变频器的故障处理及维护保养

何世继

摘要：变频器因具备频率可调、节能等特点而得到了广泛应用，但是由于变频器本身属于比较精密的设备，使得设备维护工作量提升、设备整体运行可靠性降低，容易产生故障，存在故障查找、维护困难等比较突出的问题。基于此，本文针对变频器的故障及维护保养问题进行分析，以供参考。

关键词：变频器;故障处理;维护保养

一、变频器产品的主要类型及原理

（一）电流源型。电流源型的变频器产品在直流部分通过电抗器存储能量，目前技术主要以7.2kV输出电压为主，因此能够满足我国大部分群体对变频器的要求。此类变频器产品在输入侧的功率因素相对较低，所以电抗器极易出现发热量高的现象，效率与电压型变频器相比较低。在设计方面为直流控制，因此输出滤波较为麻烦，对电机的要求很高。虽然它具有可回馈能量的独特优势，但是电机运行时需要回馈能量的负载不是很多，因此逐渐失去竞争力。

（二）单元串联多电平型。此类变频器主要通过多个低压功率单元，以串联形式实现高压输出，在输入侧运用降压变压器移相方式操作，以此降低电机运行过程中对电网的谐波污染。单元串联多电平型变频器的输出测以多电平正弦PWM技术，所以能够使用任何电压的普通电机。即便当某个单元出现故障事故时，它能够自动化退出系统而其他单元则可继续工作，避免因变频器故障停机所造成损失，此类变频器产品具有很强的市场竞争力。

（三）三电平型。钳位电路是三电平型变频器产品的主要工作方式，可以解决两只功率器件所产生的串联问题，使相电压输出具备三个电平。虽然此类型变频器结构相对简单，以电压源型结构为主，但是能量回馈效果显著。在国内变频器市场领域内，此类变频器产品最大技术难题便是电压问题，需要考虑实用性特点，再结合产品结构进行设计后，最大输出电压一般在6kV左右。为了增强此类变频器产品的灵活性，改变电机电压或在输出侧进行升压操作，此弊端对应用推广具有限制性。

二、变频器的选择原则

（一）系统特性。需要根据变频器的调速系统选择合适的机械静态指标，比如机械在低速运行状态下需要选择较硬的机械特性，根据工厂的生产工艺条件，调整变频器，从而调整变频器对整个生产系统的动态和静态指标要求。如果运转机械在运行过程中采用的是开环控制，则需要根据机械的运转状态以及其相应的静态指标，对运行机械的控制系统进行开环控制，选用无速度反馈的矢量控制方式对设备进行控制，可以高效地对机械设备进行控制。

（二）负载特性。运转机械的负载功率随着转速的升高呈现一种线型的增加方式，机械在低速的运转条件下，其输出的转矩最大，此时设备具有很好的过载能力，假如设备长期处于低速的运行状态下，则需要充分考虑到整个运转机械设备的散热能力，以此需要避免机械设备出现高温的情况。机械的流体特性主要是指运转机械的转速会与其相应的转矩出现呈正比的关系。一般情况下，工程或工程设备上所用的低压水泵以及风机的运行对机械设备的功率增长要求比较高，在流体负载调价下，切忌不能使机械设备处于高于工频的运行状态，这样会加速机械的损耗率，减少机械的使用寿命。

三、变频器常见故障分析

（一）重负荷过电流故障。一般情况下，当加大负载量可能会导致电动机的转速出现下降的现象，当转速下降后没能及时的触动过载保护的时候，就会由于电流过大从而导致跳闸。当电流出现这种情况之后，首先应该了解造成短路的原因，检查是由于设备内部出现故障而造成的短路，应该立即采取补救措施。是因为负载的情况而致使电流短路，通过增加加速或减速的时长来处理电流短路的问题，合理分配负荷来解决电流短路的问题。

（二）短路故障。引起变频器过流的原因较多，主要的原因是由于电路短路的情况而引起，需要关注就是一旦变频器出现短路的情况则有可能引起较大事故的发生。为了解决变频器短路的问题，需要将变频器短路后出现各种变化进行记录并分析其原因，出现短路后会触动变频器的过流保护装置，当电压复位后再开启变频器，会因变频器的过流保护装置而导致技术人员无法对电流进行准确的观察。当操作人员将负载变频器断开之后，短路问题还是没解决，表明变频器的内部结构可能出现了问题，就需要将电流互感器和霍尔电流断开之后检查电流情况，主要是检查变频器的直流变交流单元是否正常，检查完之后再恢复电流情况，如果还出现过流的情况，则表明变频器内部的过电流以及短路等出现问题，出现这些问题时产生的信号则会被传输到微控制器之中，这时事故维修工作人员就会对传输过来的信号进行分析，了解出现问题的原因，采取措施解决问题。

四、变频器的维护与保养措施

（一）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。（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。

（二）SCR触发测试。变频器正常运行時，SCR触发卡电源由分压器网络中的DC最大值提供。SCR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。

（三）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。

（四）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。

结语：

综上，在变频器的工作过程中，由于各种原因而导致变频器出现故障。在处理变频器故障的时候，需要对产生故障的原因进行全面了解，再了解产生故障的原因之后，针对性采取相应的措施以解决变频器的故障。与此同时，工作人员还需要做好变频器的日常维护工作，并严格按照相关规定对变频器进行维护保养工作，确保变频器的安全稳定的运行。

参考文献：

[1] 李信.变频器电路维修与故障实例分析[M].北京：机械工业出版社，2019.

[2] 张正，史步海.变频器故障诊断与维修[M].北京：电子工业出版社，2019.

[3]周爱华.ABB变频器工程应用与故障处理[M].北京：机械工业出版社，2019.