浅谈交流变频器的故障及维修保养

    随着电力电子技术的发展，电动机的控制也得到了空前的发展，原来以直流电机为主要控制对象的时代已经被取代。取而代之的是交流电机，交流电机与直流电机相比有其天然的优势即:成本低、过载能力强、操作简单、易于控制等等。但是交流电机又有自己一个明显的缺点就是不易调速。为了解决交流电机不易调速的缺点，研究人员经过长时间的研究终于找到了比较好的解决方法，这就是变频调速。于是变频器便成了交流电机控制中一个比较核心的部分，虽然变频器的功能越来越强大，可靠性越来越高，但是如果使用不当，操作有误，维护不及时，都会因为发生故障或运行状况改变而使设备的使用寿命减短。因此，了解变频器的常见故障、对变频器的维修和保养，延长其使用寿命对于实际工作也越来越重要。变频器作为强电与弱电结合的设备，科技含量较高，是由众多的半导体元件、电力电子器件和电气元件组成的复杂装置，结构多采用单元化或模块化形式。它由主控制模块、逻辑控制模块、电源模块、IPM驱动、保护模块及冷却模块等多个模块组成。由于原理、结构复杂，因此其故障多种多样，其故障的排除有一定程度的复杂性。 

    1、变频器使用常见故障及原因分析 

    1.1、过电流。过电流故障是变频器故障中最为常见的现象，造成此故障的原因主要有以下几种:一是加/减速设定时间过短，变频器输出频率的变化远远超过电机频率的变化，变频器将因过流而跳闸，这是最常见的一种过电流现象。对于这种情况，依据不同的负载情况相应地调整加/减速时间，就可以避免此故障的发生。二是输出负载过重、突变负载过重或负载侧短路。此故障发生时应重点检查机组有无异声、振动和卡滞的现象，是否因工艺条件或操作方法的改变而造成超载。负载侧是否短路或接地，可以用兆欧表进行检测。另外逆变器同一桥臂的两只晶体管同时导通也会造成短路故障。三是电源电压超过(或低于)限值、缺相。电压值应严格按照说明书中规定的范围设定，尽量避免电压过高或过低。无论电源缺相还是变频器输出缺相，都会使电动机转矩减小而出现过流现象。四是变频器参数值设定不适当。电压频率特性曲线中的电压提升大于频率提升，破坏了比例关系，造成低频高压而出现过流现象。加速时间设定过短，需要过大的加速转矩，从而造成过流现象。五是减速制动时间设定过短，机组产生较大的再生发电电压，此电压回馈给中间回路，造成中间回路电压过高和制动回路过流。 

    1.2、过电压。过压也是变频器的常见故障，不仅有主电流因素所引起的过压故障报警，也有因检测电路损坏而引起过压报警的可能性。此故障常发生在机组减速制动时，主要由于制动力矩小，电动机回馈能量大。其分类主要有:电网电压过高，一般超过正常值的10%以上；制动电阻阻值过大或损坏，不能及时释放回馈的能量而造成过电压；减速时间设定过短；变频器功率模块故障。

    1.3、欠电压主要问题在电源方面:交流电源电压过低或缺相；供电变压器线路阻抗过大，带负载后变压器与线路压降过大而造成变频器输入电压偏低；变频器的功率模块故障，造成输出缺相。 

    1.4、变频器负载过大、周边环境温度过于高、散热片吸附灰尘过多、冷却风扇不正常工作或者散热片堵塞都会导致变频器产生过热故障。负载过大或变频器容量过小、电子热继电器保护设定值太小、变频器内部故障等发生变频器过载故障，这些都会导致电机发热，变频器显示过载。 

    1.5、电动机不能正常运转。如果电机、导线或变频器有损害，电动机不会工作，线路未接好或者功能设置不当，也会导致电动机的不能正常工作。由于设置变频器的加减速时间不当，会导致电动机运行中发生失速。由于设置的减速时间过于短或者制动力不够，也会导致变频器在减速或停止过程中，由于内部母线电压过高而发生保护。因此，应设置较长的减速时间，保证内部母线电压不至于升的过于高，实现正常减速。在增速过程中，设置的加速时间过短或负载太重，以及电网电压太低，都会导致变频器过电流而发生保护(也称过流失速)。变频器失去对电机速度控制，此时应设置较长的增速时间，以保证变频器不会过电流，实现平稳的增速控制。 

    2交流变频器的维修和保养

    交流变频器在运行及较长时间的放置过程中，环境可能对变频器本身产生许多不利的影响，变频器对于湿度、温度、大气压等都有一定的要求。在确保工作环境符合要求的前提下，还有必要对变频器进行定期的维护和保养。主要包括: 

    2.1、电气特性检查。长期运行和放置的变频器，由于环境的影响和变频器器件的老化，必须定期对变频器进行电气性能的检查及保养。对输入、整流及逆变、直流输入熔断器进行全面检查，发现烧毁及时更换；仔细检查端子排是否有老化、松脱，是否存在短路隐性故障，各连接线连接是否牢固，线皮有无破损，各电路板接插头是否牢固，进出主电源连线是否可靠，连线处有无发热氧化等现象，接地是否良好。 

    2.2、电容器的检测。主回路主要由三相或单相整流桥、 

    平滑电容、滤波电容、IPM逆变桥、限流电阻、接触器等元器件组成。其中对变频器寿命最有影响的是平滑铝电解电容器，它的寿命主要由加在其两端的直流电压和内部温度所决定。在主回路设计时已经根据电源电压选定了电容器的型号，所以内部的温度对电解电容器的寿命起决定作用。检查电容是否有漏液，外壳膨胀、鼓泡或变形的情况，安全阀是否破裂，有条件的可对电容容量、漏电流、耐压等进行测试，对不符合要求的电容进行更换。滤波电容的使用周期一般为5年，对使用时间在5年以上的，其各项指标明显偏离检测标准的，应酌情更换。 

    2.3、建议半年检查一次。除了日常检查外，在众多的检查项目中，重点要检查的是主回路的平滑电容器、逻辑控制回路、电源回路、逆变驱动保护回路中的电解电容器、冷却系统中的风扇等。除主回路的电容器外，其他电容器的测定比较困难，因此主