矿用中压变频器的检测与故障分析处理

杨 超，胡丽娜

（黑龙江工业学院，黑龙江 鸡西 158100）

变频器与微电子技术均属于中压变频器使用的应用技术，其属于电子电源装置，可以改变电机的工作频率。整流电路、逆变电路以及控制电路均属于变频器的电路配置，其中整流电路主要将交流电转变为直流电，逆变电路有效控制变频器的主开关器，控制电路则改变控制逆变电路的交流电频率。为了保证中压变频器的正常运行，相关技术人员应及时检测分析出现的故障问题，针对性地采用有效的解决处理方法，强化变频器的检测与维护力度。

1 中压变频器的产品及概况

首先是西门子公司，其具备齐全的传动产品，包括电压源型、电流源型等，且在西门子公司在中压变频器应用领域采用了中-低-中方案，更好地保证了电机的灵活调速，将降压变压器增加至变频器的输入侧，并在输出侧增加变频器的驱动系统，可以在降低成本的基础上，保证运行的可靠性。此种中压变频器可以应用至更多的新工程领域中，可以将6kV电机改造为低电压等级的电机，保证了变频器驱动系统与电机系统的合理性。除此之外，中压变频器采用了性能的矢量转换磁场定性原理，可以保证电机控制的动态性与控制性，驱动流程加单，无需缓冲电路，降低了对电机的冲击力度。其次是美国A-B公司，采用了无速度传感器直接矢量控制方式的传感器系统，电机转矩可以快速变化，不会影响磁通效果。最后是美国罗宾康公司，其采用多个低压功率单元串联叠加实现高压输出，通过相位差消除各单元的谐波电流。且每个单元采用三相输入模式，变频器采用多电平的脉宽调制技术，输出电压接近正弦波形[1]。

2 矿用中压变频器常见故常问题

2.1 主断路器故障

中压变频器主断路器故障的类型包括以下几个方面，一是变频器预充电接触器与充电线出现故障问题。二是变频器出现电缆断裂问题，预充电装置回路线熔断以及电压传感器、整流器等装置出现故障问题。三是变压器中的预充电装置辅助电源电压较低，矿用中压变频器正常运行的关键在于启动前对直流母线电容进行充电。当无法启动时，则表明预充电接触器或充电装置断路器出现故障问题。对此，在维修期间，技术人员应检查断路器的工作情况，以排除电缆老化的可能。同时，还应及时检查断路器辅助接点的情况，观察断路器开关固定位置是否出现松动问题，针对性的解决故障。

2.2 直流母线预充电故障

中压变频器主流母线充电故障分为以下几个类型，一是变频器预充电装置接触器与预断路器出现故障问题。二是电压传感器与装置回路中的熔断器出现故障问题。三是预充电装置的辅助电源电压较低。其中断路器、挤出器遭到破坏属于母线预充电装置的主要故障类型，技术人员发现断路器与挤出器故障时，应及时排查，分析原因。故障还来源于直流母线辅助电源接触不良，此时技术人员应及时更换开关与进行有效维修[2]。

2.3 安全回路故障

变频器安全回路故障包括以下几个类型，一是变频器控制柜门在不正当情况下被紧急停车，以致安全回路故障问题；二是控制柜门并未关紧或者开关出现接触不良问题；三是变频器断路器出现闭合问题，电缆接触不良，以致安全回路故障问题；四是输入模块与端子模块出现故障问题。人为因素属于安全回路故障出现的主要原因，比如人为按下紧急停车按钮后便会导致控制门故障，以致安全回路故障。此时技术人员应强化自身的安全意识，并认真检查，保证紧急按钮安装的合理性，必要时还应设置保护罩，以确保中压变频器的稳定运行。

3 中压变频器故障检测方法

一方面是静态测试，技术人员测试整流电路，在将万能表调到电阻×10档时，找到变频器内部电源的P端与N端，之后黑表棒接到R、S、T，红表棒接到P，可以测得几十欧的阻值，并保持平衡。但在互换表棒后，电阻值趋于无穷大，在N端接入红表棒，重复上述步骤可以得到相同的测试结果。此时可以有效判断电路的异常性，阻值三相不平衡则表明整流桥故障；互换表棒，阻值无穷大，则表明起动电阻与整流桥故障问题。期间还可以测试逆变电路，利用检测整流电路相同的步骤进行测量，以确定逆变模块的故障问题。另一方面是变频器的动态测试，在保证静态测试结果正常之后才可以辅助采用动态测试方法。进行上电试机。在上电前，技术人员应判断电压的正常性，以免为变频器接入较高的电源，导致炸电容、压敏电阻等问题。同时，还应检查变频器各插口的连接正确性，以免因连接异常导致故障问题。当未显示故障问题时，则应检查装置参数，空载启动变频器，当发现三相输出电压值出现不平衡以及缺相问题时，则表明驱动板或模块存在故障问题。除此之外，在输出电压正常情况下也可以进行带载测试，但需要采用满负载测试方法[3]。

4 矿用中压变频器故障处理方法

4.1 强化技术人员的维修意识

为了保证矿用中压变压器的正常运行，相关企业应制定合理的维修手册，并规范技术人员的检查措施。技术人员应根据中压变频器手册要求在规定时间内清理内部与外部，且间隔时间不得超过三个月。同时，在变频器开工前，技术人员还应实时测试各个部位，比如应测试变频器的预充电回路以及风扇等，以免因零件损坏与设备老化导致故障问题的发生。

4.2 强化技术人员的备件意识

当前部分煤矿企业大多采用进口设备的变频器，应为采购零件与备件设置合理的期限。比如当变频器在放电晶闸管或者驱动板出现故障问题时，缺少备件会严重阻碍维修进度，影响变频器的正常运行。对此，技术人员还应强化变频器的备件意识，以免因缺失零件导致设备的运行阻碍问题。

4.3 加强技术人员的培训工作

在中压变频器的维护过程中，部分维修技术人员会忽视防静电措施，以致损坏了控制电路板与IGBT元件，直流母线中的高压也会对损害变压器。对此，相关企业应强化维修技术人员的安全意识，为其提供更多的培训机会。

4.4 创造整洁良好的运行环境

矿用中压变频器需要在整洁干净的环境中运行，对湿度、温度以及粉尘的要求较高，对此，技术人员应在结合变频器运行情况的基础上，做好周围环境的清洁工作，以及时清除周围环境的积尘。当环境中的灰尘含量较高时，应利用水冷变频器，并保持半导体器件表面的干净。在具体维护期间，技术人员应利用干净的纸布清洁变频器表面，当变频器污垢较厚时，可以利用少量的酒精与真空吸尘器进行擦拭，并利用压缩空气处理变频器接触不到地方的灰尘，充分保证变频器在整洁干净的环境中运行，延长使用寿命[4]。

5 结 语

在煤矿开采过程中，中压变频器得到了广泛采用，其故障检测与维护工作变得更为重要。对此，相关技术人员应充分熟悉变频器的特征及相关零件的使用性能，以准确判断故障的发生情况，针对性地做好维护工作，以保证矿用中压变频器的良好运行，达到预期的工作效果。