變頻器常見(jiàn)故障原因及預防措施

1.主回路常見(jiàn)故障分析

　  主回路主要由三相或單相整流橋、平滑電容器、濾波電容器、IPM逆變橋、限流電阻、接觸器等元件組成。其中許多常見(jiàn)故障*由電解電容引起。電解電容的壽命主要由加在其兩端的直流電壓和內部溫度所決定，在回路設計時(shí)已經(jīng)選定了電容器的型號，所以?xún)炔康臏囟葘﹄娊怆娙萜鞯膲勖饹Q定作用。電解電容器會(huì )直接影響到變頻器的使用壽命，一般溫度每上升10℃，壽命減半。因此一方面在安裝時(shí)要考慮適當的環(huán)境溫度，另一方面可以采取措施減少脈動(dòng)電流。采用改善功率因數的交流或直流電抗器可以減少脈動(dòng)電流，從而延長(cháng)電解電容器的壽命。

　  在電容器維護時(shí)，通常以比較容易測量的靜電容量來(lái)判斷電解電容器的劣化情況，當靜電容量低于額定值的80%，絕緣阻抗在5MΩ以下時(shí)，應考慮更換電解電容器。

　　2.主回路典型故障分析

　　故障現象：變頻器在加速、減速或正常運行時(shí)出現過(guò)電流跳閘。

　　首先應區分是由于負載原因，還是變頻器的原因引起的。如果是變頻器的故障，可通過(guò)歷史記錄查詢(xún)在跳閘時(shí)的電流，超過(guò)了變頻器的額定電流或電子熱繼電器的設定值，而三相電壓和電流是平衡的，則應考慮是否有過(guò)載或突變，如電機堵轉等。在負載慣性較大時(shí)，可適當延長(cháng)加速時(shí)間，此過(guò)程對變頻器本身并無(wú)損壞。若跳閘時(shí)的電流，在變頻器的額定電流或在電子熱繼電器的設定范圍內，可判斷是IPM模塊或相關(guān)部分發(fā)生故障。首先可以通過(guò)測量變頻器的主回路輸出端子U、V、W，分別與直流側的P、N端子之間的正反向電阻，來(lái)判斷IPM模塊是否損壞。如模塊未損壞，則是驅動(dòng)電路出了故障。如果減速時(shí)IPM模塊過(guò)流或變頻器對地短路跳閘，一般是逆變器的上半橋的模塊或其驅動(dòng)電路故障；而加速時(shí)IPM模塊過(guò)流，則是下半橋的模塊或其驅動(dòng)電路部分故障，發(fā)生這些故障的原因，多是由于外部灰塵進(jìn)入變頻器內部或環(huán)境潮濕引起。

　　3.控制回路故障分析

　　控制回路影響變頻器壽命的是電源部分，是平滑電容器和IPM電路板中的緩沖電容器，其原理與前述相同，但這里的電容器中通過(guò)的脈動(dòng)電流，是基本不受主回路負載影響的定值，故其壽命主要由溫度和通電時(shí)間決定。由于電容器都焊接在電路板上，通過(guò)測量靜電容量來(lái)判斷劣化情況比較困難，一般根據電容器環(huán)境溫度以及使用時(shí)間，來(lái)推算是否接近其使用壽命。

　　電源電路板給控制回路、IPM驅動(dòng)電路和表面操作顯示板以及風(fēng)扇等提供電源，這些電源一般都是從主電路輸出的直流電壓，通過(guò)開(kāi)關(guān)電源再分別整流而得到的。因此，某一路電源短路，除了本路的整流電路受損外，還可能影響其他部分的電源，如由于誤操作而使控制電源與公共接地短接，致使電源電路板上開(kāi)關(guān)電源部分損壞，風(fēng)扇電源的短路導致其他電源斷電等。一般通過(guò)觀(guān)察電源電路板就比較容易發(fā)現。

　　邏輯控制電路板是變頻器的核心，它集中了CPU、MPU、RAM、EEPROM等大規模集成電路，具有很高的可靠性，本身出現故障的概率很小，但有時(shí)會(huì )因開(kāi)機而使全部控制端子同時(shí)閉合，導致變頻器出現EEPROM故障，這只要對EEPROM重新復位就可以了。

　　IPM電路板包含驅動(dòng)和緩沖電路，以及過(guò)電壓、缺相等保護電路。從邏輯控制板來(lái)的PWM信號，通過(guò)光耦合將電壓驅動(dòng)信號輸入IPM模塊，因而在檢測?？斓耐瑫r(shí)，還應測量IPM模塊上的光耦。

　　4.冷卻系統

　　冷卻系統主要包括散熱片和冷卻風(fēng)扇。其中冷卻風(fēng)扇壽命較短，臨近使用壽命時(shí)，風(fēng)扇產(chǎn)生震動(dòng)，噪聲增大***后停轉，變頻器出現IPM過(guò)熱跳閘。冷卻風(fēng)扇的壽命受陷于軸承，大約為10000～35000h。當變頻器連續運轉時(shí)，需要2～3年更換一次風(fēng)扇或軸承。為了延長(cháng)風(fēng)扇的壽命，一些產(chǎn)品的風(fēng)扇只在變頻器運轉時(shí)而不是電源開(kāi)啟時(shí)運行。

　　5.外部的電磁感應干擾

　　如果變頻器周?chē)嬖诟蓴_源，它們將通過(guò)輻射或電源線(xiàn)侵入變頻器的內部，引起控制回路誤動(dòng)作，造成工作不正?；蛲C，嚴重時(shí)甚至損壞變頻器。減少噪聲干擾的具體方法有：變頻器周?chē)欣^電器、接觸器的控制線(xiàn)圈上，加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如RC浪涌吸收器，其接線(xiàn)不能超過(guò)20cm；盡量縮短控制回路的配線(xiàn)距離，并使其與主回路分離；變頻器控制回路配線(xiàn)絞合節距離應在15mm以上，與主回路保持10cm以上的間距；變頻器距離電動(dòng)機很遠時(shí)（超過(guò)100m），這時(shí)一方面可加大導線(xiàn)截面面積，保證線(xiàn)路壓降在2%以?xún)?，同時(shí)應加裝變頻器輸出電抗器，用來(lái)補償因長(cháng)距離導線(xiàn)產(chǎn)生的分布電容的充電電流。變頻器接地端子應按規定進(jìn)行接地，必須在專(zhuān)用接地點(diǎn)可靠接地，不能同電焊、動(dòng)力接地混用；變頻器輸入端安裝無(wú)線(xiàn)電噪聲濾波器，減少輸入高次諧波，從而可降低從電源線(xiàn)到電子設備的噪聲影響；同時(shí)在變頻器的輸出端也安裝無(wú)線(xiàn)電噪聲濾波器，以降低其輸出端的線(xiàn)路噪聲。

　　6.安裝環(huán)境

　　變頻器屬于電子器件裝置，在其說(shuō)明書(shū)中有詳細安裝使用環(huán)境的要求。在特殊情況下，若確實(shí)無(wú)法滿(mǎn)足這些要求，必須盡量采用相應抑制措施：振動(dòng)是對電子器件造成機械損傷的主要原因，對于振動(dòng)沖擊較大的場(chǎng)合，應采用橡膠等避振措施；潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件銹蝕、接觸不良、絕緣降低而形成短路，作為防范措施，應對控制板進(jìn)行防腐防塵處理，并采用封閉式結構；溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導體器件，應根據裝置要求的環(huán)境條件安裝空調或避免日光直射。

　　除上述幾點(diǎn)外，定期檢查變頻器的空氣濾清器及冷卻風(fēng)扇也是非常必要的。對于特殊的高寒場(chǎng)合，為防止微處理器因溫度過(guò)低不能正常工作，應采取設置空氣加熱器等必要措施。

　　7.電源異常

　　電源異常大致分以下3種，即缺相、低電壓、停電，有時(shí)也出現它們的混合形式。這些異?，F象的主要原因，多半是輸電線(xiàn)路因風(fēng)、雪、雷擊造成的，有時(shí)也因為同一供電系統內出現對地短路及相間短路。而雷擊因地域和季節有很大差異。除電壓波動(dòng)外，有些電網(wǎng)或自行發(fā)電的單位，也會(huì )出現頻率波動(dòng)，并且這些現象有時(shí)在短時(shí)間內重復出現，為保證設備的正常運行，對變頻器供電電源也提出相應要求。

　　如果附近有直接啟動(dòng)的電動(dòng)機和電磁爐等設備，為防止這些設備投入時(shí)造成的電壓降低，其電源應和變頻器的電源分離，減小相互影響。

　　對于要求瞬時(shí)停電后仍能繼續運行的設備，除選擇合適價(jià)格的變頻器外，還應預先考慮電機負載的降速比例。當變頻器和外部控制回路都采用瞬間停電補償方式時(shí)，失壓回復后，通過(guò)測速電機測速來(lái)防止在加速中的過(guò)電流。

　　對于要求必須連續運行的設備，應對變頻器加裝自動(dòng)切換的不停電電源裝置。像帶有二極管輸入及使用單相控制電源的變頻器，雖然在缺相狀態(tài)，但也能繼續工作，但整流器中個(gè)別器件電流過(guò)大，及電容器的脈沖電流過(guò)大，若長(cháng)期運行將對變頻器的壽命及可靠性造成不良影響，應及早檢查處理。

　　8.雷擊、感應雷電

　　雷擊或感應雷擊形成的沖擊電壓，有時(shí)也會(huì )造成變頻器的損壞。此外，當電源系統一次側帶有真空斷路器時(shí)，短路開(kāi)閉會(huì )產(chǎn)生較高的沖擊電壓。為防止因沖擊電壓造成過(guò)電壓損壞，通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件。真空斷路器應增加RC浪涌吸收器。若變壓器一次側有真空斷路器，應在控制時(shí)序上，保證真空斷路器動(dòng)作前先將變頻器斷開(kāi)。