变频器的故障诊断与维修方法分析

许文杰

（北方魏家峁煤电有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 010308）

引言

在交流调速中，变频器属于重要装置，既可以确保调速平滑度，扩大调速范围，还可以提升调速效率，减少启动电流，确保整个系统运行的平稳性，具备显著节能效果。在烟机生产线、冶金业、供水领域，开始广泛应用变频调速装置。当变频器使用不合理，存在误操作行为时，极易引发故障隐患，缩短变频器运行寿命。所以，注重变频器日常维护与检修，对社会生产与生活的发展意义较大。

1 变频器构造组成

1.1 主电路

主电路可以为异步电动机提供电力变换，比如电源调频调压等。变频器主电路，主要是划分为电压型与电流型两种。电压型变频器，主要将电压源直流转变为交流，直流回路滤波为电容；电流型变频器，将电流源直流转变为交流，交流回路滤波为电感。电路组成部分如下：第一，整流器，将工频电源转变为直流功率。整流模块工作原理如下：输入三相E交流，经过防雷处理与滤波处理，使电路吸收雷击残压与电网尖峰，确保模块后路安全性能。之后经过整流与无源功率因数矫正转换后，可以形成高压直流电。第二，相比于整流模块，逆变模块将高压直流电转变为交流功率，满足频率要求，通过确定时间，可以使6个开关器件导通与关断，由此获得三相交流输出。第三，整流模块整流处理之后，直流电压中包含脉动电压，频率约为电源的6倍。逆变器产生脉动电流之后，会导致直流电压波动。为了对电压波动进行抑制，通过电容吸收脉动电压[1-2]。

1.2 控制电路

对于控制电路来说，可以为异步电动机供电主电路提供控制信号回路，组成包括频率运算电路、电压运算电路、电路、电压电流、检测电路、电动机速度检测电路。通过驱动电路，可以放大运算电路的控制信号，同时涉及到电动机、逆变器保护电路。以下进行详细分析：第一，运算电路。通过运算电路，可以运算外部速度、转距的质量，同时与检测电路电压信号、电流信号进行对比，确定逆变器输出频率与电压。第二，电流、电压检测电路。该电路和主电路电位相隔离，能够对电流、电压进行检测。第三，速度检测电路。速度检测器主要安装在异步电动机轴机上，以速度信号为主，同时可以传输至运算回路。按照指令与运算，能够确保电动机运转。第四，驱动电路。在主电路器件中，驱动电路属于重要电路，和控制电路相隔离，能够促使主电路器件导通与关断。第五，保护电路，主要对主电路电流与电压进行检测。当出现异常状态时，例如过电压力过载状态，为避免损坏异步电动机、逆变器，应当暂停逆变器运行，同时对电压进行抑制。

2 常见变频器故障诊断与检修方法

变频器常见故障，包括主电路故障、辅助控制电路故障。对于主电路故障，涉及到整流块损坏、逆变器模块烧坏、充电电阻损坏。辅助控制电路故障，涉及到开关电源损坏、驱动电路故障、反馈与检测电路故障等。

2.1 主电路故障

1）故障现象。某变频器系统实施停电检测，完成停电检修之后，开展上电操作。操作时发现，变频器主控制板印制电路板上方充电电信号灯不亮灯，测量操作之后，显示变频器无输出电压。

2）故障检查。检修人员怀疑印制电路板损坏，更换同性能印制电路板后，故障未消除。之后检查印制电路板连接线路，发现电源为变频主回路直流母排电源。直流电压利用三相整流桥获取。在变频器内，配置三相电源变压器，即R、S、T，线电压均为220 V。交流接触器具备220 V线圈电压，利用印制电路板触点控制。在通电操作之后，使用万用表直流电压进行测量，电容两端直流电压较低，在405~12 V之间振荡，无法形成高直流电压。断开主回路触点后，左侧电压良好，数值约为330 V。检查触点并联水泥电阻，型号为40F68，拆卸水泥电阻，测量电阻值，达到100 kΩ。同时观察水泥电阻器，表面存在较多细纹，因此出现故障。

3）故障分析。在正常运行条件下，三相交流电经过整流处理之后，利用水泥电阻，向主电路充电。在选择水泥电阻值时，必须确保获得合理电压、电流上升率，以免导致整流桥电路损坏。充电电压达到标准值后，变频器印制电路板内部电源启动，处于运行状态，此时使印制电路板的接触器吸合，接触器与水泥电阻采用短接方式，变频器进入正常整流逆变运行过程。主回路充电时间常数较大时，放电回路充电时间常数小，此时主电路无法建立直流电压，相应影响印制电路板运行。尽管表现为印制电路板故障，但是却为主电路故障。

4）故障处理措施。为了确保生产恢复，选择四个10 W、270 kΩ电阻，并联在一起，之后投入具体使用中。开机上电之后，变频器印制电路板充电电信号亮灯，接触器吸合，此时变频器输出正常。

2.2 辅助电路故障

1）故障表现与分析。某变频器运行期间，初始运行可以正常通电，并且有显示，无输出。拆卸变频器前盖检查，发现接近熔断问题。检修人员的经验不足，没有检查模块问题。当无快熔备件时，无法找寻到其他熔件替换，就采用铜芯线替换。变频器启动之后发出巨响。检查发现，两组模块炸裂，且吸收回路、驱动板损坏，无修复可能，此时需要更换新板子，经济损失比较大。

2）故障处理。快速熔断器可以保护硅整流元件、晶闸管半导体元件。其他类型熔断器无法保护电子元器件，也不能使用铜芯线替换。铜芯线作为保险丝使用时，极易发生短路故障。铜芯线动作速度缓慢，烧熔铜芯线会四处喷射，引发大面积损坏。

2.3 环境故障

1）故障表现。某矿井下安装变频器，在运行期间正常停车，开启之后无法启动。

2）故障检查。在检查时，检修人员发现操作面板显示过电流，复位操作之后，仍然无法启动，显示屏显示出过电流，开盖之前闻到焦糊味。生产厂家派人检查之后，发现绝缘栅双极型晶体管损坏，更换新的绝缘栅双极型晶体管之后，恢复正常运行。在运行数月后，另外一台变频器操作面板显示过电流，无法正常运行，开盖后发现，输入端整流桥炸裂，绝缘栅双极型晶体管损坏。在后期运行中，该类故障又出现多次。

3）故障分析。矿井下温度较高，变频器处于高温运行状态，停车之后冷却。在启停时，变频器出现空气热交换，设备内部产生凝露，从而导致放电短路，造成器件损伤。

4）故障处理。重点处理结露、防潮问题，建立单独的电气控制室，确保电气控制室内温度并保持干燥，降低波动范围，以此确保变频器正常运行[3-4]。

3 结语

变频器结构较为复杂，因此对电气检修与维护人员的要求较高，应当全面掌握变频器运行原理，明确变频器内部结构与控制方式，以此处理变频器运行难题。注重变频器日常检修与维护，可以明显降低故障率，延长变频器使用寿命。