發(fā)展歷程
變頻技術(shù)誕生背景是交流電機(jī)無(wú)級(jí)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(jí)產(chǎn)品。但其調(diào)速性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿(mǎn)足需要。1968年以丹佛斯為代表的高技術(shù)企業(yè)開(kāi)始批量化生產(chǎn)變頻器，開(kāi)啟了變頻器工業(yè)化的新時(shí)代。
20世紀(jì)70年代開(kāi)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(shí)現(xiàn)。
20世紀(jì)80年代中后期，美、日、德、英等發(fā)達(dá)國(guó)家的VVVF變頻器技術(shù)實(shí)用化，商品投入市場(chǎng)，得到了廣泛應(yīng)用。早的變頻器可能是日本人買(mǎi)了英國(guó)專(zhuān)利研制的。不過(guò)美國(guó)和德國(guó)憑借電子元件生產(chǎn)和電子技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，高端產(chǎn)品迅速搶占市場(chǎng)。
步入21世紀(jì)后，國(guó)產(chǎn)變頻器逐步崛起，現(xiàn)已逐漸搶占高端市場(chǎng)。上海和深圳成為國(guó)產(chǎn)變頻器發(fā)展的前沿陣地。
早期產(chǎn)品的故障由于三菱變頻器進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)較早, 所以有些老的產(chǎn)品仍在使用, 我們先就這些產(chǎn)品的故障做一分析。早期我們能碰到的產(chǎn)品主要包括Z系列和A200系列的變頻器。小功率Z024系列變頻器我們常見(jiàn)的故障現(xiàn)象有OC、ERR、無(wú)顯示等。OC引起的原因主要有以下兩種可能。
（1）、驅(qū)動(dòng)電路老化由于較長(zhǎng)年限的使用，必然導(dǎo)致元器件的老化，從而引起驅(qū)動(dòng)波形發(fā)生畸變，輸出電壓也就不穩(wěn)定了，所以經(jīng)常一運(yùn)行就出現(xiàn)OC報(bào)警。
（2）、IPM模塊的損壞也會(huì)引起OC報(bào)警Z024系列的機(jī)器使用的功率模塊不僅含有過(guò)流，欠壓等檢測(cè)電路，而且還包含有放大驅(qū)動(dòng)電路，所以不管是檢測(cè)電路的損壞，驅(qū)動(dòng)電路的損壞, 以及大功率晶體管的損壞都有可能引起OC報(bào)警。
（3）、無(wú)顯示故障的原因則多數(shù)是由于開(kāi)關(guān)電源厚膜的損壞引起的。
（4）、ERR故障是一個(gè)欠壓故障，通常是由于電壓檢測(cè)回路電阻或連線出現(xiàn)問(wèn)題而導(dǎo)致故障的產(chǎn)生，而不是實(shí)際輸入電壓真的出現(xiàn)欠電壓。A200系列的OC故障多數(shù)是由于驅(qū)動(dòng)電路的損壞而引起的，它的驅(qū)動(dòng)電路采用了一塊陶瓷封裝的厚膜電路，這給維修帶來(lái)了一定的困難，其厚膜電路主要是基于一塊驅(qū)動(dòng)光耦而設(shè)計(jì)的電路。
（5）、此外我們還會(huì)碰到一些LV故障，欠壓故障的出現(xiàn)也多半由于母線檢測(cè)電路出現(xiàn)了故障，三菱變頻器也為此設(shè)計(jì)了一塊用于檢測(cè)電壓和電流的厚膜電路。開(kāi)關(guān)電源脈沖變壓器的損壞也是A200系列變頻器的一個(gè)常見(jiàn)故障，由于開(kāi)關(guān)電源輸出負(fù)載的短路，或母線電壓的突變而導(dǎo)致脈沖變壓器初，次級(jí)繞組的損壞.
1、過(guò)流
過(guò)流是變頻器報(bào)警為頻繁的現(xiàn)象。
1.1現(xiàn)象
(1) 重新啟動(dòng)時(shí)，一升速就跳閘。這是過(guò)電流十分嚴(yán)重的現(xiàn)象。主要原因有:負(fù)載短路，機(jī)械部位有卡住;逆變模塊損壞;電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩過(guò)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(dòng)電路壞、電流檢測(cè)電路壞。
(3) 重新啟動(dòng)時(shí)并不立即跳閘而是在加速時(shí)，主要原因有:加速時(shí)間設(shè)置太短、電流上限設(shè)置太小、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償(V/F)設(shè)定較高。
1.2 實(shí)例
(1) 一臺(tái)LG-IS3-4 3.7kW變頻器一啟動(dòng)就跳“OC”
分析與維修:打開(kāi)機(jī)蓋沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何燒壞的跡象，在線測(cè)量IGBT(7MBR25NF-120)基本判斷沒(méi)有問(wèn)題，為進(jìn)一步判斷問(wèn)題，把IGBT拆下后測(cè)量7個(gè)單元的大功率晶體管開(kāi)通與關(guān)閉都很好。在測(cè)量上半橋的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)發(fā)現(xiàn)有一路與其他兩路有明顯區(qū)別，經(jīng)仔細(xì)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(yùn)行一切良好。
(2) 一臺(tái)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(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。其次檢查驅(qū)動(dòng)電路也沒(méi)有異?，F(xiàn)象，估計(jì)問(wèn)題不在這一塊，可能出在過(guò)流信號(hào)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(shí)驗(yàn)一切正常。
2 、過(guò)壓
過(guò)電壓報(bào)警一般是出現(xiàn)在停機(jī)的時(shí)候，其主要原因是減速時(shí)間太短或制動(dòng)電阻及制動(dòng)單元有問(wèn)題。
(1) 實(shí)例
一臺(tái)臺(tái)安N2系列3.7kW變頻器在停機(jī)時(shí)跳“OU”。
分析與維修:在修這臺(tái)機(jī)器之前，首先要搞清楚“OU”報(bào)警的原因何在，這是因?yàn)樽冾l器在減速時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度加快，轉(zhuǎn)子的電動(dòng)勢(shì)和電流增大，使電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，回饋的能量通過(guò)逆變環(huán)節(jié)中與大功率開(kāi)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(dòng)回路，測(cè)量放電電阻沒(méi)有問(wèn)題，在測(cè)量制動(dòng)管(ET191)時(shí)發(fā)現(xiàn)已擊穿，更換后上電運(yùn)行，且快速停車(chē)都沒(méi)有問(wèn)題。
3、欠壓
欠壓也是我們?cè)谑褂弥薪?jīng)常碰到的問(wèn)題。主要是因?yàn)橹骰芈冯妷禾?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(cè)電路發(fā)生故障而出現(xiàn)欠壓?jiǎn)栴}。
3.1 舉例
(1) 一臺(tái)CT 18.5kW變頻器上電跳“Uu”。
分析與維修:經(jīng)檢查這臺(tái)變頻器的整流橋充電電阻都是好的，但是上電后沒(méi)有聽(tīng)到接觸器動(dòng)作，因?yàn)檫@臺(tái)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(lái)完成充電過(guò)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(dú)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(xì)檢查該電壓是經(jīng)過(guò)LM7824穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后輸出的，測(cè)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(tái)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(tái)變頻器從現(xiàn)象上看比較特別，但是你如果仔細(xì)分析一下問(wèn)題也就不是那么復(fù)雜，該變頻器同樣也是通過(guò)充電回路，接觸器來(lái)完成充電過(guò)程的，上電時(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何異常現(xiàn)象，估計(jì)是加負(fù)載時(shí)直流回路的電壓下降所引起，而直流回路的電壓又是通過(guò)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(cè)量發(fā)現(xiàn)該整流橋有一路橋臂開(kāi)路，更換新品后問(wèn)題解決。
4 、過(guò)熱
過(guò)熱也是一種比較常見(jiàn)的故障，主要原因:周?chē)鷾囟冗^(guò)高，風(fēng)機(jī)堵轉(zhuǎn)，溫度傳感器性能不良，馬達(dá)過(guò)熱。
4.1 舉例
一臺(tái)ABB ACS500 22kW變頻器客戶(hù)反映在運(yùn)行半小時(shí)左右跳“OH”。
分析與維修:因?yàn)槭窃谶\(yùn)行一段時(shí)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(shí)太高，通電后發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)緩慢，防護(hù)罩里面堵滿(mǎn)了很多棉絮(因該變頻器是用在紡織行業(yè))，經(jīng)打掃后開(kāi)機(jī)風(fēng)機(jī)運(yùn)行良好，運(yùn)行數(shù)小時(shí)后沒(méi)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(dá)抖動(dòng)，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，主要原因:模塊壞，驅(qū)動(dòng)電路壞，電抗器壞等。
5.1舉例
一臺(tái)富士 G9S 11KW變頻器，輸出電壓相差100V左右。
分析與維修:打開(kāi)機(jī)器初步在線檢查逆變模塊(6MBI50N-120)沒(méi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，測(cè)量6路驅(qū)動(dòng)電路也沒(méi)發(fā)現(xiàn)故障，將其模塊拆下測(cè)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(dòng)電路無(wú)故障后更換新品后一切正常。
6、過(guò)載
過(guò)載也是變頻器跳動(dòng)比較頻繁的故障之一，平時(shí)看到過(guò)載現(xiàn)象我們其實(shí)首先應(yīng)該分析一下到底是馬達(dá)過(guò)載還是變頻器自身過(guò)載,一般來(lái)講馬達(dá)由于過(guò)載能力較強(qiáng),只要變頻器參數(shù)表的電機(jī)參數(shù)設(shè)置得當(dāng),一般不大會(huì)出現(xiàn)馬達(dá)過(guò)載.而變頻器本身由于過(guò)載能力較差很容易出現(xiàn)過(guò)載報(bào)警.我們可以檢測(cè)變頻器輸出電壓,電流檢測(cè)電路,等故障易發(fā)點(diǎn)來(lái)一一排除故障。
變頻器在接入鼓風(fēng)機(jī)之前，電工決定先通電空載測(cè)試一下、誰(shuí)知通電沒(méi)多長(zhǎng)時(shí)間，就發(fā)現(xiàn)冒煙，立刻關(guān)掉電閘。將變頻器打開(kāi)后，發(fā)現(xiàn)主電路限流電阻很燙。該電工不以為然，在開(kāi)蓋情況下又通電觀察一次。這一試，電阻倒是不冒煙了，但不一會(huì)兒，變頻器便因“欠壓”而跳問(wèn)了。用萬(wàn)用表量，該電阻已經(jīng)燒壞。
變頻器容量的確定
合理的容量選擇本身就是一種節(jié)能降耗措施。根據(jù)現(xiàn)有資料和經(jīng)驗(yàn)，比較簡(jiǎn)便的方法有三種：
1）電機(jī)實(shí)際功率確定發(fā)。首先測(cè)定電機(jī)的實(shí)際功率，以此來(lái)選用變頻器的容量。
2）公式法。當(dāng)一臺(tái)變頻器用于多臺(tái)電機(jī)時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足：至少要考慮一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的影響，以避免變頻器過(guò)流跳閘。
電機(jī)額定電流法變頻器。變頻器容量選定過(guò)程，實(shí)際上是一個(gè)變頻器與電機(jī)的匹配過(guò)程，常見(jiàn)、也較的是使變頻器的容量大于或等于電機(jī)的額定功率，但實(shí)際匹配中要考慮電機(jī)的實(shí)際功率與額定功率相差多少，通常都是設(shè)備所選能力偏大，而實(shí)際需要的能力小，因此按電機(jī)的實(shí)際功率選擇變頻器是合理的，避免選用的變頻器過(guò)大，使投資增大。對(duì)于輕負(fù)載類(lèi)，變頻器電流一般應(yīng)按1.1N（N為電動(dòng)機(jī)額定電流）來(lái)選擇，或按廠家在產(chǎn)品中標(biāo)明的與變頻器的輸出功率額定值相配套的電機(jī)功率來(lái)選擇