變頻器故障維修診斷方法和原則

變頻器由整流模塊，中間模塊、逆變模塊和控制單元組成。其中整流電路模塊的作用是把三相交流電整流成直流電；逆變電路模塊的作用是有規律的控制逆變器中主開(kāi)關(guān)器件的通與斷，得到任意頻率的三相交流電；中間直流環(huán)節模塊用來(lái)緩沖無(wú)功能量?？刂齐娐纺K是變頻器的指揮中心，主要由運算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅動(dòng)電路等構成，主要完成對逆變器的開(kāi)關(guān)控制、對整流器的電壓控制及完成各種保護功能，也是經(jīng)常出故障的環(huán)節。

一、故障類(lèi)型及產(chǎn)生原因

1、故障類(lèi)型

當變頻器不能正常工作時(shí)就可能發(fā)生故障。按所在部位不同有以下幾種：

?電源故障

指變頻器所接電網(wǎng)存在的故障，如電網(wǎng)本身過(guò)電壓、欠電壓、三相不平衡、主開(kāi)關(guān)接觸不良或損壞及熔斷器熔斷造成的缺相等。

?內部故障

指變頻器本身的故障，可能發(fā)生在直流環(huán)節，如短路、直流過(guò)壓、欠壓等。逆變環(huán)節，如輸出過(guò)電壓、欠電壓、不平衡和過(guò)電流等?？刂骗h(huán)節，發(fā)生的故障較多。

?負載故障

指電動(dòng)機故障，如斷相、過(guò)載、短路等。

2、故障原因

變頻器在使用過(guò)程中，會(huì )出現各種故障現象。產(chǎn)生故障的原因也很多，概括起來(lái)有兩種原因：

?外部原因

由變頻器外部因素引起，如操作錯誤、參數設定不正確、負載過(guò)重、外部冷卻風(fēng)扇損壞、溫度過(guò)高、外界干擾、電網(wǎng)本身有問(wèn)題等。

?內部原因

由變頻器內部因素引起，如短路、接地元件損壞、絕緣破損、接插件接觸不良、模塊損壞等。在處理故障時(shí)，針對不同的原因采取對應的解決辦法。

二、故障診斷與處理  

故障診斷的任務(wù)是確定故障的性質(zhì)，查出產(chǎn)生故障的原因和部位，以便迅速處理排除故障，恢復其功能，及時(shí)投入運行。在診斷過(guò)程中應借助一些儀器儀表和變頻器自診斷系統綜合分析。

1、故障診斷的過(guò)程 

?詢(xún)問(wèn)用戶(hù)變頻器的故障現象和查看變頻器指示等情況，包括故障發(fā)生前后外部環(huán)境的變化。例如，電源的異常波動(dòng)、負載的變化等。

?根據用戶(hù)的故障描述，分析可能造成此類(lèi)故障的原因。

?打開(kāi)被維修的設備，確認被損壞的部位，分析維修恢復的可行性。

?根據被損壞器件的工作位置，通過(guò)閱讀電路，分析電路工作原理，從中找出損壞器件的原因，以及一些相關(guān)的電子電路。

?尋找相關(guān)的器件進(jìn)行替換。

?在確定所有可能造成故障，所有原因都排除的情況下，通電進(jìn)行實(shí)驗，在做這一步檢查的時(shí)候，一般要求所有的外部條件都具備，并且不會(huì )引起故障的進(jìn)一步擴大。

?在檢修設備工作正常的情況下，就可以進(jìn)入系統測試。

2、診斷方法

?故障樹(shù)診斷法

故障樹(shù)診斷法要求先列出系統或設備可能出現的故障，再將引起每個(gè)故障發(fā)生的直接原因包括硬件、環(huán)境、人為因素等，用適當的邏輯把他們與故障連接起來(lái)，構成一棵故障診斷樹(shù)，如圖2所示。診斷時(shí)按樹(shù)由下而上逐級檢查，直到把故障找出為止。在故障較多時(shí)，此法診斷方便快捷。從每個(gè)枝的基部開(kāi)始檢查，直到找出故障的性質(zhì)、原因、部位為止。當找到的一個(gè)故障排除后，故障現象仍存在，說(shuō)明還有另外故障存在，必需再檢查試驗，直到故障全部查清。

?人工與自診斷結合法

變頻器自動(dòng)診斷只能查出故障的性質(zhì)與部位，而原因不易找出，有時(shí)自診斷還有誤導之嫌，就得人工診斷。此時(shí)須根據自動(dòng)診斷信息，把可能引起此信息的故障列舉出來(lái)，再逐個(gè)檢查疑點(diǎn)，縮小范圍，最終查出原因和部位。

?對比診斷法

主要指現象的對比，如切斷某一部分電路，更換某一元件，比較切斷與不切斷、更換與不更換現象是否一樣，如果現象相同說(shuō)明故障仍然存在，故障原因與原電路、元件無(wú)關(guān)。如果故障消失，則說(shuō)明故障根源出于此電路或元件。此法常用在有同型號的變頻器中。

三、故障診斷案例

1、直流過(guò)電壓故障舉例

?變頻器所接電網(wǎng)電壓超過(guò)額定范圍，因此整流后直流電壓高過(guò)允許值。

?電機減速時(shí)間設定太短，降速過(guò)快，反饋能量使濾波電容充電的電壓迅猛增加，形成高壓。

?并聯(lián)接在濾波器旁的制動(dòng)電阻沒(méi)有接通。不能消耗反饋電能，對抑制泵升電壓不起作用，電容上的電壓高于允許值?！　×谐鲆牲c(diǎn)以后逐條檢查、試驗。在檢查時(shí)先檢查減速時(shí)間設定是否正常，正常的話(huà)進(jìn)入下一疑點(diǎn)，用電壓表測量電源電壓，正常就檢查制動(dòng)電阻是否接通。按照上述步驟檢查試驗，發(fā)現與制動(dòng)電阻相接的開(kāi)關(guān)不能閉合。

2、變頻器的變頻功能失控故障舉例

某廠(chǎng)一臺拖動(dòng)潛污泵的安川616p5變頻器，在線(xiàn)停機4個(gè)多月恢復運行時(shí)發(fā)現，自開(kāi)機的整個(gè)運行過(guò)程中，屏顯50hz的頻率，表顯78a電流，不能更改。按照工藝要求泵機應在50hz以下范圍內運行。顯然，變頻器的變頻功能失控?！　‖F對故障進(jìn)行分析與檢測。變頻器能運行在50hz的工頻中且輸出380v的電壓，泵機運行。這些現象表明功率模塊輸出正常，控制電路失常。616p5是通用型變頻器，它的控制電路核心元件是一塊內含cpu的產(chǎn)生脈寬調制信號的專(zhuān)用大規模集成電路l7300526a。該變頻器通常處在遠程傳輸控制中，從控制端子接受4~20ma的電流信號。根據通用型變頻器工作原理，“頻率設定不可調"故障現象，可能來(lái)自?xún)蓚€(gè)單元電路:

pwm的調制信號。

本著(zhù)先易后難的檢修思路，為排除a/d轉換電路的隱患，采用排斥法檢測。首先卸掉控制端子相關(guān)電纜，改用鍵盤(pán)輸入頻率設定值, 屏顯故障現象依舊。

然后，采用比較法檢測。用model100信號發(fā)生器分別從控制端子fi-fc，fv-fc輸入4~2ma，0~10v模擬信號，結果屏顯故障現象依舊?！　逆I盤(pán)輸入數碼信號，是通過(guò)編碼掃描程序進(jìn)入cpu系統，控制端子輸入的模擬信號則是經(jīng)過(guò)a/d轉換后并經(jīng)邏輯電路處理進(jìn)入cpu系統。通過(guò)排斥法和比較法的檢測，可以確認a/d轉換電路正常?！　?/span>

硬件完好，那只能在軟件上存在問(wèn)題。從芯片l7300526a工作方式可知，該芯片采用數字雙邊沿調制載波方式產(chǎn)生脈寬調制信號，驅動(dòng)晶體管功率模塊構成的三相逆變器。載波頻率等于輸出頻率和載波倍數的乘積。

對于載波倍數的每個(gè)值，芯片內部的譯碼器都保存一組相應的δ值(δ值是一個(gè)可調的時(shí)間間隔量，用于調制脈沖邊沿)。每個(gè)δ值都是以數字形式存儲，與它相應的脈沖調制寬度由對應數值的計數速率所確定。譯碼器根據載波頻率和δ調制，產(chǎn)生3個(gè)控制信號，每個(gè)輸出級分配1個(gè)，它們彼此相差120°相位角。616p5的載波參數n050設定的載波變化區間分別是[1、2、4～6]、[8]、[7～9]。根據616p5的載波參數n050的含義，重新核查載波設置值，結果發(fā)現屏顯輸出的是一個(gè)非有效值“10"且不可調(616p5載波變化區間的有效值應為1-9)。由此可見(jiàn)“屏顯輸出50hz不可變"的故障顯然與載波倍數的δ有關(guān)。載波調制功能的正常與否直接影響功率晶體管開(kāi)關(guān)頻率的變化，從而影響輸出電壓(即頻率)的變化。修改該參數后故障消除。