變頻器結構和故障判斷簡介

變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現電機的變速運行的設備。如圖1所示，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉矩計算的CPU以及一些相應的電路。

圖1

1. 整流器

   它與單相或三相交流電源相連接，產生脈動的直流電壓。

2. 中間電路，有以下三種作用：

   a. 使脈動的直流電壓變得穩定或平滑，供逆變器使用。

   b. 通過開關電源為各個控制線路供電。

   c. 可以配置濾波或制動裝置以提高變頻器性能。

3. 逆變器

   將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓。

4. 控制電路

   它將信號傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時它也接收來自這些部分的信號。其主要組成部分是：輸出驅動電路、操作控制電路。主要功能是：

   a. 利用信號來開關逆變器的半導體器件。

   b. 提供操作變頻器的各種控制信號。

c. 監視變頻器的工作狀態，提供保護功能。

在現場對變頻器以及周邊控制裝置的進行操作的人員，如果對一些常見的故障情況能作出判斷和處理，就能大大提高工作效率，并且避免一些不必要的損失。為此，我們總結了一些變頻器的基本故障，供大家作參考。以下檢測過程無需打開變頻器機殼，僅僅在外部對一些常見現象進行檢測和判斷。

現象 檢測辦法和判斷 1， 上電跳閘或變頻器主電源接線端子部分出現火花。 斷開電源線，檢查變頻器輸入端子是否短路，檢查變頻器中間電路直流側端子P、N是否短路。可能原因是整流器損壞或中間電路短路。 2， 上電無顯示 斷開電源線，檢查電源是否是否有缺相或斷路情況，如果電源正常則再次上電后則檢查檢查變頻器中間電路直流側端子P、N是否有電壓，如果上述檢查正常則判斷變頻器內部開關電源損壞。 3， 開機運行無輸出（電動機不啟動） 斷開輸出電機線，再次開機后觀察變頻器面板顯示的輸入頻率，同時測量交流輸出端子。可能原因是變頻器啟動參數設置或運行端子接線錯誤、也可能是逆變部分損壞或電動機沒有正確鏈接到變頻器。 4， 運行時“過電壓”保護，變頻器停止輸出 檢查電網電壓是否過高，或者是電機負載慣性太大并且加減速時間太短導致的制動問題，請參考第8條。 5， 運行時“過電流”保護，變頻器停止輸出 電機堵轉或負載過大。可以檢查負載情況或適當調整變頻器參數。如無法奏效則說明逆變器部分出現老化或損壞。 6， 運行時“過熱”保護，變頻器停止輸出 視各品牌型號的變頻器配置不同，可能是環境溫度過高超過了變頻器允許限額，檢查散熱風機是否運轉或是電動機過熱導致保護關閉。 7， 運行時“接地”保護，變頻器停止輸出 參考操作手冊，檢查變頻器及電機是否可靠接地，或者測量電機的絕緣度是否正常。 8， 制動問題（過電壓保護） 如果電機負載確實過大并需要在短時間內停車，則需購買帶有制動單元的變頻器并配置相當功率的制動電阻。如果已經配置了制動功能，則可能是制動電阻損壞或制動單元檢測失效。 9， 變頻器內部發出腐臭般的異味 切勿開機，很可能是變頻器內部主濾波電容有破損漏液現象。

如判斷出變頻器部件損壞，則聯系供應商或送交專業維修中心處理。

變頻器結構和故障判斷簡介

變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現電機的變速運行的設備。其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉矩計算的CPU以及一些相應的電路。

1. 整流器 ，它與單相或三相交流電源相連接，產生脈動的直流電壓。

2. 中間電路，有以下三種作用：

   a. 使脈動的直流電壓變得穩定或平滑，供逆變器使用。

   b. 通過開關電源為各個控制線路供電。

   c. 可以配置濾波或制動裝置以提高變頻器性能。

3. 逆變器 ，將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓。

4. 控制電路 ，它將信號傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時它也接收來自這些部分的信號。其主要組成部分是：輸出驅動電路、操作控制電路。主要功能是：

   a. 利用信號來開關逆變器的半導體器件。

   b. 提供操作變頻器的各種控制信號。

c. 監視變頻器的工作狀態，提供保護功能。

 

在現場對變頻器以及周邊控制裝置的進行操作的人員，如果對一些常見的故障情況能作出判斷和處理，就能大大提高工作效率，并且避免一些不必要的損失。為此，我們總結了一些變頻器的基本故障，供大家作參考。以下檢測過程無需打開變頻器機殼，僅僅在外部對一些常見現象進行檢測和判斷。

1， 上電跳閘或變頻器主電源接線端子部分出現火花。

檢測辦法和判斷 ：斷開電源線，檢查變頻器輸入端子是否短路，檢查變頻器中間電路直流側端子P、N是否短路。可能原因是整流器損壞或中間電路短路。

2， 上電無顯示

檢測辦法和判斷 ：斷開電源線，檢查電源是否是否有缺相或斷路情況，如果電源正常則再次上電后則檢查檢查變頻器中間電路直流側端子P、N是否有電壓，如果上述檢查正常則判斷變頻器內部開關電源損壞。

3， 開機運行無輸出（電動機不啟動）

檢測辦法和判斷 ：斷開輸出電機線，再次開機后觀察變頻器面板顯示的輸入頻率，同時測量交流輸出端子。可能原因是變頻器啟動參數設置或運行端子接線錯誤、也可能是逆變部分損壞或電動機沒有正確鏈接到變頻器。

4， 運行時“過電壓”保護，變頻器停止輸出

檢測辦法和判斷 ：檢查電網電壓是否過高，或者是電機負載慣性太大并且加減速時間太短導致的制動問題，請參考第8條。

5， 運行時“過電流”保護，變頻器停止輸出

檢測辦法和判斷 ：電機堵轉或負載過大。可以檢查負載情況或適當調整變頻器參數。如無法奏效則說明逆變器部分出現老化或損壞。

6， 運行時“過熱”保護，變頻器停止輸出

檢測辦法和判斷 ：視各品牌型號的變頻器配置不同，可能是環境溫度過高超過了變頻器允許限額，檢查散熱風機是否運轉或是電動機過熱導致保護關閉。

7， 運行時“接地”保護，變頻器停止輸出

檢測辦法和判斷 ：參考操作手冊，檢查變頻器及電機是否可靠接地，或者測量電機的絕緣度是否正常。

8， 制動問題（過電壓保護）

檢測辦法和判斷 ：如果電機負載確實過大并需要在短時間內停車，則需購買帶有制動單元的變頻器并配置相當功率的制動電阻。如果已經配置了制動功能，則可能是制動電阻損壞或制動單元檢測失效。

9， 變頻器內部發出腐臭般的異味

檢測辦法和判斷 ：切勿開機，很可能是變頻器內部主濾波電容有破損漏液現象。

10，如判斷出變頻器部件損壞，則聯系供應商或送交專業維修中心處理。

目前人們所說的交流調速系統，主要指電子式電力變換器對交流電動機的變頻調速系統。變頻調速系統以其優越于直流傳動的特點，在很多場合中都被作為首選的傳動方案，現代變頻調速基本都采用16位或32位單片機作為控制核心，從而實現全數字化控制，調速性能與直流調速基本相近，但使用變頻器時，其維護工作要比直流復雜，一旦發生故障，企業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生的原因及處理方法。

常用變頻器在使用中，是否能滿足傳動系統的要求，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。

1、參數設置

常用變頻器，一般出廠時，廠家對每一個參數都有一個默認值，這些參數叫工廠值。在這些參數值的情況下，用戶能以面板操作方式正常運行的，但以面板操作并不滿足大多數傳動系統的要求。所以，用戶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：
　　（1）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，這些參數可以從電機銘牌中直接得到。

（2）變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據控制精度，需要進行靜態或動態辨識。

（3）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。

（4）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，如要獲得更好的控制效果則只能根據實際情況修改相關參數。

2、參數設置類故障的處理

一旦發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，對于每一個公司的變頻器其參數恢復方式也不相同。

二、過壓類故障

變頻器的過電壓集中表現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線電壓計算，則平均直流電壓Ud= 1.35 U線＝513V。在過電壓發生時，直流母線的儲能電容將被充電，當電壓上至760V左右時，變頻器過電壓保護動作。因此，變頻器來說，都有一個正常的工作電壓范圍，當電壓超過這個范圍時很可能損壞變頻器，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，一般發生在節假日負載較輕，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。

2、發電類過電壓

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還高，使電動機處于發電狀態，而變頻器又沒有安裝制動單元，有兩起情況可以引起這一故障。

（1）當變頻器拖動大慣性負載時，其減速時間設的比較小，在減速過程中，變頻器輸出的速度比較快，而負載靠本身阻力減速比較慢，使負載拖動電動機的轉速比變頻器輸出的頻率所對應的轉速還要高，電動機處于發電狀態，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，超出保護值，出現故障，而紙機中經常發生在干燥部分，處理這種故障可以增加再生制動單元，或者修改變頻器參數，把變頻器減速時間設的長一些。增加再生制動單元功能包括能量消耗型，并聯直流母線吸收型、能量回饋型。能量消耗型在變頻器直流回路中并聯一個制動電阻，通過檢測直流母線電壓來控制功率管的通斷。并聯直流母線吸收型使用在多電機傳動系統，這種系統往往有一臺或幾臺電機經常工作于發電狀態，產生再生能量，這些能量通過并聯母線被處于電動狀態的電機吸收。能量回饋型的變頻器網側變流器是可逆的，當有再生能量產生時可逆變流器就將再生能量回饋給電網。

（2）多個電動施動同一個負載時，也可能出現這一故障，主要由于沒有負荷分配引起的。以兩臺電動機拖動一個負載為例，當一臺電動機的實際轉速大于另一臺電動機的同步轉速時，則轉速高的電動機相當于原動機，轉速低的處于發電狀態，引起故障。在紙機經常發生在榨部及網部，處理時需加負荷分配控制。可以把處于紙機傳動速度鏈分支的變頻器特性調節軟一些。

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間太短、負載發生突變、負荷分配不均，輸出短路等原因引起的。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環，需要更換變頻器。

四、過載故障

過載故障包括變頻過載和電機器過載。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檢修。

五、其他故障

1、欠壓

說明變頻器電源輸入部分有問題，需檢查后才可以運行。

2、溫度過高

如電動機有溫度檢測裝置，檢查電動機的散熱情況；變頻器溫度過高，檢查變頻器的通風情況。