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交流電動機的變頻調(diào)速系統(tǒng)。變頻調(diào)速系統(tǒng)以其優(yōu)越于直流傳動的特點，在很多場合中都被作為首選的傳動方案，現(xiàn)代變頻調(diào)速基本都采用16位或32位單片機作為控制核心，從而實現(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，其維護工作要比直流復(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，廠家對每一個參數(shù)都有一個默認(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行的，但以面板操作并不滿足大多數(shù)傳動系統(tǒng)的要求。所以，用戶在正確使用變頻器之前，要對變頻器參數(shù)時從以下幾個方面進行：

    （1）確認(rèn)電機參數(shù)，變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)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(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，需要進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。

    （3）設(shè)定變頻器的啟動方式，一般變頻器在出廠時設(shè)定從面板啟動，用戶可以根據(jù)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(dāng)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(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行，一般可根據(jù)說明書進行修改參數(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，對于每一個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線電壓計算，則平均直流電壓Ud= 1.35 U線＝513V。在過電壓發(fā)生時，直流母線的儲能電容將被充電，當(dāng)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(dāng)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(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，主要是電機的同步轉(zhuǎn)速比實際轉(zhuǎn)速還高，使電動機處于發(fā)電狀態(tài)，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(dāng)變頻器拖動大慣性負(fù)載時，其減速時間設(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)載拖動電動機的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出的頻率所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速還要高，電動機處于發(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，超出保護值，出現(xiàn)故障，而紙機中經(jīng)常發(fā)生在干燥部分，處理這種故障可以增加再生制動單元，或者修改變頻器參數(shù)，把變頻器減速時間設(shè)的長一些。增加再生制動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(lián)直流母線吸收型使用在多電機傳動系統(tǒng)，這種系統(tǒng)往往有一臺或幾臺電機經(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)母線被處于電動狀態(tài)的電機吸收。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)生時可逆變流器就將再生能量回饋給電網(wǎng)。

    （2）多個電動施動同一個負(fù)載時，也可能出現(xiàn)這一故障，主要由于沒有負(fù)荷分配引起的。以兩臺電動機拖動一個負(fù)載為例，當(dāng)一臺電動機的實際轉(zhuǎn)速大于另一臺電動機的同步轉(zhuǎn)速時，則轉(zhuǎn)速高的電動機相當(dāng)于原動機，轉(zhuǎn)速低的處于發(fā)電狀態(tài)，引起故障。在紙機經(jīng)常發(fā)生在榨部及網(wǎng)部，處理時需加負(fù)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(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。這時一般可通過延長加減速時間、減少負(fù)荷的突變、外加能耗制動元件、進行負(fù)荷分配設(shè)計、對線路進行檢查。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，而電機轉(zhuǎn)速還比較低，就會導(dǎo)致失速故障，導(dǎo)致變頻器過電流故障。

     對策：低速電壓提升要在實際中反復(fù)實驗，不要設(shè)置太大，否則會導(dǎo)致變頻器一起動就跳過流故障。

     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，開關(guān)管的開關(guān)速率過快，發(fā)熱量增加。此時，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，變頻器就有可能報過流故障。因此，當(dāng)提高變頻器的載波頻率時，應(yīng)適當(dāng)降低變頻器的負(fù)荷電流。

     對策：在滿足調(diào)速要求前提下，降低變頻器的載波頻率。

     5、起動時間太短

     原因：變頻器輸出頻率的變化遠遠超過電機轉(zhuǎn)速的變化（失速），造成過流故障。

     對策：延長變頻器加速時間。

     6、負(fù)載突然增大

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

     對策：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、傳動機構(gòu)機械慣性過大，電機容量相對偏小

     原因：當(dāng)傳動機械慣性大時，電機容量又偏小，會出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電機電流過大，導(dǎo)致變頻器報過流故障。

     對策：對于大慣性負(fù)載，在保證電機和負(fù)載匹配的前提下，可適當(dāng)提升變頻器低速起動時的電壓提升，延長變頻器加速時間等方法來防止變頻器報過流故障。

     8、某一特定速度時，突然發(fā)生過電流

     1）、干擾引起過壓、過流；

     2）、機械共振

     9、變頻器與電機容量不匹配

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

     對策：檢查電源及變頻器的輸出線路，測量電機相間及相對地的絕緣電阻。

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(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間、延長制動時間、檢查電網(wǎng)電壓等。負(fù)載過重，所選的電機和變頻器不能拖動該負(fù)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(chǎn)機械進行檢修。

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、同時工作或同時起動的變頻器數(shù)量過多，應(yīng)盡量減少同時啟動或工作的變頻器數(shù)

                 量，變頻器輸入側(cè)加裝AC電抗器，實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