变频器的使用与维护

黄晓冀 刘鲁平

摘 要：变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机转速的电力控制设备。变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。

关键词：调速；使用；维护

1 变频器的工作原理

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。现在使用的变频器主要采用交-直-交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路通过电容滤波。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路通过电感滤波。

2 变频器的分类

变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。

3 变频器的维护保养

由于电力电子技术和微电子技术的快速发展，变频器改型换代速度也比较快，不断推出新型产品，性能不断提高，功能不断充实、增强。变频器虽然种类繁多，但其使用、维护保养及故障处理方法是基本相同的。在实际应用中，变频器受周围的温度、湿度、振动、粉尘、腐蚀性气体等环境条件的影响，其性能会有一些变化。如使用合理、维护得当，则能延长使用寿命，减少因突然故障造成的损失。如果使用不当，就会出现运行故障，导致变频器不能正常工作，因此日常维护与定期检查是必不可少的。

3.1 日常维护与检查

环境温度是否正常，要求在-10～+40℃范围内，以25℃左右为好。变频器在显示面板上显示的输出电流、电压、频率等各种数据是否正常。显示面板上显示的字符是否清楚，是否缺少字符。用测温仪器检测变频器是否过热，是否有异味。变频器风扇运转是否正常，有无异常，散热风道是否通畅。变频器运行中是否有故障报警显示。检查变频器交流输入电压是否超过最大值。如果主电路外加输入电压超过极限，即使变频器没运行，也会对变频器线路板造成损坏。

3.2 定期检查

利用每年一次的大修时间，将检查重点放在变频器日常运行时无法巡视到的部位。

3.2.1 作定期检查时，操作前必须切断电源，变频器停电后待操作面板电源指示灯熄灭后，等待一段时间使得主电路直流滤波电容器充分放电，用万用表确认电容器放电完后，再进行操作。

3.2.2 将变频器控制板、主板拆下，用毛刷、吸尘器清扫变频器线路板及内部IGBT模块、输入输出电抗器等部位。线路板脏污的地方，应用棉布沾上酒精或中性化学剂擦除。

3.2.3 检查变频器内部导线绝缘是否有腐蚀过热的痕迹及变色或破损等，如发现应及时进行处理或更换。

3.2.4 变频器由于振动、温度变化等影响，螺丝等紧固部件往往松动，应将所有螺丝全部紧固一遍。

3.2.5检查输入输出电抗器、变压器等是否过热，变色烧焦或有异味。

3.2.6 检查中间直流回路滤波电解电容器是否胀出，外表面是否有裂纹、漏液、膨胀等。一般情况下滤波电容器使用周期大约为5年，检查周期最长为一年，接近寿命时，检查周期最好为半年。

3.2.7 检查冷却风扇运行是否完好，如有问题则应进行更换。冷却风扇的寿命受限于轴承，根据变频器运行情况需要2～3年更换一次风扇或轴承。检查时如发现异常声音、异常振动，同样需要更换。

3.2.8 检查变频器绝缘电阻是否在正常范围内（所有端子与接地端子），注意不能用兆欧表对线路板進行测量，否则会损坏线路板的电子元器件。

3.2.9 将变频器的R、S、T端子和电源端电缆断开，U、V、W端子和电机端电缆断开，用兆欧表测量电缆每相导线之间以及每相导线与保护接地之间的绝缘电阻是否符合要求，正常时应大于1MΩ。

4 变频器常见故障分析及处理

变频器常见的故障类型主要有：过电流、短路、接地、过电压、欠电压、电源缺相、过热、过载、CPU异常、通信异常等。变频器具有完善的自诊断、保护及报警功能，当发生这些故障时，变频器会立即报警或自动停止保护，并显示故障代码或故障类型，大多数情况下可以根据其显示的信息迅速找到故障原因并排除故障。但也有一些故障用常规的手段难以检测，需要从多方面分析，逐一排除才能找到故障点。故障检查或维修时，注意先切断电源，切忌停机后立即进行检查。因变频器额定运行时，其直流侧滤波电容储存大量电能，停机后须待电解电容的电压放电降低后，方可进行检查。不同型号规格的变频器各有特点，但其故障的类别和分析处理方法有一定的共性：

4.1 过电流故障（变频器显示OC）分析及处理

检查负载端是否短路或接地。检查电机控制对象是否卡住，减小负载。检查逆变管IGBT是否完好。适当延长电机加速时间。适当减小转矩提升量。变频器内部故障或谐波干扰大等。

4.2 过电压故障（变频器显示OV）分析及处理

检查电源电压是否过高。适当延长减速时间。检查放电支路或新增外接制动电阻或制动单元。

4.3 欠电压故障（变频器显示LV）分析及处理：

检查电源电压是否过低、缺相。检查主回路断路器、接触器、整流回路是否完好。同一电源系统中是否有大启动电流的负载启动。

4.4 过载故障（变频器显示OL）分析及处理

过负载或变频器容量过小。热继电器保护设定值小。转矩提升量设定太小。变频器内部故障等。

4.5 过热故障（变频器显示OH）分析及处理

过负载或环境温度太高，散热片堵塞。冷却风扇工作不正常，更换冷却风扇。变频器内部故障。

4.6 电机不转或旋转异常分析及处理：

运行方法的设定有错误，正确选择键盘给定或外接给定方式。输出频率太低，频率指令低于输出频率设定值的时候，变频器不能运行，变更频率指令使之大于最低频率。选择了禁止反转或正转，调整相应的功能参数。

5 变频器使用中应注意的问题

5.1 选型。变频器的选型应满足以下条件：

电压等级与控制电机相符。额定电流为控制电机额定电流的1.1～1.5倍。根据被控设备的负载特性选择变频器的类型。

5.2 安裝环境

变频器不宜安装在震动的地方，振动加速度要限制在0.3～0.6g以下。安装场所的周围温度不能超过（-10～+40℃）。空气相对湿度≤90%，无凝露，避免变频器在太阳下直晒。变频器要安装在清洁的场所。

5.3 安装要求

变频器只能垂直并列安装，上下左右间隙≥100mm。变频器与电机必须接地。电机电缆布线距离不大于500米；动力线与控制线必须分开走线；变频器旁边不要安装大电流且经常动作的接触器，因为它对变频器干扰非常大，经常使变频器误动作。变频器的输出只能接电阻或电感性负载，而不能接电容性负载。当电机需频繁制动时，要外接制动电阻。变频器的接线。a.变频器输入端最好接上一个空气开关，保护电流值不能过大，以防止发生短路时烧毁变频器。b.输入控制线尽量不要太长。因为这样容易使出入信号受电磁波干扰而产生误动作，超过2米长的最好用屏蔽线。

5.4 参数设定

变频器的设定参数多，每个参数均有一定的选择范围，使用中常常遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作的现象。

6 变频器的调试

6.1 变频器带电机空载运行

设置电机的基本参数；将变频器设置为本地操作模式，按运行、停止键，观察电机是否正常启动、停止；熟悉变频器的故障代码，变频器运行发生故障时，及时进行处理。

6.2 带载试运行

手动操作变频器面板的运行、停止键，观察变频器显示屏及电机运行停止过程有无异常现象；如果电机停止过程中变频器出现过流保护，应重新设定减速时间或增加最大电流保护值，至少有10～20%的保护余量。