變頻器故障分析

          目前人們所說的交流調(diào)速系統(tǒng)，主要指電子式電力變換器對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)。變頻調(diào)速系統(tǒng)以其優(yōu)越于直流傳動(dòng)的特點(diǎn)，在很多場(chǎng)合中都被作為首選的傳動(dòng)方案，現(xiàn)代變頻調(diào)速基本都采用16位或32位單片機(jī)作為控制核心，從而實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制，調(diào)速性能與直流調(diào)速基本相近，但使用變頻器時(shí)，其維護(hù)工作要比直流復(fù)雜，一旦發(fā)生故障，企業(yè)的普通電氣人員就很難處理，這里就變頻器常見的故障分析一下故障產(chǎn)生的原因及處理方法。

一、參數(shù)設(shè)置類故障

     常用變頻器在使用中，是否能滿足傳動(dòng)系統(tǒng)的要求，變頻器的參數(shù)設(shè)置非常重要，如果參數(shù)設(shè)置不正確，會(huì)導(dǎo)致變頻器不能正常工作。

1、參數(shù)設(shè)置

     常用變頻器，一般出廠時(shí)，廠家對(duì)每一個(gè)參數(shù)都有一個(gè)默認(rèn)值，這些參數(shù)叫工廠值。在這些參數(shù)值的情況下，用戶能以面板操作方式正常運(yùn)行的，但以面板操作并不滿足大多數(shù)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求。所以，用戶在正確使用變頻器之前，要對(duì)變頻器參數(shù)時(shí)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

    （1）確認(rèn)電機(jī)參數(shù)，變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。

    （2）變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識(shí)。

    （3）設(shè)定變頻器的啟動(dòng)方式，一般變頻器在出廠時(shí)設(shè)定從面板啟動(dòng)，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況選擇啟動(dòng)方式，可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。

    （4）給定信號(hào)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(dāng)然對(duì)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(shè)置以上參數(shù)之后，變頻器基本上能正常工作，如要獲得更好的控制效果則只能根據(jù)實(shí)際情況修改相關(guān)參數(shù)。

2、參數(shù)設(shè)置類故障的處理

     一旦發(fā)生了參數(shù)設(shè)置類故障后，變頻器都不能正常運(yùn)行，一般可根據(jù)說明書進(jìn)行修改參數(shù)。如果以上不行，最好是能夠把所有參數(shù)恢復(fù)出廠值，然后按上述步驟重新設(shè)置，對(duì)于每一個(gè)公司的變頻器其參數(shù)恢復(fù)方式也不相同。

二、過壓類故障

     變頻器的過電壓集中表現(xiàn)在直流母線的支流電壓上。正常情況下，變頻器直流電為三相全波整流后的平均值。若以380V線電壓計(jì)算，則平均直流電壓Ud= 1.35 U線＝513V。在過電壓發(fā)生時(shí)，直流母線的儲(chǔ)能電容將被充電，當(dāng)電壓上至760V左右時(shí)，變頻器過電壓保護(hù)動(dòng)作。因此，變頻器來說，都有一個(gè)正常的工作電壓范圍，當(dāng)電壓超過這個(gè)范圍時(shí)很可能損壞變頻器，常見的過電壓有兩類。

1、輸入交流電源過壓

     這種情況是指輸入電壓超過正常范圍，一般發(fā)生在節(jié)假日負(fù)載較輕，電壓升高或降低而線路出現(xiàn)故障，此時(shí)最好斷開電源，檢查、處理。

2、發(fā)電類過電壓

     這種情況出現(xiàn)的概率較高，主要是電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速比實(shí)際轉(zhuǎn)速還高，使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器又沒有安裝制動(dòng)單元，有兩起情況可以引起這一故障。

    （1）當(dāng)變頻器拖動(dòng)大慣性負(fù)載時(shí)，其減速時(shí)間設(shè)的比較小，在減速過程中，變頻器輸出的速度比較快，而負(fù)載靠本身阻力減速比較慢，使負(fù)載拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出的頻率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速還要高，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器沒有能量回饋單元，因而變頻器支流直流回路電壓升高，超出保護(hù)值，出現(xiàn)故障，而紙機(jī)中經(jīng)常發(fā)生在干燥部分，處理這種故障可以增加再生制動(dòng)單元，或者修改變頻器參數(shù)，把變頻器減速時(shí)間設(shè)的長一些。增加再生制動(dòng)單元功能包括能量消耗型，并聯(lián)直流母線吸收型、能量回饋型。能量消耗型在變頻器直流回路中并聯(lián)一個(gè)制動(dòng)電阻，通過檢測(cè)直流母線電壓來控制功率管的通斷。并聯(lián)直流母線吸收型使用在多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)往往有一臺(tái)或幾臺(tái)電機(jī)經(jīng)常工作于發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生再生能量，這些能量通過并聯(lián)母線被處于電動(dòng)狀態(tài)的電機(jī)吸收。能量回饋型的變頻器網(wǎng)側(cè)變流器是可逆的，當(dāng)有再生能量產(chǎn)生時(shí)可逆變流器就將再生能量回饋給電網(wǎng)。

    （2）多個(gè)電動(dòng)施動(dòng)同一個(gè)負(fù)載時(shí)，也可能出現(xiàn)這一故障，主要由于沒有負(fù)荷分配引起的。以兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一個(gè)負(fù)載為例，當(dāng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速大于另一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時(shí)，則轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于原動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速低的處于發(fā)電狀態(tài)，引起故障。在紙機(jī)經(jīng)常發(fā)生在榨部及網(wǎng)部，處理時(shí)需加負(fù)荷分配控制?？梢园烟幱诩垯C(jī)傳動(dòng)速度鏈分支的變頻器特性調(diào)節(jié)軟一些。

三、過流故障

     過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時(shí)間太短、負(fù)載發(fā)生突變、負(fù)荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時(shí)一般可通過延長加減速時(shí)間、減少負(fù)荷的突變、外加能耗制動(dòng)元件、進(jìn)行負(fù)荷分配設(shè)計(jì)、對(duì)線路進(jìn)行檢查。如果斷開負(fù)載變頻器還是過流故障，說明變頻器逆變電路已環(huán)，需要更換變頻器。

     總結(jié)過電流原因如下：

     1、電源電壓過高

     2、變頻器輸出短路

     3、V/F特性電壓提升太大

     原因：如果V/F電壓提升過大，變頻器輸出頻率已經(jīng)很高了，而電機(jī)轉(zhuǎn)速還比較低，就會(huì)導(dǎo)致失速故障，導(dǎo)致變頻器過電流故障。

     對(duì)策：低速電壓提升要在實(shí)際中反復(fù)實(shí)驗(yàn)，不要設(shè)置太大，否則會(huì)導(dǎo)致變頻器一起動(dòng)就跳過流故障。

     4、載波頻率設(shè)置太高

     當(dāng)變頻器載波頻率設(shè)置過高時(shí)，開關(guān)管的開關(guān)速率過快，發(fā)熱量增加。此時(shí)，變頻器抵抗負(fù)載電流變化的能力變小，當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，變頻器就有可能報(bào)過流故障。因此，當(dāng)提高變頻器的載波頻率時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低變頻器的負(fù)荷電流。

     對(duì)策：在滿足調(diào)速要求前提下，降低變頻器的載波頻率。

     5、起動(dòng)時(shí)間太短

     原因：變頻器輸出頻率的變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化（失速），造成過流故障。

     對(duì)策：延長變頻器加速時(shí)間。

     6、負(fù)載突然增大

     原因：負(fù)載突然增大，電流也會(huì)隨之增大，當(dāng)電流超過變頻器設(shè)置的過電流值時(shí)，為保護(hù)變頻器內(nèi)部器件，變頻器會(huì)報(bào)過流故障。

     對(duì)策：分析負(fù)載突然增大的原因，如有可能，可適當(dāng)增大變頻器容量。

     7、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械慣性過大，電機(jī)容量相對(duì)偏小

     原因：當(dāng)傳動(dòng)機(jī)械慣性大時(shí)，電機(jī)容量又偏小，會(huì)出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電機(jī)電流過大，導(dǎo)致變頻器報(bào)過流故障。

     對(duì)策：對(duì)于大慣性負(fù)載，在保證電機(jī)和負(fù)載匹配的前提下，可適當(dāng)提升變頻器低速起動(dòng)時(shí)的電壓提升，延長變頻器加速時(shí)間等方法來防止變頻器報(bào)過流故障。

     8、某一特定速度時(shí)，突然發(fā)生過電流

     1）、干擾引起過壓、過流；

     2）、機(jī)械共振

     9、變頻器與電機(jī)容量不匹配

     10、變頻器電源側(cè)缺相，輸出斷線，電機(jī)內(nèi)部故障及接地故障

     對(duì)策：檢查電源及變頻器的輸出線路，測(cè)量電機(jī)相間及相對(duì)地的絕緣電阻。

四、過載故障

     過載故障包括變頻過載和電機(jī)器過載。其可能是加速時(shí)間太短，直流制動(dòng)量過大、電網(wǎng)電壓太低、負(fù)載過重等原因引起的。一般可通過延長加速時(shí)間、延長制動(dòng)時(shí)間、檢查電網(wǎng)電壓等。負(fù)載過重，所選的電機(jī)和變頻器不能拖動(dòng)該負(fù)載，也可能是由于機(jī)械潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機(jī)和變頻器；如后者則要對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行檢修。

五、其他故障

     1、欠壓

     原因：1、電源缺相導(dǎo)致整流后的DC偏低，造成欠壓故障。

             2、同時(shí)工作或同時(shí)起動(dòng)的變頻器數(shù)量過多，應(yīng)盡量減少同時(shí)啟動(dòng)或工作的變頻器數(shù)

                 量，變頻器輸入側(cè)加裝AC電抗器，實(shí)在不行就增加供電變壓器容量。

             3、外界或變頻器之間的干擾。

     2、過熱故障

     原因：1、周圍環(huán)境溫度過高

             2、變頻器通風(fēng)不良

             3、風(fēng)扇卡阻或損壞

             4、負(fù)載過重