發(fā)展歷程

變頻技術(shù)誕生背景是交流電機無級調(diào)速的廣泛需求。傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)因體積大故障率高而應(yīng)用受限。

20世紀(jì)60年代以后，電力電子器件普遍應(yīng)用了晶閘管及其升級產(chǎn)品。但其調(diào)速性能遠遠無法滿足需要。1968年以丹佛斯為代表的高技術(shù)企業(yè)開始批量化生產(chǎn)變頻器，開啟了變頻器工業(yè)化的新時代。

20世紀(jì)70年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻（PWM－VVVF）調(diào)速的研究得到突破，20世紀(jì)80年代以后微處理器技術(shù)的完善使得各種優(yōu)化算法得以容易的實現(xiàn)。

20世紀(jì)80年代中后期，美、日、德、英等發(fā)達國家的VVVF變頻器技術(shù)實用化，商品投入市場，得到了廣泛應(yīng)用。早的變頻器可能是日本人買了英國專利研制的。不過美國和德國憑借電子元件生產(chǎn)和電子技術(shù)的優(yōu)勢，高端產(chǎn)品迅速搶占市場。

步入21世紀(jì)后，國產(chǎn)變頻器逐步崛起，現(xiàn)已逐漸搶占高端市場。上海和深圳成為國產(chǎn)變頻器發(fā)展的前沿陣地。

1、過流

過流是變頻器報警為頻繁的現(xiàn)象。

1.1現(xiàn)象

(1) 重新啟動時，一升速就跳閘。這是過電流十分嚴(yán)重的現(xiàn)象。主要原因有:負(fù)載短路，機械部位有卡住;逆變模塊損壞;電動機的轉(zhuǎn)矩過小等現(xiàn)象引起。

(2) 上電就跳，這種現(xiàn)象一般不能復(fù)位，主要原因有:模塊壞、驅(qū)動電路壞、電流檢測電路壞。

(3) 重新啟動時并不立即跳閘而是在加速時，主要原因有:加速時間設(shè)置太短、電流上限設(shè)置太小、轉(zhuǎn)矩補償(V/F)設(shè)定較高。

1.2 實例

(1) 一臺LG-IS3-4 3.7kW變頻器一啟動就跳“OC”

分析與維修:打開機蓋沒有發(fā)現(xiàn)任何燒壞的跡象，在線測量IGBT(7MBR25NF-120)基本判斷沒有問題，為進一步判斷問題，把IGBT拆下后測量7個單元的大功率晶體管開通與關(guān)閉都很好。在測量上半橋的驅(qū)動電路時發(fā)現(xiàn)有一路與其他兩路有明顯區(qū)別，經(jīng)仔細檢查發(fā)現(xiàn)一只光耦A(yù)3120輸出腳與電源負(fù)極短路，更換后三路基本一樣。模塊裝上上電運行一切良好。

(2) 一臺BELTRO-VERT 2.2kW變頻通電就跳“OC”且不能復(fù)位。

分析與維修:首先檢查逆變模塊沒有發(fā)現(xiàn)問題。其次檢查驅(qū)動電路也沒有異?，F(xiàn)象，估計問題不在這一塊，可能出在過流信號處理這一部位，將其電路傳感器拆掉后上電，顯示一切正常，故認(rèn)為傳感器已壞，找一新品換上后帶負(fù)載實驗一切正常。

2 、過壓

過電壓報警一般是出現(xiàn)在停機的時候，其主要原因是減速時間太短或制動電阻及制動單元有問題。

(1) 實例

一臺臺安N2系列3.7kW變頻器在停機時跳“OU”。

分析與維修:在修這臺機器之前，首先要搞清楚“OU”報警的原因何在，這是因為變頻器在減速時，電動機轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場的速度加快，轉(zhuǎn)子的電動勢和電流增大，使電機處于發(fā)電狀態(tài)，回饋的能量通過逆變環(huán)節(jié)中與大功率開關(guān)管并聯(lián)的二極管流向直流環(huán)節(jié)，使直流母線電壓升高所致，所以我們應(yīng)該著重檢查制動回路，測量放電電阻沒有問題，在測量制動管(ET191)時發(fā)現(xiàn)已擊穿，更換后上電運行，且快速停車都沒有問題。

3、欠壓

欠壓也是我們在使用中經(jīng)常碰到的問題。主要是因為主回路電壓太低(220V系列低于200V，380V系列低于400V)，主要原因:整流橋某一路損壞或可控硅三路中有工作不正常的都有可能導(dǎo)致欠壓故障的出現(xiàn)，其次主回路接觸器損壞，導(dǎo)致直流母線電壓損耗在充電電阻上面有可能導(dǎo)致欠壓.還有就是電壓檢測電路發(fā)生故障而出現(xiàn)欠壓問題。

3.1 舉例

(1) 一臺CT 18.5kW變頻器上電跳“Uu”。

分析與維修:經(jīng)檢查這臺變頻器的整流橋充電電阻都是好的，但是上電后沒有聽到接觸器動作，因為這臺變頻器的充電回路不是利用可控硅而是靠接觸器的吸合來完成充電過程的，因此認(rèn)為故障可能出在接觸器或控制回路以及電源部分，拆掉接觸器單獨加24V直流電接觸器工作正常。繼而檢查24V直流電源，經(jīng)仔細檢查該電壓是經(jīng)過LM7824穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后輸出的，測量該穩(wěn)壓管已損壞，找一新品更換后上電工作正常。

(2) 一臺DANFOSS VLT5004變頻器，上電顯示正常，但是加負(fù)載后跳“ DC LINK UNDERVOLT”(直流回路電壓低)。

分析與維修:這臺變頻器從現(xiàn)象上看比較特別，但是你如果仔細分析一下問題也就不是那么復(fù)雜，該變頻器同樣也是通過充電回路，接觸器來完成充電過程的，上電時沒有發(fā)現(xiàn)任何異常現(xiàn)象，估計是加負(fù)載時直流回路的電壓下降所引起，而直流回路的電壓又是通過整流橋全波整流,然后由電容平波后提供的，所以應(yīng)著重檢查整流橋，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)該整流橋有一路橋臂開路，更換新品后問題解決。

4 、過熱

過熱也是一種比較常見的故障，主要原因:周圍溫度過高，風(fēng)機堵轉(zhuǎn)，溫度傳感器性能不良，馬達過熱。

4.1 舉例

一臺ABB ACS500 22kW變頻器客戶反映在運行半小時左右跳“OH”。

分析與維修:因為是在運行一段時間后才有故障，所以溫度傳感器壞的可能性不大，可能變頻器的溫度確實太高，通電后發(fā)現(xiàn)風(fēng)機轉(zhuǎn)動緩慢，防護罩里面堵滿了很多棉絮(因該變頻器是用在紡織行業(yè))，經(jīng)打掃后開機風(fēng)機運行良好，運行數(shù)小時后沒有再跳此故障。

5、輸出不平衡

輸出不平衡一般表現(xiàn)為馬達抖動，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，主要原因:模塊壞，驅(qū)動電路壞，電抗器壞等。

5.1舉例

一臺富士 G9S 11KW變頻器，輸出電壓相差100V左右。

分析與維修:打開機器初步在線檢查逆變模塊(6MBI50N-120)沒發(fā)現(xiàn)問題，測量6路驅(qū)動電路也沒發(fā)現(xiàn)故障，將其模塊拆下測量發(fā)現(xiàn)有一路上橋大功率晶體管不能正常導(dǎo)通和關(guān)閉，該模塊已經(jīng)損壞，經(jīng)確認(rèn)驅(qū)動電路無故障后更換新品后一切正常。

6、過載

過載也是變頻器跳動比較頻繁的故障之一，平時看到過載現(xiàn)象我們其實首先應(yīng)該分析一下到底是馬達過載還是變頻器自身過載,一般來講馬達由于過載能力較強,只要變頻器參數(shù)表的電機參數(shù)設(shè)置得當(dāng),一般不大會出現(xiàn)馬達過載.而變頻器本身由于過載能力較差很容易出現(xiàn)過載報警.我們可以檢測變頻器輸出電壓,電流檢測電路,等故障易發(fā)點來一一排除故障。

按照維修步驟對開關(guān)電源板進行測量。步測量通過，第二步測量通過，第三步測量通過，第四步測量通過，然后單獨對電源板加電測量PWM調(diào)制芯片的電源端對地有12.5V左右的電壓，說明供電正常。用示波器看芯片的PWM輸出端，發(fā)現(xiàn)沒有PWM調(diào)制波形。更換PWM調(diào)制芯片后，上電試驗正常，故障排除。

開關(guān)電源損壞是眾多變頻器常見的故障，通常是由于開關(guān)電源的負(fù)載發(fā)生短路造成的，在眾多變頻器的開關(guān)電源線路設(shè)計上，安川變頻器因該說是比較成功的。616G3采用了兩級的開關(guān)電源，有點類似于富士G5,先由級開關(guān)電源將直流母線側(cè)500多伏的直流電壓轉(zhuǎn)變成300多伏的直流電壓。然后再通過高頻脈沖變壓器的次級線圈輸出5V、12V、24V等較低電壓供變頻器的控制板，驅(qū)動電路，檢測電路等做電源使用。在第二級開關(guān)電源的設(shè)計上安川變頻器使用了一個叫做TL431的可控穩(wěn)壓器件來調(diào)整開關(guān)管的占空比，從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。前幾期我們談到的LG變頻器也使用了類似的控制方式。用作開關(guān)管的QM5HL-24以及TL431都是較容易損壞的器件。此外當(dāng)我們在使用中如若聽到刺耳的尖叫聲，這是由脈沖變壓器發(fā)出的，很有可能開關(guān)電源輸出側(cè)有短路現(xiàn)象。我們可以從輸出側(cè)查找故障。此外當(dāng)發(fā)生無顯示，控制端子無電壓，DC12V，24V風(fēng)扇不運轉(zhuǎn)等現(xiàn)象時我們首先應(yīng)該考慮是否開關(guān)電源損壞了。