变频器8大故障原因及解决方法
它由变频器主電(diàn)路、電(diàn)源電(diàn)路、IPM驱动和保护電(diàn)路、冷却风扇等组成。其结构大多(duō)是单元化或模块化的。使用(yòng)方法不当或设置环境不合理(lǐ),容易导致变频器误操作(zuò)和故障,或达不到预期的运行效果。為(wèi)了防患于未然,在故障发生后仔细分(fēn)析故障原因尤為(wèi)重要。1.主電(diàn)路常见故障分(fēn)析主電(diàn)路主要由三相或单相整流桥、滤波電(diàn)容、滤波電(diàn)容、IPM逆变桥、限流電(diàn)阻、接触器等元件组成。很(hěn)多(duō)常见故障一般都是電(diàn)解電(diàn)容引起的。電(diàn)解電(diàn)容器的寿命主要由两端施加的DC電(diàn)压和内部温度决定。在電(diàn)路设计中(zhōng)已经选择了電(diàn)容器的型号,因此内部温度在電(diàn)解電(diàn)容器的寿命中(zhōng)起着决定性的作(zuò)用(yòng)。電(diàn)解電(diàn)容会直接影响变频器的使用(yòng)寿命。一般来说,温度每上升10℃,使用(yòng)寿命就会减半。因此,安(ān)装(zhuāng)时一方面要考虑适当的环境温度,另一方面可(kě)以采取措施降低脉动電(diàn)流。使用(yòng)具(jù)有(yǒu)改善的功率因数的交流或DC電(diàn)抗器可(kě)以减少脉动電(diàn)流并延長(cháng)電(diàn)解電(diàn)容器的寿命。在電(diàn)容器维护中(zhōng),通常通过容易测量的静電(diàn)容量来判断電(diàn)解電(diàn)容器的劣化。当静電(diàn)容量低于额定值的80%,绝缘阻抗低于5 mω时,应更换電(diàn)解電(diàn)容器。2.主電(diàn)路典型故障分(fēn)析故障现象:变频器在加速、减速或正常运行时出现过電(diàn)流跳闸。首先要分(fēn)清是负载引起的还是变频器引起的。如果是变频器的故障,可(kě)以通过历史记录查得跳闸时的電(diàn)流超过变频器的额定電(diàn)流或電(diàn)子热继電(diàn)器的设定值,三相電(diàn)压電(diàn)流平衡,那么就要考虑是否有(yǒu)过载或突变,如電(diàn)机失速。当负载惯性较大时,加速时间可(kě)以适当延長(cháng),这个过程并不损伤逆变器本身。如果跳闸时的電(diàn)流在变频器的额定電(diàn)流或電(diàn)子热继電(diàn)器的设定范围内,则可(kě)以判断IPM模块或相关部件发生了故障。首先,IPM模块是否损坏可(kě)以通过分(fēn)别测量逆变器主電(diàn)路输出端U、V、W与DC侧P、N端之间的正向和反向電(diàn)阻来判断。如果模块没有(yǒu)损坏,则驱动電(diàn)路出现故障。如果IPM模块过流或逆变器短路在减速过程中(zhōng)跳闸接地,通常是逆变器上半桥的模块或其驱动電(diàn)路故障;而IPM模块加速时过流是下半桥的模块或其驱动電(diàn)路故障。这些故障的原因大多(duō)是外部灰尘进入变频器或环境潮湿造成的。3.控制電(diàn)路故障分(fēn)析IPM電(diàn)路板中(zhōng)的電(diàn)源部分(fēn)、平滑電(diàn)容器和缓冲電(diàn)容器影响控制電(diàn)路中(zhōng)逆变器的寿命。其原理(lǐ)同上,但这里電(diàn)容器中(zhōng)的脉动電(diàn)流是一个基本不受主電(diàn)路负载影响的定值,所以其寿命主要由温度和通電(diàn)时间决定。因為(wèi)電(diàn)容器焊接在電(diàn)路板上,所以很(hěn)难通过测量静電(diàn)容量来判断劣化。一般根据電(diàn)容器的环境温度和使用(yòng)时间来估计是否接近其使用(yòng)寿命。電(diàn)路板向控制電(diàn)路、IPM驱动電(diàn)路、地面操作(zuò)显示面板和风扇等供電(diàn)。这些電(diàn)源一般是主電(diàn)路输出的DC電(diàn)压,由开关電(diàn)源整流。所以某个電(diàn)源短路可(kě)能(néng)会影响到该電(diàn)路整流電(diàn)路之外的其他(tā)部分(fēn)的供電(diàn),比如误操作(zuò)导致控制電(diàn)源与公(gōng)共地短路,导致電(diàn)源電(diàn)路板上的开关電(diàn)源损坏,风扇電(diàn)源短路导致其他(tā)電(diàn)源断電(diàn)。一般观察電(diàn)源電(diàn)路板就很(hěn)容易发现。逻辑電(diàn)路板是变频器的核心。它集中(zhōng)了大规模集成電(diàn)路,如CPU,MPU,RAM,EEPROM等。可(kě)靠性高,自身故障概率也很(hěn)小(xiǎo)。但有(yǒu)时会因為(wèi)启动而同时关闭所有(yǒu)控制端子,导致变频器EEPROM失效。重置EEPROM即可(kě)。IPM電(diàn)路板包含驱动和缓冲電(diàn)路,以及过压和短路保护電(diàn)路。来自逻辑控制板的PWM信号通过光耦将電(diàn)压驱动信号输入到IPM模块中(zhōng),所以在测试模块的同时也要测量IPM模块上的光耦。4.冷却系统冷却系统主要包括散热片和冷却风扇。其中(zhōng),冷却风扇的使用(yòng)寿命较短。接近使用(yòng)寿命时,风扇振动,噪音增大,*终停止运转,导致逆变器IPM过热跳闸。冷却风扇的寿命陷在轴承里,大概是10000 ~ 35000h·h,变频器连续运行时,风扇或轴承需要每2 ~ 3年更换一次。為(wèi)了延長(cháng)风扇的寿命,有(yǒu)些产(chǎn)品的风扇只在变频器运转时运转,而不在通電(diàn)时运转。5.外部電(diàn)磁感应干扰如果变频器周围有(yǒu)干扰源,会通过辐射或電(diàn)源線(xiàn)侵入变频器,造成控制電(diàn)路的误动作(zuò),造成工(gōng)作(zuò)异常或停机,严重时甚至损坏变频器。降低噪声干扰的具(jù)體(tǐ)方法如下:变频器周围所有(yǒu)继電(diàn)器和接触器的控制線(xiàn)圈都装(zhuāng)有(yǒu)防止冲击電(diàn)压的吸收装(zhuāng)置,如RC浪涌吸收器,其接線(xiàn)不能(néng)超过20cm;尽量缩短控制回路的接線(xiàn)距离,并与主回路分(fēn)开;变频器控制電(diàn)路接線(xiàn)的扭结距离应大于15mm,与主電(diàn)路的距离应大于10cm。当变频器离電(diàn)机较遠(yuǎn)时(100m以上),一方面可(kě)以增大导線(xiàn)的截面积,保证線(xiàn)路压降在2%以内,同时要安(ān)装(zhuāng)变频器的输出電(diàn)抗器,以补偿遠(yuǎn)距离导線(xiàn)产(chǎn)生的分(fēn)布電(diàn)容的充電(diàn)電(diàn)流。变频器接地端子应按规定接地,必须在专用(yòng)接地点可(kě)靠接地,不能(néng)与電(diàn)焊、電(diàn)源接地混用(yòng);在变频器的输入端安(ān)装(zhuāng)无線(xiàn)電(diàn)噪声滤波器,降低输入的高次谐波,从而降低電(diàn)源線(xiàn)对電(diàn)子设备的噪声影响;同时,无線(xiàn)電(diàn)噪声滤波器安(ān)装(zhuāng)在变频器的输出端,以降低其输出端的線(xiàn)路噪声。6.安(ān)装(zhuāng)环境变频器属于電(diàn)子设备,其说明书对安(ān)装(zhuāng)和使用(yòng)环境有(yǒu)详细的要求。在特殊情况下,如果不能(néng)满足这些要求,必须尽可(kě)能(néng)采取相应的抑制措施:振动是造成電(diàn)子器件机械损伤的主要原因,对于振动冲击较大的场合应采取橡胶等避振措施;湿度、腐蚀性气體(tǐ)、灰尘会造成電(diàn)子器件腐蚀、接触不良、绝缘低,造成短路。作(zuò)為(wèi)预防措施,控制面板应进行防腐防尘处理(lǐ),并采用(yòng)封闭式结构。温度是影响電(diàn)子器件特别是半导體(tǐ)器件寿命和可(kě)靠性的重要因素。空调应根据设备要求的环境条件安(ān)装(zhuāng)或避免阳光直射。除了以上几点,还需要定期检查变频器的空气滤清器和冷却风扇。对于特殊寒冷的场合,為(wèi)了防止微处理(lǐ)器因温度过低而无法正常工(gōng)作(zuò),应采取设置空气加热器等必要措施。7.雷击和感应雷击或者由感应雷击引起的脉冲電(diàn)压有(yǒu)时会损坏变频器。另外,当供電(diàn)系统的一次侧装(zhuāng)有(yǒu)真空断路器时,短路切换会产(chǎn)生较高的冲击電(diàn)压。為(wèi)防止冲击電(diàn)压造成的过電(diàn)压损害,通常需要在变频器的输入端增加压敏電(diàn)阻等吸收器件。真空断路器应增加RC浪涌吸收器。如果变压器的一次侧有(yǒu)真空断路器,则在真空断路器动作(zuò)之前,应断开逆变器。8.异常電(diàn)源電(diàn)源异常有(yǒu)缺相、低電(diàn)压、停電(diàn)三种,有(yǒu)时会出现它们的混合形式。造成这些异常现象的主要原因,大多(duō)是风、雪(xuě)、雷击输電(diàn)線(xiàn)路造成的,有(yǒu)时也可(kě)能(néng)是同一供電(diàn)系统中(zhōng)的对地短路和相间短路。然而,不同地區(qū)和季节的雷击差异很(hěn)大。除了電(diàn)压波动,一些電(diàn)网或自发電(diàn)机组也有(yǒu)频率波动,这些现象有(yǒu)时会在短时间内反复出现。為(wèi)了保证设备的正常运行,对逆变電(diàn)源提出了相应的要求。如果附近有(yǒu)直启动電(diàn)机、電(diàn)磁炉等设备,為(wèi)防止这些设备投入运行引起的電(diàn)压下降,其電(diàn)源应与变频器電(diàn)源分(fēn)开,以减少相互影响。对于瞬时停電(diàn)后仍能(néng)继续运行的设备,除了选择价格合适的变频器外,还要提前考虑電(diàn)机负载的减速比。当逆变器和外部控制回路采用(yòng)瞬时断電(diàn)补偿方式时,電(diàn)压损失恢复后,调速電(diàn)机测量转速,防止加速时过流。对于需要连续运行的设备,变频器应配备自动切换不间断電(diàn)源。比如二极管输入、单相控制電(diàn)源的逆变器,虽然处于缺相状态,但也能(néng)继续工(gōng)作(zuò)。但是整流器中(zhōng)个别器件的電(diàn)流过大,電(diàn)容的脉冲電(diàn)流过大。如果長(cháng)期运行会对变频器的寿命和可(kě)靠性产(chǎn)生不利影响,应尽早检查和处理(lǐ)。