定时, 要配有稳压设备, 否则会造成严重后果
4. 防止电磁波干扰。
(1) 电机等强电系统的接地线必须通过接地汇流排可靠接地, 控制系统应该独立接地以防止干扰。
(2) 为了防止强电磁干扰, 需要给仪表等设备的输入电源加装EMI滤波器等。
变频器转矩故障处理 篇8
濮阳永金化工有限公司冷冻系统冷水循环泵于2012年4月试车成功后至2012年8月一直正常运行, 在一次停机后开机开该冷水循环泵时电机不能启动。该电机由ABB ACS510-01 15k W变频器控制, 启动时变频器显示有输出电流、频率12.9Hz, 转矩45%, 电流由16A慢慢上升到33A, 而后变频器跳, 电机额定电流28.8A, 现场观察电机不转, 但有“嗡嗡”的响声, 变频器显示故障代码1, 经几次试验电机已发热, 有点烫手。
2.故障处理
根据故障报警代码1说明为电机过载、加速时间短、电机故障等, 按照说明书上的提示进行故障查找。
(1) 手动盘车很轻松, 查主回路未发现缺相, 排除了电机过载的可能;调整加速时间参数2202、2205, 适当延长启动加速时间, 故障依旧;该冷水循环泵为一开一备两台泵, 由同一台变频器控制, 切换到另外一台电机试车, 仍不能启动, 因停车之前电机运行正常, 况且两台电机不可能同时出现故障, 于是排除了电机故障的原因。
(2) 对变频器进行检查发现变频器启动后输出只有23V左右的电压, 最后判断可能为变频器输出转矩故障, 在运行时输出转矩较小、电压低无法驱动电机, 根据说明书的提示增大输出转矩, 对部分控制输出转矩的参数进行调整后, 电机能正常启动运行, 改变前后的参数见表1。
3.结论及防范措施
(1) 该输出转矩参数是按照风机、泵类负载设定的, 与现场实际为泵负载相符, 出现故障后输出转矩降低而不能正常驱动电机, 参考说明书对输出转矩部分参数进行调整, 把启动参数由原来的自动启动模式改为转矩提升模式, 使变频器在启动时自动增加转矩, 同时提高转矩提升电流;电机控制进行设定增加IR补偿电压, 提高变频器在低速启动运行时的输出电压;改为恒转矩控制, 保持U/f的线性关系, 避免平方型在低频时输出转矩较小。
转矩提升增加变频器的输出电压 (主要是低频时) , 以补偿定子电阻上电压降引起的输出转矩损失, 从而改善电机的输出转矩。对于常规的U/f控制, 电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加, 导致因励磁不足使电机不能获得足够的旋转力, 为了补偿这个不足, 需要提高变频器电压来补偿电机速度降低而引起的电压降。
变频器故障分析及处理 篇9
一般情况下变频器在正常使用七八年后,就进入故障的高发期,经常会出现元器件烧坏、失效、保护功能频繁动作等故障现象,严重影响其正常运行。在实际设备维修中,变频器在运行中发生故障,有属于硬件方面的品质毛病,也有使用维护不当方面的问题。对于前者,要通过检测找到故障硬件进行修复或更换,但查找重点一般放在控制中心——单片机系统以外的电路上。这是因为单片机系统与其它电路之间都设有可靠的隔离措施,故障机率很低,即使发生故障,现场条件和常规手段也难以检测。对于使用维护方面的问题,应以变频器自诊断及保护功能动作时显示的信息为线索进行分析,同时采用适当的检测手段找到故障点并修复。
1 故障类型及处理
1.1 参数设置类故障
1.1.1 参数设置
(1)确认电机参数。变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率,这些参数可以从电机铭牌中直接得到。
(2)变频器的控制方式,即速度控制、转矩控制、P I D控制或其它方式。采取控制方式后,一般要根据控制精度,进行静态或动态辨识。
(3)设定变频器的启动方式。一般变频器在出厂时设定为面板启动,用户可以根据实际情况选择启动方式,可以用面板、外部端子、通信方式等几种。
(4)给定信号的选择。一般变频器的频率给定有多种方式,面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通信方式给定,可以是这几种方式的一种或几种方式之和。
正确设置以上参数之后,变频器基本上能正常工作,如要获得更好的控制效果则可根据实际情况修改相关参数。
1.1.2 故障处理
一旦发生了参数设置类故障,变频器都不能正常运行,一般可根据说明书进行修改参数。如果不行,最好是把所有参数恢复出厂值,然后重新设置,对于每一个公司的变频器其参数恢复方式也不相同。
1.2 过压类故障
变频器的过电压集中表现在直流母线的支流电压上。正常情况下,变频器直流电为三相全波整流后的平均值。若以380V线电压计算,则平均直流电压Ud=1.35U线=513V。在过电压发生时,直流母线的储能电容将被充电,当电压上升至760V左右时,变频器过电压保护动作。因此,对变频器来说,都有一个正常的工作电压范围,电压超过这个范围很可能损坏变频器,常见的过电压有2类。
1.2.1 输入交流电源过压
这类故障是指输入电压超过正常范围。
1.2.2 发电类过电压
这类故障出现的概率较高,主要是电机的同步转速比实际转速高,使电动机处于发电状态,而变频器又没有安装制动单元,有2种情况可以引起这一故障。
(1)当变频器拖动大惯性负载时,其减速时间设得比较小,在减速过程中,变频器输出的速度比较快,而负载靠本身阻力减速比较慢,使负载拖动电动机的转速比变频器输出频率所对应的转速还要高,电动机处于发电状态,而变频器没有能量回馈单元,因而变频器支流回路电压升高,超出保护值,出现故障。处理这种故障可以增加再生制动单元,或者修改变频器参数,把变频器减速时间设的长一些。增加再生制动单元包括能量消耗型、并联直流母线吸收型、能量回馈型。
(2)多个电动拖动同一个负载时,也可能出现这一故障,主要由于没有负荷分配引起的。以2台电动机拖动1个负载为例,当1台电动机的实际转速大于另1台电动机的同步转速时,转速高的电动机相当于原动机,转速低的处于发电状态,引起故障。纸机经常发生在榨部及网部,处理时需加负荷分配控制,可以把处于纸机传动速度链分支的变频器特性调节软一些。
1.3 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,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有过流故障,说明变频器逆变电路已坏,需要更换变频器。
例如,河南省舞阳钢铁公司动力厂有同一电源供3台FVR055G55-4变频器,分别控制3台4k W的电动机,负载性质为恒转矩负载。在相近时段内变频器相继发生过流跳闸故障,复位后运行数小时重复故障。分析认为不太可能是3路负载或3台变频器同时有问题,最后查出总电源接触器有一相触头接触不良,更换接触器后变频器恢复正常运行。
分析故障原因:变频器在正常情况下整流桥的直流输出电压为电源电压的1.35倍,即513VDC,当发生缺相时,三相整流变为单相整流,桥路的输出电压为电源电压的0.9倍即342VDC;直流电压下降,使变频器逆变电路输出电压随之下降,也就是输出到电机的电压下降,从而使电机转矩下降,电流增大,使变频器工作电流超过限值引起跳闸。
电源任何一相缺相,并不使变频器立即停止工作,只是使其带载能力降低。所以,缺相对变频器的危害是很大的,严重时造成其主回路损坏。
1.4 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、直流制动量过大、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、检查电网电压等进行处理。负载过重,可能是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。前者则必须更换大功率的电机和变频器,后者则要对生产机械进行检修。
1.5 电动机不能升速
(1)交流电源或变频器输出缺相:电源缺相使变频器输出电压降低,变频器输出缺相造成三相电压不对称而产生负序转矩,都使电动机的电磁转矩变小,不能驱动负载加速。应检查熔丝有无熔断,导线接头有无松脱断路,逆变桥开关管是否损坏和有无触发脉冲等。
(2)频率和电流设定值偏小:频率设定在低值点上使频率受到限制无法升高而不能加速。电流设定值偏小,产生最大转矩的能力被限制,使电动机剩余转矩过小而不能加速。因此要检查频率和电流设定值是否适当。若电流设定值已达到变频器的最大值,则说明变频器的容量偏小,应换较大容量的变频器。
(3)调速电位器接触不良或相关的元件损坏,使频率的给定值不能升高。
1.6 其它故障
1.6.1 变频器无输出电压
(1)主回路不通:重点检查主回路通道中所有开关,熔断器、接触器及电力电子线路是否完好,导线接头有无接触不良或松脱。
(2)控制回路接线错误,变频器未正常启动:以说明书为依据,认真核对控制回路线路,找出错误处并加以纠正。
1.6.2 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。
1.6.3 温度过高
温度过高的原因:环境温度过高;内部冷却风扇损坏或运转不正常;通风口罩栅被杂物堵塞;负载过重。
2 故障诊断方法
查询变频器故障现象和变频器指示,包括故障发生前后外部环境的变化,例如电源的波动、负载的变化等,分析可能造成故障的原因;检查故障设备,确认损坏部位,分析维修恢复的可能性;阅读电路,根据损坏器件的工作位置,分析电路工作原理,找出损坏器件的原因。一般诊断方法有如下几种。
2.1 故障树诊断法
先列出变频器可能出现的故障,再将每个故障发生的直接原因包括硬件、环境、人为因素等,用逻辑关系与之连接,用故障诊断树的形式由下而上逐级检查,直到找出故障为止。当故障较多时,此诊断方便快捷。
2.2 人工与自诊断结合法
变频器自动诊断只能查出故障的性质与部位,而原因不易找出,有时自诊断还有误导之嫌,就得人工诊断。此时需根据自动诊断信息,把可能引起此信息的故障列举出来,再逐个检查疑点,缩小范围,最终查出原因和部位。
2.3 对比诊断法
对比诊断法指对现象的对比,如切断某一部分电路,更换某一元件,比较切断与不切断、更换与不更换现象是否一样,如果现象相同说明故障仍然存在,故障原因与原电路、元件无关。如果故障消失,则说明故障根源出于此电路或元件。
3 变频器运行中的维护
变频器运行过程中,可以从设备外部目视检查运行状况有无异常,工程技术人员可以通过键盘面板转换键查阅变频器的运行参数,如输出电压、输出电流、输出转矩、电机转速等,掌握变频器日常运行值的范围,以便及时发现变频器及电机问题。此外,还要注意以下几点:
(1)设专人定期对变频器进行清扫、吹灰,保持变频器内部的清洁及风道的畅通。
(2)保持变频器周围环境清洁、干燥。严禁在变频器附近放置杂物。
(3)每次维护变频器后,要认真检查有无遗漏的螺钉及导线等,防止小金属物品造成变频器短路事故。
(4)测量变频器(含电动机)绝缘时,应当使用500V绝缘电阻表。如仅对变频器进行检测,要拆去所有与变频器端子连接的外部接线。清洁器件后,将主回路端子全部用导线短接起来,将其与地用绝缘电阻表试验,如果绝缘电阻表指示在5MΩ以上,说明是正常的。这样做的目的是减少摇测次数。
摘要：从参数设置、过电压、过电流、过负载等方面详细分析了变频器常见故障产生的原因及处理方法。
关键词：变频器,设置参数,故障,诊断,处理
参考文献
[1]张强.变频器的常见故障分析[J].四川水泥,2008,(3)
变频器故障现象及分析 篇10
本文将结合富拉尔基发电厂送引风机变频器常见的故障现象和原因从实践的角度进行分析, 以便于发电厂运行人员进行参考, 举一反三, 以保证设备的安全稳定、经济运行。
1 过流是变频器报警最为频繁的现象
1.1
电动机相间短路或对地短路
1.2
模块损坏, 一上电就跳
1.3
加速时间太短, 延长加速时间
1.4
由于运行人员操作不当, 变频器输出没有降下来, 就将变频器进线断路器断开, 造成变频器输入过电流
2 过电压报警
一般是出现在停机的时候, 其主要原因是减速时间太短或制动电阻损坏。若电机驱动惯性较大的负载时, 减速时间设定的较小, 减速过程中输出频率下降的速度较快, 而负载的惯性较大, 靠自身阻力减速较慢, 使负载拖动机转速比变频器输出频率对应的转速要高, 电动机处于发电状态, 变频器没有能量处理单元或者作用有限, 导致变频器中间直流回路电压升高超出保护值, 从而出现过电压报警。
3 变频器主要常见故障
3.1 变频器过热
其主要原因有:风道阻塞、风机堵转、周围环境温度过高、风扇散热能力差或损坏不转、温度检测器件异常或温度传感器性能不良、变压器刷边绕组存在匝间短路或绝缘受损等。现场处理时应首先判断变频器确实存在温度过高现象, 若温度过高可先按上述原因进行排除;若变频器温度在正常情况出现变频器过热报警, 故障原因则为温度检测电路故障。如果模块内部分电路故障也会出现变频器过热报警, 另一方面当温度检测运算电路异常时也会出现同样故障现象。
3.2 变频器输出不平衡
输出不平衡一般表现为电机抖动, 转速不稳, 主要原因:模块坏, 驱动电路坏, 电抗器坏等。
3.3 变频器过载
当我们看到有过载现象时, 其实首先应该分析是电机过载还是变频器自身过载, 一般来说电机具有较强的过载能力, 只要变频器参数表的电机参数设置合理, 则就不会出现电机过载。变频器本身过载能力较差, 则很容易出现过载报警, 可以检测变频器的输出电压。
3.4
变频器开关电源损坏一般是由于变频器开关电源负载发生短路造成的
4 其它常见故障
变频器控制电源掉电, 模块通讯故障, 模块故障造成模块旁通, 功率模块柜柜门关不严发报警等。
变频器报警时, 报警器闪, 报警指示灯亮, 运行人员根据液晶触摸屏显示报警信息排除故障。
变频器故障时, 报警器闪, 报警指示灯亮, 变频系统自动联跳变频器进线断路器, 如果发现变频器进线断路器没有跳闸, 则手动按下变频器控制柜“急停按钮”使变频器进线断路器跳闸, 运行人员根据液晶触摸屏显示报警信息排除故障。
另外, 变频器运行期间, 巡视检查和操作也尤为重要, 只有加强对设备的巡视检查力度和熟悉变频器操作注意事项, 才能在一定程度上提前发现并有效避免由于各种原因引起的变频器故障。
结合本厂实际情况, 对生产现场运行维护中遇到的实际问题进行了归纳总结, 一边参考。主要的检查维护内容有以下几个方面:
1) 变压器的三相温度是否正确显示, 温度是否偏高 (三相的温度小于50度视为正常) 。
2) 其温控仪是否有报警与故障指示 (故障指示灯亮视为存在故障) 。
3) 风扇旋转是否流畅, 进风口是否有灰尘或堵塞物。
4) 变压器是否有过热现象。
5) 变压器内是否有异常响声。
6) 变频器巡查项目:
变频器面板电流是否偏大或变化幅度是否偏大;
触摸屏频率显示是否正常;
触摸屏是否有报警信息;
变频器内是否有异声。
7) 空调制冷是否正常。
8) 检查开关柜或刀闸柜面板指示灯指示是否正常。
其他需要注意的问题:
1) 正常使用时触摸屏信息只看, 不要按动, 以免将变频的远程控改为本地控制。
2) 变频器控制柜上的去电按钮、上电按钮、急停按钮不允许随意动。
3) 触摸屏上的停止按钮不允许随意按动。
4) “本地/远程”按钮禁止操作。
5) 停机时需用变频停机, 尽量不用断路器直接断电停机, 在电流大的时候易造成变频器功率器件过流损坏。
6) 变频器的报警信号一直保持的, 如需撤除需要消除报警原因并在触摸屏上复位报警信号。故障信号是一直保持的, 如需撤除, 需要消除故障原因并在触摸屏上复位主板。
7) 变频故障后, 如需打开设备前门查看器件情况, 需在高压断电后等待5~10分钟确认模块电容放电后, 模块电源指示灯熄灭后操作。
8) 变压器柜风扇电源取自6k V变压器副边, 6k V断电后变压器风扇会停止运行, 此时如再投变频器之前, 变压器风扇会自动启动, 如果不能自动启动需要操作变压器上的温控仪面板按钮手动起动。
9) 当6k V电压在时, 门锁上的带电显示器的指示灯将亮。
10) 刀闸柜开关的节点为机械节点, 其只参与逻辑, 不参与保护动作。
11) 每个刀闸柜上有电磁锁3把, 包括刀闸手柄2把, 门上1把。刀闸柜上电磁锁不能长时间带电, 电磁锁按钮操作后必须弹出, 如电磁锁按钮不自动弹出, 则手动使其弹出, 电磁锁按钮长时间不弹出易导致电磁锁损坏, 扳动刀闸时要适当的活动刀闸来拔除电磁锁锁杆, 切勿强拉。
12) 变频器运行时, 为保证机组正常运行, 建议引风机入口挡板开度最高为80%;为保护电机, 避免电机电流超过额定值, 任何情况下DCS监控#1、#2引风机变频器输出电流禁止超过电机的额定电流144A。
13) 刀闸柜辅助节点状态输出给DCS和变频器, 表示刀闸的状态, 如辅助节点输出状态不准确, 则变频器不能启动。如变频器或DCS显示刀闸状态不准确, 需检查辅助节点行程开关。
5 结束语
在锅炉引风机上应用变频器技术可以避免传统采用进口档板进行风量调节存在严重的节流损失以及引起炉膛负压波动幅度大造成的安全隐患。采用变频器技术后, 引风机可以低速启动, 无级变速调节, 对安全、节能、延长设备寿命都有着重要的意义。
参考文献
[1]富拉尔基发电厂#5炉引风机变频器改造资料[S].
变频器在使用中常见故障及其分析 篇11
【关键词】变频器；问题；故障 为防患于未然，事先对故障原因进行认真分析显得尤为重要。本文主要介绍了变频器的一些常见故障并简述了其故障产生的原因及预防策略。笔者结合自身的实践经验浅谈如下自己的看法与观点：
1变频器的常见故障分类
根据变频器发生故障或损坏的特征，一般可分为两类：一种是在运行中频繁出现的自动停机现象，并伴随着一定的故障显示代码，其处理措施可根据随机说明书上提供的指导方法，进行处理和解决。这类故障一般是由于变频器运行参数设定不合适，或外部工况、条件不满足变频器使用要求所产生的一种保护动作现象；另一类是由于使用环境恶劣，高温、导电粉尘引起的短路、潮湿引起的绝缘降低或击穿等突发故障（严重时，会出现打火、爆炸等异常现象）。这类故障发生后，一般会使变频器无任何显示，其处理方法是先对变频器解体检查，重点查找损坏件，根据故障发生区，进行清理、测量、更换，然后全面测试，再恢复系统，空载试运行，观察触发回路输出侧的波形，当6组波形大小、相位差相等后，再加载运行，达到解决故障的目的。
2变频器的故障原因及分析
2.1整流块的损坏。 变频器整流桥的损坏也是变频器的常见故障之一，早期生产的变频器整流块均以二极管整流为主，目前部分整流块采用晶闸管的整流方式（调压调频型变频器）。中、大功率普通变频器整流模块一般为三相全波整流，承担着变频器所有输出电能的整流，易过热，也易击穿，其损坏后一般会出现变频器不能送电、保险熔断等现象，三相输入或输出端呈低阻值（正常时其阻值达到兆欧以上）或短路。在更换整流块时，要求其在与散热片接触面上均匀地涂上一层传热性能良好的硅导热膏，再紧固螺丝。如果没有同型号整流块时，可用同容量的其它类型的整流块替代，其固定螺丝孔，必须重新钻孔、攻丝，再安装、接线。
2.2充电电阻易损坏。 导致变频器充电电阻损坏原因一般是：如主回路接触器吸合不好时，造成通流时间过长而烧坏；或充电电流太大而烧坏电阻；或由于重载启动时，主回路通电和RUN信号同时接通，使充电电阻既要通过充电电流，同时又要通过负载逆变电流，故易被烧坏。其损坏的特征，一般表现为烧毁、外壳变黑、炸裂等损坏痕迹。也可根据万用表测量其电阻（不同容量的机器，其阻值不同，可参考同一种机型的阻值大小确定）判断。
2.3逆变器模块烧坏。 中、小型变频器一般用三组IGTR（大功率晶体管模块）；大容量的机种均采用多组IGTR并联，故测量检查时应分别逐一进行检测。IGTR的损坏也可引起变频器OC（+pA或+pd或+pn）保护功能动作。逆变器模块的损坏原因很多：如输出负载发生短路；负载过大，大电流持续运行；负载波动很大，导致浪涌电流过大；冷却风扇效果差；致使模块温度过高，导致模块烧坏、性能变差、参数变化等问题，引起逆变器输出异常。辅助控制电路故障 变频器驱动电路、保护信号检测及处理电路、脉冲发生及信号处理电路等控制电路称为辅助电路。辅助电路发生故障后，其故障原因较为复杂，除固化程序丢失或集成块损坏外，其他故障较易判断和处理。
2.4主回路常见故障及分析。 主回路主要由三相或单相整流桥、平滑电容器、滤波电容器、IPM逆变桥、限流电阻、接触器等元件组成。其中许多常见故障是由电解电容引起。电解电容的寿命主要由加在其两端的直流電压和内部温度所决定，在回路设计时已经选定了电容器的型号，所以内部的温度对电解电容器的寿命起决定作用。电解电容器会直接影响到变频器的使用寿命，一般温度每上升10 ℃，寿命减半。因此一方面在安装时要考虑适当的环境温度，另一方面可以采取措施减少脉动电流。采用改善功率因数的交流或直流电抗器可以减少脉动电流，从而延长电解电容器的寿命。
在电容器维护时，通常以比较容易测量的静电容量来判断电解电容器的劣化情况，当静电容量低于额定值的80%，绝缘阻抗在5 MΩ以下时，应考虑更换电解电容器。
2.5控制回路常见故障及分析。 控制回路影响变频器寿命的是电源部分，是平滑电容器和IPM电路板中的缓冲电容器，其原理与前述相同，但这里的电容器中通过的脉动电流，是基本不受主回路负载影响的定值，故其寿命主要由温度和通电时间决定。由于电容器都焊接在电路板上，通过测量静电容量来判断劣化情况比较困难，一般根据电容器环境温度以及使用时间，来推算是否接近其使用寿命。
电源电路板给控制回路、IPM驱动电路和表面操作显示板以及风扇等提供电源，这些电源一般都是从主电路输出的直流电压，通过开关电源再分别整流而得到的。因此，某一路电源短路，除了本路的整流电路受损外，还可能影响其他部分的电源，如由于误操作而使控制电源与公共接地短接，致使电源电路板上开关电源部分损坏，风扇电源的短路导致其他电源断电等。一般通过观察电源电路板就比较容易发现。
逻辑控制电路板是变频器的核心，它集中了CPU、MPU、RAM、EEPROM等大规模集成电路，具有很高的可靠性，本身出现故障的概率很小，但有时会因开机而使全部控制端子同时闭合，导致变频器出现EEPROM故障，这只要对EEPROM重新复位就可以了。
浅谈变频器故障查找技巧 篇12
1 通用型变频器主电路
目前市场上国产变频器主要以低压通用型变频器为主, 为下文叙述方便, 现简要介绍通用型变频器的主电路结构, 从变频器结构上分有交-交变频器与交-直-交变频器, 从变频性质分主要有电压源型变频器与电流源型变频器, 目前国内生产的变频器主要以电压源型交-直-交变频器为主。
其主电路主要由整流电路、滤波电路、逆变电路及制动单元等几部分构成, 其中IGBT (绝缘栅双极晶体管) 构成了变频器主要硬件, 各部分电路功能简述如下。
1.1 整流电路
由VD1~VD6组成三相桥式全波整流电路将三相交流电整流成直流电。
1.2 滤波电路
整流电路输出的直流电压为脉动的直流电压, 因而需滤波电路滤去电压波纹, 同时它还在整流电路与逆变电路中起到储能作用。
1.3 逆变电路
由开关管V1~V6构成逆变电路, 将直流电压逆变成三相频率、电压可调的交流电以驱动三相电动机, 是变频器实现变频的关键环节。
1.4 限流电路
由限流电阻R及开关K构成, 由于上电瞬间滤波电容端电压为零, 上电瞬间电容充电电流较大, 过大的电流可能损坏整流电路, 为保护整流电路在变频器上电瞬间限流电阻串联到直流回路中, 当电容充电到一定时间后通过开关K将电阻短路。
1.5 制动电路
由制动电阻RB及开关管VB构成, 主要作用是用于消耗电动机反馈回来的能量, 避免过高的泵升电压损坏变频器。
通用型G/P系列变频器根据功率等级的不同, 所选用的IGBT主要有欧派克、三菱、东芝等不同品牌, 变频器功率在18.5k W以下的机型主电路主要由集整流、逆变、制动电路和温度检测为一体的七单元模块构成, 22k W及以上的机型由整流模块和三路两单元逆变模块构成。
2 变频器常见故障类型及原因
变频器经过5年以上使用期后, 各种故障接踵而至, 进而影响正常生产, 以下将分析与介绍变频器常见故障类型。
2.1 上电后无显示
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。或者, 变频器是正常的, 只是电源开关已合闸, 实际没有动力电源, 即实际上没有给变频器上电。
2.2 电动机不转
电动机不转的原因比较复杂, 可能原因有:参数及功能设置不合理, 这包括上限频率与最高频率或基本频率和最高频率设定矛盾, 最高频率的设定值必须大于上限频率和基本频率的设定值;变频器的频率给定设置不正确, 其他的不合理设置;即给定信号回路开路状态;变频器已经处于故障状态;运行使能功能未开通, 某些品牌的变频器需要开通运行使能功能, 如果未开通此功能, 变频器不运行, 那么电动机不转。
2.3 过电流跳闸
变频器过流跳闸是过电流十分严重的现象, 同时对变频器的主回路的器件有伤害, 影响变频器寿命。可能原因有:变频器输出端 (负载侧) 是否短路, 或变频器输出端 (负载侧) 是否接地;工作机械卡住或抱闸, 引起变频器过电流;电动机的起动转矩过小, 拖动系统负载过大, 引起变频器过电流;变频器内部的接触器接点粘死, 导致短接充电限流电阻, 引起变频器过电流;参数设置原因。
2.4 欠电压跳闸
变频器欠电压跳闸故障时, 可能原因是:电源电压过低;电源缺相;充电电阻开路;变频器内部的整流桥故障。
2.5 过电压跳闸
变频器过电压跳闸故障时, 可能原因是:电源电压过高;参数设定不合理;变频器在降速过程中, 再生制动的放电单元工作不理想;多个电动机拖动同一个负载时, 也可能出现这一故障, 这是由于没有负荷分配引起的。以两台电动机拖动一个负载为例, 当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时, 则转速高的电动机相当于原动机, 转速低的处于发电状态, 引起过电压故障。
2.6 过载故障
过载故障包括变频过载和电机器过载。其可能是加速时间太短, 直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等原因引起的。
2.7 温度过高
对于一般的变频器而言, 温度过高体现在两个方面, 一方面是电动机有温度检测元件, 变频器实时监视电动机的发热情况, 当电动机过高时, 变频器发出故障信号;另一方面变频器本身温度过高, 由于冷却风量不足, 变频器工作环境温度过高, 所以导致变频器本身温度过高, 出现温度过高故障。
2.8 通讯故障
变频器通讯问题比较复杂, 涉及通讯的硬件、通讯规约等内容。
3 变频器故障查找技巧
3.1 缩小范围法
通过对故障现象进行分析、对测量参数做出判断, 把故障产生的范围一步一步地缩小, 最后落实到故障产生的具体电路或元器件上。例如一台变频器通电后, 发现操作盘上无显示。首先判断肯定是无直流供电 (可用万用表测量其直流电源电压) , 进一步检查, 发现高压指示灯是亮的 (测量PN电压进一步证实) , 否定主回路高压电路的故障, 肯定了开关电源中给操作盘供电的一路电源有问题。测该路电源的交流电压正常, 无直流输出, 又无短路现象, 就可以断定是该电源电路的整流管损坏。这个例子采用的是典型的逐步缩小法。它的整个过程就是通过分析和参数测量, 判断、肯定、否定几个回合, 最后确定是整流管损坏。
3.2 按图索骥法
根据变频器工作原理, 顺着故障现场, 沿着信号通路, 逐步深入, 直达故障发生点, 最终寻找到故障产生部位的一种方法。例如一台变频器输出电压三相不平衡。这种故障显然是由两种可能性造成的。一种可能是逆变桥内6个单元中至少有1个单元损坏 (开路) , 另一种可能是6组驱动信号中至少有1组损坏。假设已确定有1个逆变单元无驱动信号, 进一步确定驱动电路中故障的产生部位, 可采用顺藤摸瓜法来寻找。具体到这个例子, 可从上而下地查, 即从驱动信号的源头, 也就是CPU的输出端起往下查。
3.3 观察法
根据故障现象直接判断故障位置, 更换故障元器件, 快速排除故障。对于基本原理、各电路工作原理和作用、各元器件的作用等理论方面掌握的比较扎实又有丰富的修理经验、修理水平较高的人员, 通常采用直接切入法。另外, 对于一些比较典型的故障也可以采用直接切入法来处理。例如有一台变频器 (MM3-30KW) , 在使用的过程中经常“无故”停机, 再次开机可能又是正常的。机器拿到我这儿来以后, 开始我也没有发现问题所在。经过较长时间的观察, 发现上电后主接触器吸合不正常——有时会掉电, 乱跳。查故障原因, 结果发现是因为开关电源出来到接触器线包的一路电源的滤波电容漏电造成电压偏低, 这时如果供电电源电压偏高还问题不大, 如果供电电压偏低就会致使接触器吸合不正常造成无故停机。
3.4 电位分析法
在不同的状态下, 变频器各部分电路中各点都具有不同的电位分布, 因此, 可以通过测量和分析电路中某些点的电位及其分布, 确定电路故障的类型和部位。实际上当电路中存在故障时, 电路中各点的电位必将发生变化, 据此, 可以判断出电路的故障点。另外阻抗的变化造成了电流的变化, 电位的变化也造成了电压的变化, 因此, 也可采用电流分析法和电压分析法确定电路故障。
3.5 菜单法
即根据故障现象和特征, 将可能引起这种故障的各种原因顺序罗列出来, 然后一个个地查找和验证, 直到确诊出真正的故障原因和故障部位。
变频器是生产中的重要电气设备, 在日常机电管理中应重视变频器的维修与保养工作, 以保证机电的良好运行。维修人员可根据故障类型灵活采用某种具体方法或综合利用多种方法, 以实现变频器的快速检修和保证变频器稳定可靠运行。
参考文献
[1]刘福禄.浅谈变频器的选用和维护方法[J].科学咨询:科技·管理, 2014 (08) .
[2]姚贵斌.变频器维修的几点认识[J].油气田地面工程, 2007 (01) .
[3]许传军.浅论变频器故障判断与维修技术[J].工艺与技术, 2013 (21) .
[4]http://www.jdzj.com/jdzjnews/2-1233600.html.
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