论变频器的组成与常见故障及维修对策

梁伟　隋向东

【摘 要】变频调速技术是现代电力传动技术重要发展的方向，随着电力电子技术的发展，交流变频技术从理论到实际逐渐走向成熟。变频器不仅调速平滑，范围大，效率高，启动电流小，运行平衡，而且节能效果明显。交流变频调整已逐渐取代了过去的传统滑差调整、变极调速、直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于治金、纺织、印染、烟机生产线及楼宇，供水等领域。便是由于受到环境，使用年限以及人为操作等因素，影响变频器的使用寿命大为降低，同时使用中也出现了各种各样的故障。下面我们就变频器的组成与常见故障及对策和大家一起探讨。

【关键词】变频器；故障；GTR模块；IGBT模块

0.引言

变频调速技术是现代电力传动技术重要发展的方向，随着电力电子技术的发展，交流变频技术从理论到实际逐渐走向成熟。变频器不仅调速平滑，范围大，效率高，启动电流小，运行平稳，而且节能效果明显。因此，交流变频调速已逐渐取代了过去的传统滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于冶金、纺织、印染、烟机生产线及楼宇、供水等领域。但是由于受到环境，使用年限以及人为操作等因素，影响变频器的使用寿命大为降低，同时使用中也出现了各种各样的故障。下面我们就变频器的组成与常见故障及对策和大家一起探讨。一般分为整流电路、平波电路、控制电路、逆变电路等几大部分。

1.整流电路

整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。整流电路一般都是单独的一块整流模块，但不少整流电路与逆变电路二者合一的模块如富士7MBI系列。

整流模块损坏是变频器常见故障，在静态中通过万用表电阻挡正反向的测量来判断整流模块是否损坏，当然我们还可以用电压表来测试。

有的品牌变频器整流电路，上半桥为晶闸管，下半桥为二极管。如大功率的丹佛斯、台达等变频器。判断晶闸管好坏的简易方法，可在控制极加上直流电压（10V左右）看它正向能否导通。这样基本大致能判断出晶闸管的好坏。

2.平波电路

平波电路在整流器、整流后的直流电压中含有电源6倍频率脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动，为了抑制电压波动采用电感和电容吸收脉动电压（电流），一般通用变频器电源的直流部分对主电路而言有余量，故省去电感而采用简单电容滤波平波电路。

对滤波电容进行容量与耐压的测试，我们还可以观察电容上的安全阀是否爆开。有没有漏液现象来判断的它的好坏。

3.控制电路

现在变频调速器基本系用16位、32位单片机或DSP为控制核心，从而实现全数字化控制。

变频器是输出电压和频率可调的调速装置。提供控制信号的回路称为主控制电路，控制电路由以下电路构成：频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”。运算电路的控制信号送至“驱动电路”以及逆变器和电动机的“保护电路”，但实际使用变频器时，其维护工作也比较复杂。这里就变频器控制电路故障报警产生原因提供以下一些处理方法。

常用变频器在使用中，是否能满足传动系统要求，变频器参数设置尤为重要。设置不正确会导致变频器报警而不能正常工作。

3.1参数设置

变频器出厂时，厂家对每个参数都预设一个值，这些参数叫出厂（缺省）值。一般缺省值并不能满足大多数传动系统的要求。所以用户在正确使用变频器之前，要求对变频器参数做如下设置：

（1）确认电机参数设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率。这些参数可以从电机铭牌中直接得到。

（2）变频器采取的控制方式，即速度控制、转拒控制、PID或其它方式。选定控制方式后，一般要根据控制精度需要进行静态或动态辨别。

（3）设定变频器的启动方式，一般变频器在出厂时设定从面板启动，用户可以根据实际情况选择启动方式。可以用面板、外部端子、通讯方式等几种。

（4）给定信号的选择，一般变频器的频率给定也可以有多种方式。面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通讯方式给定。当然对于变频给定也可以是这几种方式的一种或几种方式之和，正确设置以上参数后，变频器基本能正常工作，如要获得更好的控制效果则只能根据实际情况修改相关参数。一旦发生参数设置故障，可根据说明书进行修改参数.如果不行可数据初始化，恢复缺省值.然后按上述步骤重新设置，对于不同品牌的变频器其参数恢复出厂值方式也不同。

3.2“OC”过流报警故障

这是变频最常见故障，首先排除由于参数问题而导致的故障，例如：电流限制，加速时间过短有可能导致过流的产生。然后就必须判断是否电流检测电路问题，以FVR-075G7S-4EX为例，有时看到FVR-075G7S-4EX在不接电机运行的时候面板会有电流显示，电流来自于哪里呢？这时就要测试一下它的3个霍尔传感器是否出了问题。

3.3“OV”过压故障

首先先要排除由于参数问题而导致的故障，例如：减速时间过短，以及由于再生负载而导致的过压等。然后可以看一下电压检测电路是否出现了故障。一般的电压检测电路的电压采样点都是中间直流母线取样后（530V左右的直流）通过阻值较大的电阻降压后再由光耦进行隔离，当电压超过一定值时，显示“5”过压（此机为数码管显示）可以看一下电阻是否氧化变值，光耦是否有短路现象。

3.4“UV”欠压故障

首先可以看一下输入端电压是否偏低、缺相，然后看一下电压检测电路鼓掌，判断和电压相同。

3.5“OH”过热故障

变频器温度过高，检查变频器的通风情况，及轴流风扇运转是否良好。有些变频器有电动机温度检测装置，检查电动机的散热情况，然后检查检测电路各器件是否正常。

3.6“SC”短路故障

可以检测一下变频器内部器件是否有短路现象。以安川616G545P5为例，模块、驱动电路、光耦是否有问题，一般为模块和驱动的问题，更换模块修复驱动电路。“SC”故障会消除。

3.7“FU”快速熔断故障

现行推出的变频器大多推出了快熔故障检测功能。特别是大功率变频器，以LG SV030IH-4变频器为例。它主要是对快熔前面后面的电压进行采样检测。当快熔损坏以后必然会出现快熔一端电压丢失，此时隔离光耦动作，出现FU报警。

更换快熔就应能解决问题，特别是应该注意的是更换快熔前必须判断主回路是否有问题。

4.逆变电路

逆变电路同整流电路相反，逆变电路是将直流电压变换为所要频率的交流电压，以所确定的时间使上桥、下桥的功率开关器件导通和关断。从而可以在输出端U、V、W三相上得到相位互差120°电角度的三相交流电压。

逆变电路通常指的就是IGBT逆变模块（早期生产的变频器为GTR等功率模块）IGBT模块损坏也是变频器常见的故障。对于IGBT模块，我们介绍最简单的测量方法（专业不是这样测量），用指针万用表电阻10k档表棒去触发GwEw（黑笔碰Gw，红笔碰Ew）则P到W可导通。当GwEw短路，P到W则关闭，其它各管引脚同理。

测量耐压值可用晶体管参数测试仪，但是要短接触发端G-E才能测C-E的耐压值。IGBT模块损坏，大多情况下会损坏驱动元器件。最容易损坏的器件是稳压管及光耦。反过来如驱动电路的元件有问题如电容漏液、击穿、光耦老化，也会导致IGBT模块烧坏或变频输出电压不平衡。检查驱动电路是否有问题，可在没通电时比较一下各路触发端电阻是否一致。通电开机可测量触发端的电压波形。但是有的变频器不装模块开不了机，这时在模块P端串入假负载防止检查时误碰触发端或其他线路烧坏模块。

5.结束语

在变频器的应用中，只有满足其设计工作要求和正常使用的各项条件，才能使其长期、安全、稳定的运行。如果是在恶劣的工作环境下使用，就要加倍重视变频器的日常维护和检修工作，改善变频器使用环境和负载波动大的现象。才能保证变频器可靠、平稳、安全地发挥其各项性能，达到调速运行、节约电能和降低维修费用的目的。

【参考文献】

[1]吴忠智，吴加林.变频器应用手册.北京机械工业出版社，2007，4：269-345.