变频器常见故障和预防

变频器常见故障和预防

李虎雄

（浙江衢化氟化学有限公司浙江省330024）

摘要：变频器是一种重要的电气设备，通过改变交流电动机的供电频率，从而实现对交流电动机转速的调整，有利于提高电气设备的控制精度、生产效率和产品质量，在各个行业的生产和控制活动中发挥着重要的应用价值。本文对变频器的结构和技术原理进行了分析，并探讨了变频器常见故障及改善措施。

关键词：变频器；常见故障；改善措施

引言

伴随社会整体不断进步，我国科技水平得到明显提升，变频技术也日益完善成熟，越来越多的变频设备被应用在各行业中。现代企业的发展越来越趋向于自动化控制，而自动化控制又离不开变频器控制，所以随着变频器技术的日趋完善和成熟，现在很多企业已经把变频器引用到了生产和控制操作中。虽然变频器具有功能强大、可行性强以及完善的检测保护功能等优点，但是在实际应用过程中，由于工作人员对变频器存在使用不当、操作有误、维护不及时等诸多因素，还是经常会发生各种故障。相关工作人员要快速准确地判断出变频器各种故障，并根据不同情况采取及时的、正确的维护对策，进而促进各种生产连续运行及企业经济效益的提高。

1变频器简介

1.1基本结构

变频器是由众多的半导体电子元件、电力电子元件和电器元件组成的复杂装置，其结构多采用单元化或模块化形式，如图1所示。变频器由主回路、逻辑控制回路、电源回路、IPM驱动及保护回路、冷却风扇等几部分组成。由于变频器电路板多采用SMT表面贴装技术，在变频器故障诊断中，因检测仪器、技术资料及技术水平等因素，在工程上一般只限于根据故障情况找出故障的单元或模块，即只做单元级或板级变频器内的控制电路框图检查维修。

1.2技术原理

变频技术的基本原理就是通过调整电源的频率实现对电动机转速的控制。交流电动机主要包括同步电动机和异步电动机，其转速表达式为：

其中，格式中n表示转子速度，n0表示电机同步转速，s表示转差率，表示电源频率，p表示电机极对数，通过公式可以发现，电源频率、极对数、转差率三个方面的改变可以实现电机的转速改变，其中变频调速是最稳定和简单的调速技术，这就需要发挥变频器的变频技术，实现对电动机的调速。在现代工业设备中，变频器主要采用VVVF控制方式，即保持电压和频率的比例系数不变，即改变电源频率的同时，对输出电压进行有效控制，这种变频调速技术叫做恒U/f控制。

2变频器电路部分常见故障原因及分析

2.1变频器主回路常见故障

通常使用的变频器主回路主要由三相或单相整流桥、平滑电容器、滤波电容器、IPM逆变桥、限流电阻、接触器等元件组成。其中许多常见故障是由电容故障引起。电解电容两端的直流电压的高低和其内部温度决定了电解电容的寿命，变频器在回路设计时已经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。电解电容器会直接影响到变频器的使用寿命，一般温度每上升10。电容器的寿命就会缩短一半。因此，一方面在安装变频器时要考虑适当的环境温度，另一方面可以采用改善功率因数的交流或直流电抗器，这样可以减少脉动电流，从而延长电解电容器的寿命。

2.2主回路典型故障分析故障现象

变频器在加速、减速或正常运行时出现过电流跳闸。首先应区分是由于负载原因，还是变频器的原因引起的。如果是变频器的故障，可通过历史记录查询在跳闸时的电流，超过了变频器的额定电流或电子热继电器的设定值，而三相电压和电流是平衡的，则应考虑是否有过载或突变，如电机堵转等。在负载惯性较大时，可适当延长加速时间，此过程对变频器本身并无损坏。若跳闸时的电流，在变频器的额定电流或在电子热继电器的设定范围内，可判断是IPM模块或相关部分发生故障。首先可以通过测量变频器的主回路输出端子U、V、w，分别与直流侧的P、N端子之间的正反向电阻，来判断IPM模块是否损坏。如模块未损坏，则是驱动电路出了故障。如果减速时IPM模块过流或变频器对地短路跳闸，一般是逆变器的上半桥的模块或其驱动电路故障；而加速时IPM模块过流，则是下半桥的模块或其驱动电路部分故障，发生这些故障的原因，多是由于外部灰尘进入变频器内部或环境潮湿引起。2.3外界因素对变频器的影响

如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入到变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。提高变频器自身的抗干扰能力固然重要，但由于受装置成本限制，在外部采取噪声抑制措施，消除干扰源显得更合理、必要。可采取以下几项措施：变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置，如RC吸收器；尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主线路分离；指定采用屏蔽线同路，若线路较长，应采用合理的中继方式；变频器接地，不能同电焊、动力接地混用；变频器输入端安装噪声滤波器，避免由电源进线引入干扰。

3变频器常见故障防范措施

3.1变频器在安装环境上的防范措施

对振动环境的防范，在避开冲击较大的场合，比如一些大型工厂的附近和矿山附近，在具体的防护上可以采用橡胶、固定以及缓振配件等措施；而对一些潮湿、腐蚀性环境，要做到封闭和防止电器件的生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路，另外就是高温，高温主要是会造成电子器件寿命及可靠性的降低，特别是半导体器件，所以尽量安装到阴凉或者是日光直射不到的地方以及避开各种能制造高温的源头，比如空调外器等。另外就是要做好定期检查变频器，看看变频器的空气滤清器和冷却风扇是否正常运作。除了高温外也要尽量避开高寒，我们知道在有一些地区和特殊环境下的高寒，会导致微处理器因温度过低不能正常工作，应采取设置空间加热器等必要措施。

3.2变频器在电源系统的措施

变频器最好足有独立的线路，这主要是为了确保在停电状态下对变频器造成的损坏，在瞬间停电后需要继续运行的场合，要满足负载电机的降速比例。在停电后变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式，那么在电压恢复正常后，可以通过速度追踪和测速电机的检测来防范过电流；对于某些要求必须运行的设备，要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。通常处理措施有，采用专用变压器对变频器供电，使用专门的变压器对变频器供电现在很普遍，这主要还是为了保护变频器，另外可以在变频器输入侧加装滤波电抗器或多种整流桥回路，降低高次谐波分量，对于有进在相电容器的次谐波电流将电容电流增加造成发热严重，必须在电容前串接电抗器，以减小谐波分量，对电抗器的电感应合理分析计算，避免形成Lc振荡。

3.3防范电压冲击尖峰措施

主要是会冲击电压造成过电压损坏，一般的情况在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件，保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压。国外现在开始使作一种吸收网，就是多加了一个控制片，不像单一的电阻来抵抗冲击，而且电阻的使用寿命不长，这个道理与使用真空断路器时，采用冲击形成追加Rc浪涌吸收器有点相似，但是RC浪涌吸收器也仅仅是一种机械的电阻设备，并没有可以检测和人为的控制冲击，那么我们如果变压器一次侧有真空断路器，因在控制时序上保证真空断路器动前先将变频器断开。应采取以下措施：尽量缩短变频器到电机的配线距离：采用阻断二极管的浪涌电压吸收装置，对变频器输出电压进行处理。

结语

变频器自身保护功能完善,正常使用维护不易发生故障,发生故障后,故障原因的准确判断和处理可以让变频器迅速恢复工作,为此加强变频器的日常维护、管理及操作人员的培训就非常必要。

参考文献

[1]刘爱芝.变频器的主要故障原因及预防措施[J].职业,2008,(14).

[2]陈莹.变频器常见故障及处理[J].内蒙古电大学刊,2008,(01).