1、变频器故障诊断分析 摘要：变频器是把工频电源(50Hz 或 60Hz)变换成各种频率的交流电源以实现电机变速运行的设备。其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的 CPU 以及一些相应的电路。编码器安装于电机轴上，电机旋转时，编码器会输出随转速而变化的信号，传送给变频器的控制单元。电磁干扰对于系统最突出的影响就表现在编码器上, 将直接导致变频器报编码器故障停机。关键词:变频器结构、编码器一、变频器结构1整流器,它与单相或三相
2、交流电源相连接，产生脉动的直流电压。 2.中间电路，有以下三种作用： （1）. 使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。 （2）. 通过开关电源为各个控制线路供电。 （3）. 可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能。 3.逆变器 ，将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。 4.控制电路 ，它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号。其主要组成部分是：输出驱动电路、操作控制电路。主要功能是： （1）. 利用信号来开关逆变器的半导体器件。 （2）. 提供操作变频器的各种控制信号。 （3）. 监视变频器的工作状态，提供保护功能。2、变频器故障分析目前人们所说
3、的交流调速系统，主要指电子式电力变换器对交流电动机的变频调速系统。变频调速系统以其优越于直流传动的特点，在很多场合中都被作为首选的传动方案，现代变频调速基本都采用 16 位或 32 位单片机作为控制核心，从而实现全数字化控制，调速性能与直流调速基本相近，但使用变频器时，其维护工作要比直流复杂，一旦发生故障，企业的普通电气人员就很难处理，这里就变频器常见的故障分析一下故障产生的原因及处理方法。1.参数设置类故障常用变频器在使用中，是否能满足传动系统的要求，变频器的参数设置非常重要，如果参数设置不正确，会导致变频器不能正常工作。1.1 参数设置常用变频器，一般出厂时，厂家对每一个参数都有一个默认值
4、，这些参数叫工厂值。在这些参数值的情况下，用户能以面板操作方式正常运行的，但以面板操作并不满足大多数传动系统的要求。所以，用户在正确使用变频器之前，要对变频器参数时从以下几个方面进行：（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）变频器采取的控制方式，即速度控制、转矩控制、PID 控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要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从面板启动，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、通讯方式等几种。（4）给定信号的选择，一般变频器的频
5、率给定也可以有多种方式，面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通讯方式给定，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。1.2 参数设置类故障的处理一旦发生了参数设置类故障后，变频器都不能正常运行，一般可根据说明书进行修改参数。如果以上不行，最好是能够把所有参数恢复出厂值，然后按上述步骤重新设置，对于每一个公司的变频器其参数恢复方式也不相同。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
6、算，则平均直流电压 Ud= 1.35 U 线513V。在过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，当电压上至 760V 左右时，变频器过电压保护动作。因此，变频器来说，都有一个正常的工作电压范围，当电压超过这个范围时很可能损坏变频器，常见的过电压有两类。2.1 输入交流电源过压这种情况是指输入电压超过正常范围，一般发生在节假日负载较轻，电压升高或降低而线路出现故障，此时最好断开电源，检查、处理。2.2 发电类过电压这种情况出现的概率较高，主要是电机的同步转速比实际转速还高，使电动机处于发电状态，而变频器又没有安装制动单元，有两起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
7、的比较小，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的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，因而变频器支流直流回路电压升高，超出保护值，出现故障，而纸机中经常发生在干燥部分，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。增加再生制动单元功能包括能量消耗型，并联直流母线吸收型、能量回馈型。能量消耗型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使用在多电机传动系统，这种系统往往有一台或几台电机经常工作于发电状态，产生再生能量
8、，这些能量通过并联母线被处于电动状态的电机吸收。能量回馈型的变频器网侧变流器是可逆的，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，引起故障。在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。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
9、。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。4.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。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。5.其他故障5.1 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。5.2 温度过高如电动机有温度检测装置
10、，检查电动机的散热情况；变频器温度过高，检查变频器的通风情况。三、变频器排故解析案例1. 变频器显示为直流线电压故障原因分析：TMEIC变频器一般为电压型变频器，采用交直交工作方式。当变频器送电时，由于直流侧的平波电容容量非常大，充电电流很大，故通常采用一个起动电阻来限制充电电流，充电完成后，控制电路通过继电器的触点将电阻短路。一般变频器在设计时，为了减小变频器的体积而选择较小的起动电阻，其值多为1050 Q，功率为1050 w；当变频器的交流电源频繁接通，或者旁路触器的触点接触不良时，都会导致起动电阻烧坏。因而当起动电阻烧坏时，变频器就显示为直流线电压故障。处理：更换充电限流电阻，更换接触器
11、的触点。2. 变频器在加、减速或停止过程中发生报过电流或过电压故障原因分析：由于变频器加速、减速时间设置不当。当加速时间设置过短会造成反电动势，从而引起报过电流故障；减速或停车过程中，由于减速时间设置过短，会引起直流母线过电压，极易导致变频器内部母线产生过电压发生保护而动作。处理：在变频器调试时一定要在带正常负载的情况下合理地在程序中设定变频器起、停车的加、减速时间。3.双绕组变频电机启动，变频器就报过流故障，直接跳开关。原因分析：可能原因有以下几点（1）电缆都是双拼的可能电缆接错，（2）电机绕组里面线圈接线不正确。同名端没取对。（3）变频器内部参数设置有问题。处理方法：变频器内部参数设置为双绕组启动。结论：了解变频器的结构、设置帮助我们掌握其特点才能在实践中改善自控系统的质量。正确安装变频设备，正确施工，提高施工质量。
