变频器的故障处理及维护保养

聂梦麒，刘 丽

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063000）

1 变频器的构成及工作原理

变频器主要由整流单元、控制器、逆变器和电容四部分构成[1]。整流单元的作用是将具有固定频率的交流电变为直流电；逆变器在变频器中起着关键的作用，通过逆变器中各个开关元件的断开与导通实现直流电向交流电的转换。逆变器是由大功率晶体管开关组成的阵列，主要作用是将系统得到的直流电转换为各种频率和幅度的方形波；电容则是为了储存一定的电能；控制器则根据预设的程序来控制逆变器输出端方形波的宽度，并将不同的方波进行叠加形成正弦波，从而为交流电机不同阶段提供相应的交流电[2]。

2 变频器常见故障分析

2.1 变频器过载或过流

当变频器发生过载或过流时，通常均是因负载过大造成。在判断此类故障时，可先将变频器的输出端与电机脱离，然后再启动变频器，测量电流判断故障是否排除，再对变频器输出端电压进行测量，若电压正常且三相平衡，则可以排除变频器故障，应在负载查找故障点。

2.2 变频器过压故障

变频器过压故障的原因通常是负载端故障，电机因某种原因（负载惯性过大，减速时间过短）在系统内生成了再生电，即负载的驱动电机瞬时转速大于变频器的瞬时输出转速，从而使负载所携带的动能通过电机转子转化为逆向电能，造成直流母线端的电压升高，从而引发变频器发生过压保护。

2.3 变频器欠压故障

变频器发生欠压故障后，应先检查变频器输入端电压是否正常，电压过低、缺相等均会引发此故障。

2.4 变频器过热

通常，散热风扇不能正常运行、散热通道有灰尘等堵塞、环境温度过高、通风条件较差等均会造成变频器过热。

2.5 变频器缺相

变频器缺相通常是由输入端缺相、输入端子虚接、输出端子虚接等原因造成的，首先应检查输入、输出端子接线是否良好，断开输出端电机，测量输出电压三相是否平衡。

2.6 变频器无输出电压

发生此类故障后，先检测变频器输入端电压是否正常，若无异常，说明变频器损坏，通常是开关电源部分或整流模块损坏导致。

3 变频器故障常用的判断方法

3.1 范围缩小法

关于范围缩小法，通过对故障的分析判断、对参数的检查测量，经过原因排除，将故障范围逐步缩小，并在小范围的某部位或元器件上找到故障原因的诊断方法。

例如，变频器接通电源后，操作盘无数值。则应对其直流电源进行检测，判断直流供电是否正常，若测得电源电压正常，则可排除主回路高压电路故障，进而可以推断出操作盘供电电源的其中一路出现故障。经检测操作盘交流电压正常，但直流输出为零，未发现短路，则可以判断该故障为电源电路整流管损坏。

3.2 逐步排除法

逐步排除法是根据故障现象分析故障原因可能所在的部位，并结合变频器的电路走向，逐步进行排查，直至找到故障原因。

例如，变频器发生输出端三相电压不平衡故障，对故障现象进行分析可以判断出有两种可能：一种是逆变桥内某一个或多个单元损坏；另一种是6组驱动信号中有一组或多组无驱动信号。假如驱动信号中某一组无信号，若想进一步查出故障的具体位置，可结合变频器的电路原理，自上而下逐一排查，所以应先检查驱动信号的上端，即CPU输出端。

首先检测CPU输出端信号是否正常，若正常，然后依次检测光耦输入端、光耦输出端、放大电路输入端、放大电路输出端信号是否正常，检测结果无信号时，则可判断为上一段线路或元器件存在故障。

3.3 直接判断法

直接判断法是通过分析故障现象，结合变频器的工作原理和实践经验，找出最有可能的故障发生部位，根据更换部件后故障是否排除来快速找到故障点的方法。该方法的优点是故障处理用时短、故障诊断准确度高；但缺点是要求工作人员不但具备扎实的理论知识还要拥有丰富的实践经验，适用范围较小，通常被用于一些常见的典型故障的排除。

例如，一台变频器型号为616PC5，启动后，高压指示灯亮起，低压直流供电均显示正常，但操作盘无显示。找出变频器开关电源部分电路原理图，根据原理图并结合实践经验初步判断电源侧出现短路故障，而造成短路的原因通常为滤波电容损坏，于是更换滤波电容器。再次接通变频器电源，操作盘依然无显示，经分析可能是整流二极管老化损坏所致，对整流二极管进行更换后，接通电源，操作盘供电恢复正常，变频器故障得到排除[3]。

3.4 电位分析法

变频器发生各种故障后，电路中各点的电位势必会发生变化，利用这一点，可以通过测量电路中某些关键点上的电位来分析判断变频器是否出现故障、故障的部位、故障和类型等。相同，也可以通过电流测量法来分析判断变频器故障。

4 变频器的维护与保养

本文以AB PF7000中压变频器为例，介绍主要维护内容。

4.1 外观检查

检查前须断开中压及控制电源，检查内容包括：

（1）检查、记录或标记短接线和拨码开关设置；

（2）检查输入/输出/旁路接触器（断路器）装置（无输出/旁路接触器（断路器））；

（3）检查与接地电缆、动力电缆相关变频器部件紧固情况；

（4）采用力矩扳手对松动的电缆进行紧固；

（5）母排检查，观察是否存在因过热变色迹象；

表1 变频器自检项目列表

（6）采用力矩扳手对母排接头或固定螺栓进行紧固；

（7）检测母排、电缆是否有灰尘、絮状物等污染，并彻底清理；

（8）检查安全接地、信号接地是否完好，执行标准参照《变频器信号和安全接地的指导原则与实践》；

（9）清理所有组件积尘，并将有特殊要求的组件擦拭干净，积尘清理应采用吸尘器，不能直接吹扫；

（10）对整流器、逆变器、接触器、谐波滤波器、断路器及冷却风扇等中压元器件进行外观检查，必要时并进行性能测试，若性能变差，及时更换；

（11）对散热片与插塞配件的固定螺栓进行检查，并进行螺栓扭矩测定；

（12）观察散热风扇转动是否正常，有无卡阻，是否存在异响，并清理风扇扇叶积尘；

（13）进行绝缘测试，测试对象包括电机、变频器、隔离变压器及电缆接线，测试工具宜采用兆欧表；

（14）测量均压电阻、缓冲电阻阻值及缓冲电容的电容值。

4.2 控制电源检查

（1）接通中压变频器、真空接触器的输入和输出端三相控制电源，对接触器的密封及闭合动作进行检查。

（2）验证所有控制电源的电平是否正常。

（3）观察变频器控制板上电自检指示灯运行情况，查看设备是否通过所有自检项目。表1为自检项目列表。

（4）对所有冷却风扇运行情况进行检查。

（5）对控制电源变压器、DC/DC电源、AC/DC电源及隔离门极驱动电源板电压进行检测。

（6）对门极触发脉冲进行验证。

4.3 SCR触发测试

变频器正常运行时，SCR触发卡电源由分压器网络中的DC最大值提供。SC R触发测试需断开中压电源，因此需借助辅助电源来完成此测试：将PS2直流电源接入测试电缆，变频器置于门极状态。测试时，LED1－门极脉冲发出固件触发频率脉冲信号，黄色指示灯闪烁，SCR接收到选通信号后，每个LED随即亮起[4]。

4.4 SGCT触发测试

将变频器置于门极测试，逆变器会自动进入门极测试模式。监视各个SGCT的LED灯，确保LED4（绿色）和LED3（绿色）仍旧亮起，而LED1（红色）和LED2（黄色）按照变流器工作频率交替亮起熄灭。

4.5 最后启动前检查

（1）送中压电源前，检查所有组件是否已全部恢复且处于正常模式，柜内无遗留工具和异物。

（2）为验证直流母线正确连接、隔离变压器相序无误，需进行Idc直流电流测试。

（3）满负荷试验：连接中压上电，驱动负荷，并将运行速度逐步升至全速，观察并记录波形变化。

（4）若系统配备有NVRAM（非易失型内存），将所有参数重新录入。

（5）若对输入隔离变压器、主电机、主电缆进行调整变更，须重新自整定，对变频器配置参数进行重新设置优化。

5 结 论

通过了解变频器的常见故障，掌握和熟练运用变频器故障的判断方法，并明确变频器的维护与保养方法，能够快速解决工业生产实践中变频器出现的常见问题，进而保障正常生产。