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變頻器現場常見問題及解決方法

·         1 變頻器故障判斷及處理

  1.1 逆變功率模塊的損壞

  1.1.1 判斷

  逆變功率模塊主要有IGBTIPM 等,檢查外觀是否已炸開,端子與相連印制板是否有燒蝕痕跡。用萬用表查C-EG-CG-E 是否已通,或用萬用表測P UVW N UVW 電阻是否有不一致,以及各驅動功率器件控制極對UVWPN 的電阻是否有不一致,以此判斷是哪一功率器件損壞。

  1.1.2 損壞的原因查找

  (1)器件本身質量不好。
  (2)外部負載有嚴重過電流、不平衡,電動機某相繞阻對地短路,有一相繞阻內部短路,負載機械卡住,相間擊穿,輸出電線有短路或對地短路。
  (3)負載上接了電容,或因布線不當對地電容太大,使功率管有沖擊電流。
  (4)用戶電網電壓太高,或有較強的瞬間過電壓,造成過電壓損壞。
  (5)機內功率開關管的過電壓吸收電路有損壞,造成不能有效吸收過電壓而使IGBT損壞,如圖1所示。
  (6)濾波電容因日久老化,容量減少或內部電感變大,對母線的過壓吸收能力下降,造成母線上過電壓太高而損壞IGBT。正常運行時母線上的過電壓是逆變開關器件脈沖關斷時,母線回路的電感儲能轉變而來的。
  (7IGBTIPM功率器件的前級光電隔離器件因擊穿導致功率器件也擊穿,或因在印制板隔離器件部位有塵埃、潮濕造成打火擊穿,導致IGBTIPM損壞。
  (8)不適當的操作,或產品設計軟件中有缺陷,在干擾和開機、關機等不穩定情況下引起上下兩功率開關器件瞬間同時導通。
  (9)雷擊、房屋漏水入侵,異物進入、檢查人員誤碰等意外。
  (10)經維修更換了濾波電容器,因該電容質量不好,或接到電容的線比原來長了,使電感量增加,造成母線過電壓幅度明顯升高。
  (11)前級整流橋損壞,由于主電源前級進入了交流電,造成IGBTIPM損壞。
  (12)修理更換功率模塊,因沒有靜電防護措施,在焊接操作時損壞了IGBT。或因修理中散熱、緊固、絕緣等處理不好,導致短時使用而損壞。
  (13)并聯使用IGBT,在更換時沒有考慮型號、批號的一致性,導致各并聯元件電流不均而損壞。
  (14)變頻器內部保護電路(過電壓、過電流保護)的某元件損壞,失去保護功能。
  (15)變頻器內部某組電源,特別是IGBT驅動級+-電源損壞,改變了輸出值或兩組電源間絕緣被擊穿。

  1.1.3 更換

  只有查到損壞的根本原因,并首先消除再次損壞的可能,才能更換逆變模塊,否則換上去的新模塊會再損壞。

  (1IGBT 同絕緣柵場效應管一樣要避免靜電損壞。在裝配焊接中防止損壞的根本措施是,把要修理的機器、IGBT 模塊、電烙鐵、人、操作工作臺墊板等全部用導線連接起來,使得在同一電場電位下進行操作,全部連接的公共點如能接地就更好。特別是電烙鐵頭上不能帶有市電高電位,示波器電源要用隔離良好的變壓器隔離。IGBT模塊在未使用前要保持控制極G 與發射極E 接通,不得隨意去掉該器件出廠前的防靜電保護G-E 連通措施。

  (2)功率模塊與散熱器之間涂導熱硅脂,保證涂層厚度0.1耀0.25 mm,接觸面80%以上,緊固力矩按緊固螺釘大小施加(M4 13 kg·cmM5 17 kg·cmM6 22 kg·cm),以確保模塊散熱良好。

  (3)機器拆開時,要對被拆件、線頭、零件做好筆記。再裝配時處理好原裝配上的各類技術措施,不得簡化、省略。例如,輸入的雙絞線、各電極連接的電阻阻值、絕緣件、吸收板或吸收電容都要維持原樣;要對作了修焊的驅動印制板進行清潔和防止爬電的涂漆處理,以及保證絕緣可靠,更不要少裝和錯裝零部件。

  (4)并聯模塊要求型號、編號一致,在編號無法一致時,要確保被并聯的全部模塊性能相同。

  (5)對因炸機造成銅件的缺損,要把毛刺修圓砂光,避免因過電壓發生尖端放電而再次損壞。

  1.1.4 更換模塊后的通電

  經常會更換模塊后,一通電又燒毀了。為防止此類事故,一般在變頻器的直流主回路里串入一電阻,電阻阻值為1耀2 k贅,功率50 W以上,由于電阻的限流作用,即使故障開機也不會損壞模塊。空載時流過電阻的電流小,壓降也小,可做空載檢查。

  一般只要空載運行正常,去掉電阻大都會正常。

  1.2 整流橋的損壞

  1.2.1 判斷

  用萬用表電阻擋即可判斷,對并聯的整流橋要松開連接件,找到壞的那一個。

  1.2.2 損壞原因查找

  (1)器件本身質量不好。

  (2)后級電路、逆變功率開關器件損壞,導致整流橋流過短路電流而損壞。

  (3)電網電壓太高,電網遇雷擊和過電壓浪涌。電網內阻小,過電壓保護的壓敏電阻已經燒毀不起作用,導致全部過壓加到整流橋上。

  (4)變頻器與電網的電源變壓器太近,中間的線路阻抗很小,變頻器沒有安裝直流電抗器和輸入側交流電抗器,使整流橋處于電容濾波的高幅度尖脈沖電流的沖擊狀態下,致使整流橋過早損壞。

  (5)輸入缺相,使整流橋負擔加重而損壞。

  1.2.3 更換

  (1)找到引起整流橋損壞的根本原因,并消除,防止換上新整流橋又發生損壞。

  (2)更換新整流橋,對焊接的整流橋需確保焊接可靠。確保與周邊元件的電氣安全間距,用螺釘聯接的要擰緊,防止接觸電阻大而發熱。與散熱器有傳導導熱的,要求涂好硅脂降低熱阻。

  (3)對并聯整流橋要用同一型號、同一廠家的產品以避免電流不均勻而損壞。

  1.3 濾波電解電容器損壞

  1.3.1 判斷

  出現外觀炸開、鋁殼鼓包、塑料外套管裂開,流出了電解液、保險閥開啟或被壓出,小型電容器頂部分瓣開裂,接線柱嚴重銹蝕,蓋板變形、脫落,說明電解電容器已損壞。用萬用表測量開路或短路,容量明顯減小,漏電嚴重(用萬用表測最終穩定后的阻值較小)。

  1.3.2 找出電容損壞原因

  (1)器件本身質量不好(漏電流大、損耗大、耐壓不足、含有氯離子等雜質、結構不好、壽命短)。

  (2)濾波前的整流橋損壞,有交流電直接進入了電容。

  (3)分壓電阻損壞,分壓不均造成某電容首先擊穿,隨后發生相關其他電容也擊穿。

  (4)電容安裝不良,如外包絕緣損壞,外殼連到了不應有的電位上,電氣連接處和焊接處不良,造成接觸不良發熱而損壞。

  (5)散熱環境不好,使電容溫升太高,日久而損壞。

  1.3.3 電容的更換

  (1)更換濾波電解電容器最好選擇與原來相同的型號,在一時不能獲得相同的型號時,必須注意以下幾點:耐壓、漏電流、容量、外形尺寸、極性、安裝方式應相同,并選用能承受較大紋波電流,長壽命的品種。

  (2)更換拆裝過程中注意電氣連接(螺釘聯接和焊接)牢固可靠,正、負極不得接錯,固定用卡箍要能牢固固定,并不得損壞電容器外絕緣包皮,分壓電阻照原樣接好,并測量一下電阻值,應使分壓均勻。

  (3)已放置一年以上的電解電容器,應測量漏電流值,不得太大,裝上前先行加直流電老化,直流電先加低一些,當漏電流減小時,再升高電壓,最后在額定電壓時,漏電流值不得超過標準值。

  (4)因電容器的尺寸不合適,而修理替換的電容器只能裝在其他位置時,必須注意從逆變模塊到電容的母線不能比原來的母線長,兩根+-母線包圍的面積必須盡量小,最好用雙絞線方式。這是因為電容連接母線延長或+-母線包圍面積大會造成母線電感增加,引起功率模塊上的脈沖過電壓上升,造成損壞功率模塊或過電壓吸收器件損壞。在不得已的情況下,另將高頻高壓的浪涌吸收電容器用短線加裝到逆變模塊上,幫助吸收母線的過電壓,彌補因電容器連接母線延長帶來的危害。

  1.4 風機的損壞

  1.4.1 風機的損壞判斷

  (1)測量風機電源電壓是否正常,如風機電源不正常,首先要修好風機電源。

  (2)確認風機電源正常后風機如不轉或慢轉,則風機已損壞,需更換。

  1.4.2 損壞原因查找

  (1)風機本身質量不好,線包燒毀、局部短路,直至風機的電子線路損壞,或風機引線斷路、機械卡死、含油軸承干涸、塑料老化變形卡死。

  (2)環境不良,有水汽、結露、腐蝕性氣體、臟物堵塞、溫度太高使塑料變形。

  1.4.3 風機的更換

  (1)更換新風機最好選擇原型號或比原型號性能優越的風機,同樣尺寸的風機包含很多種風量和風壓品種。

  (2)風機的拆卸有很多情況要牽動變頻器內部機芯,在拆卸時要做好記錄和標識,防止裝回原樣時發生錯誤。有的設計已充分考慮到更換方便性,此時要看清楚,不要盲目大拆、大動。

  (3)風機在安裝螺釘時,力矩要合適,不要因過緊而使塑料件變形和斷裂,也不能太松而因振動松脫。風機的風葉不得碰風罩,更不得裝反風機。

  (4)選用風機時注意風機軸承是滾珠軸承的為好,含油軸承的機械壽命短。就單純軸承壽命而言,使用滾珠軸承時風機壽命會高5耀10 倍。

  (5)風機裝在出風口承受高溫氣流,其風葉應用金屬或耐溫塑料制成,不得使用劣質塑料,以免變形。

  (6)電源連接要正確良好,轉子風葉不得與導線相摩擦,裝好后要通電試一下。

  (7)清理風道和散熱片的堵塞物很重要,不少變頻器因風道堵塞而發生過熱保護或損壞。

  1.5 開關電源的損壞

  1.5.1 開關電源損壞的判斷

  (1)有輸入電壓,而無開關電源輸出電壓,或輸出電壓明顯不對。

  (2)開關電源的開關管、變壓器印制板周邊元件,特別是過電壓吸收元件有外觀上可見的燒黃、燒焦,用萬用表測開關管等元件已損壞。

  (3)開關變壓器漆包線長期在高溫下使用,出現發黃、焦臭、變壓器繞阻間有擊穿、變壓器繞阻特別是高壓線包有斷線、骨架有變形和跳弧痕跡。

  1.5.2 查找開關電源損壞原因

  (1)開關電源變壓器本身漏感太大。運行時一次繞阻的漏感造成大能量的過電壓,該能量被吸收的元件(阻容元件、穩壓管、瞬時電壓抑制二極管)吸收時發生嚴重過載,時間一長吸收的元件就損壞了。
以上原因又會使開關電源效率下降、開關管和開關變壓器發熱嚴重,而且開關管上出現高的反峰電壓,促使開關管損壞及變壓器損壞,特別在密閉機箱里的變壓器、開關管、吸收用電阻、穩壓管或瞬時電壓抑制二極管的溫度會很高。

  (2)變壓器導線因氧化、助焊劑腐蝕而斷裂。

  (3)元器件本身壽命問題,特別是開關管和或開關集成電路因電流電壓負擔大,更易損壞。

  (4)環境惡劣,由灰塵、水汽等造成絕緣損壞。

  1.5.3 開關電源的修理

  (1)開關電源因局部高溫已使印制板深度發黃碳化或印制線損壞時,印制板的絕緣和覆銅箔、導線已不能使用時,只能整體更換該印制板。

  (2)查出損壞的元件后更換新元件,元件型號應與原型號一致,在不能一致時,要確認元件的功率、開關頻率、耐壓以及尺寸上能否安裝,并要與周邊元件保持絕緣間距。

  (3)認為已修好后,應通電檢查。通電時不應使整個變頻器通電而只對有開關變壓器的那一部分,即在開關變壓器的電源側通電,檢查工作是否正常、二次電壓是否正確,改變電源側的電壓在+15%耀-20豫變動范圍內,輸出電壓應基本不變。

  1.6 接觸器的損壞

  1.6.1 接觸器損壞判斷

  (1)對于發生逆變橋模塊炸毀、濾波電解電容器發生爆炸等變頻器后級發生嚴重過電流短路的,都要檢查是否影響了接觸器。常見的損壞有觸頭燒蝕、燒結,以及接觸器塑料件燒變形。

  (2)少數接觸器會發生控制線包斷線和完全不動作。

·         1.6.2 損壞原因

  (1)后級有短路,過電流故障造成觸頭燒蝕。

  (2)線包質量不好,發生線包燒毀、燒斷線而不能吸合。

  (3)對有電子線路的接觸器,會因電子線路損壞而不能動作,因此最好不用此類接觸器。

  (4)因炸機火焰損壞。

  1.6.3 更換

  (1)選同型號、同尺寸、線包電壓相同的產品更換,如型號不同,則性能、尺寸、電壓應相同。

  (2)如果有舊的接觸器,可以更換內部零件而修好,但必須嚴格按原有內部裝配正確裝配好。

  (3)對燒蝕不嚴重的觸頭,可以用細砂布仔細砂光繼續使用。

  (4)因觸頭要流過大電流,對螺釘聯接的銅條和導線必須切切實實擰緊以減少發熱。

  1.7 印制電路板的損壞

  1.7.1 印制電路板的損壞判斷

  (1)排除了主回路器件的故障后,如還不能使變頻器正常工作,最為簡單有效的判斷是拆下印制板看一下正、反面有無明顯的元件變色、印制線變色、局部燒毀。

  (2)一般變頻器上的印制板主要有驅動板、主控板、顯示板,根據變頻器故障表現特征,使用換板方式判斷哪塊板有毛病。對其他印制板,如吸收板、GE 板、風機電源板等,因電路簡單可用萬用表迅速查出故障。

  (3)印制板在有電路圖時按圖檢查各電源電壓,用示波器檢查各點波形,先從后級,逐漸往前級檢查;在沒有電路圖時,采用比較法,對有幾路相同的部分進行比較,將故障板與好板對照查出不同點,再作分析即可找到損壞的器件。

  1.7.2 印制板損壞原因

  (1)元器件本身質量和壽命造成損壞,特別是功率較大的器件,損壞的概率更大。
  (2)元器件因過熱或過電壓損壞,變壓器斷線,電解電容器干枯、漏電,電阻長期高溫而變值。
  (3)因環境溫度、濕度、水露、灰塵引起印制板腐蝕擊穿絕緣漏電等損壞。
  (4)因模塊損壞導致驅動印制板上的元件和印制線損壞。
  (5)因接插件接觸不良、單片機、存儲器受干擾晶振失效。
  (6)原有程序因用戶自行調亂,不能工作。

  1.7.3 印制板的維修
  (1)對印制板維修需有電路圖、電源、萬用表、示波器、全套焊接拆裝工具,以及日積月累的經驗,才會比較迅速地找到損壞之處。

  (2)印制板表面有防護漆等涂層,檢測時要仔細用針狀測筆接觸到被測金屬,防止誤判。由于元件過熱和過電壓容易造成元件損壞,所以對于下列部位要求高度注意,首先檢查;
開關電源的開關管、開關變壓器、過電壓吸收元件、功率器件、脈沖變壓器、高壓隔離用的光耦合器、過電壓吸收或緩沖吸收板及所屬元件、充電電阻、場效應管或IGBT管、穩壓管或穩壓集成電路。

  (3)印制板的更換會因版本不同而帶來麻煩,因此若確定要換板,就要看版號標識是否一致,如不一致而發生了障礙,就要向制造商了解清楚。

  (4)單片機編號不一樣內部的程序就不一樣,在使用中某些項目可能會表現不一樣,因此,使用中如確認程序有問題,就應向制造商詢問。

  (5)由于干擾會導致變頻器工作不正常或發生保護。此時,應采取抗干擾措施,除了變頻器整體上考慮抗干擾外(如加裝輸入/輸出交流電抗器、無線電干擾抑制電抗器,輸出線加磁環等),還可以在印制板的電源端加裝由磁環和同相串繞的幾匝導線構成的所謂共模抑制電抗器,對印制板上下位置作靜電隔離屏蔽,以及對外部控制線用屏蔽線或用雙絞線等措施。

  (6)印制板維修后要通電檢查,此時不要直接給變頻器的主回路通電,而要使用輔助電源對印制板加電,并用萬用表檢查各電壓,用示波器觀察波形,確認完全無誤后才可接到主回路一起調試。

  1.8 變頻器內部打火或燃燒

  1.8.1 過電壓吸收不良造成打火

  變頻器的逆變器在快速切換電流時,發現某主器件被損壞,一般是由于切換電路上往往有電感存在,電感上儲存的磁場能量將迅速轉變為電場能量,即

       

  特別當被切換電流i 大,而電路分布電容C小的時刻,在電流切換器的端子上將出現極高的過電壓u,這個電壓有時高到幾百伏、幾千伏、甚至幾萬伏。

  因此,在變頻器的功率開關器件(如IGBT)的CE端、開關電源管的D端、電源進線端等部位都設置了過電壓吸收電路或器件來作保護。但這些保護器件失效,或具有相同作用的其他器件性能變壞(如承擔部分過電壓吸收的濾波電容干枯)時,都有可能出現過電壓,發生打火、擊穿或被保護的開關器件自身損壞。

  常見過電壓吸收電路如圖2 所示。電源進線端的過電壓吸收電路如圖3 所示。

  當這些吸收元件損壞及安裝它的印制板損壞時,就會產生過電壓、跳火、燒蝕及主器件立即損壞。

  更換這些元件時要求意識到型號的重要性,如二極管一定要用快恢復或超快恢復二極管,連接的接線要簡短,以減少分布電感量的危害。

  1.8.2 主器件損壞造成打火

  有些變頻器損壞的現象使人感到納悶,母線間的某個間距并不小,但有尖端放電可能的區域,出現打火電蝕的痕跡。仔細檢查發現有某主器件被損壞,究竟是不是間距不夠造成的后果呢?不是的,這是因主回路有一定的電感,當主器件因故障的短路大電流突然燒毀時,就會造成母線間過電壓(見圖4)。逆變橋開關器件IGBT短路會造成正負母線間打火;整流橋短路或逆變IGBT 短路有可能造成進線處打火或進線保護用壓敏電阻損壞,因進線也有電感,也會造成過電壓。

  逆變橋開關器件IGBT 或整流橋燒毀造成自身炸裂,嚴重時殃及周圍器件,如燒毀驅動電路板。

·         1.8.3 壓敏電阻問題

  壓敏電阻本來是用于進線側吸收進線過電壓的保護器件,但當進線側電壓持續較高,壓敏電阻性能有變化時,有可能使壓敏電阻爆炸燒毀,同樣有可能殃及周圍器件和導線絕緣。

  1.8.4 電解電容器漏液、爆炸、燃燒

  電解電容質量不好的表現有:漏液、漏電流大、損耗大、發熱、鼓包、炸裂、由炸裂引起燃燒、容量下降,內阻及電感增加。對于濾波用電解電容器因電壓高、容量大,所儲存的能量大,容易造成漏液、爆炸、燃燒。電解液是可燃物,可造成燃燒事故。因此要用質量好的電解電容器,并在到達壽命前更換新的。

  1.9 常見運行中的故障

  1.9.1 過電流跳閘

  起動時,一升速就跳閘,說明過電流十分嚴重,應查看有否負載短路、接地、工作機械卡堵、傳動損壞、電動機起動轉矩過小、以及根本起不動、變頻器逆變橋已損壞。

  運行中跳閘引起的原因有升速設定時間過短、降速時間設定過短、轉矩補償(V/f 比)設定太大,造成低速過電流、熱繼電器調整不當,動作電流設定太小也可引起過電流動作。

  1.9.2 過電壓和欠電壓跳閘

  (1)過電壓:電源電壓過高、降速時間設定過短、降速過程中制動單元沒有工作或制動單元放電太慢,即制動電阻太大。變頻器內部過電壓保護電路有故障會引起過電壓。

  (2)欠電壓:電源電壓過低、電源缺相、整流橋有一相故障,變頻器內部欠電壓保護電路故障也會引起欠電壓。

  1.9.3 電動機不轉

  電動機、導線、變頻器有損壞,線未接好,功能設置,如上限頻率、下限頻率、最高頻率設定時沒有注意,相互矛盾著。使用外控給定時,沒有選項預置,以及其他不合理設置。

  1.9.4 發生失速

  變頻器在減速或停止過程中,由于設置的減速時間過短或制動能力不夠,導致變頻器內部母線電壓升高發生保護(也稱過電壓失速),造成變頻器失去對電動機的速度控制。此時,應設置較長的減速時間,保持變壓器內母線電壓不至于升得太高,實現正常減速控制。

  變頻器在增速過程中,設置的加速時間過短或負載太重,電網電壓太低,導致變頻器過電流而發生保護(也稱過電流失速),變頻器失去對電動機的速度控制。此時,應設置較長的增速時間,維持不會過電流,實現正常增速控制。

  1.9.5 變頻器主器件自保護(FL保護)

  該保護是變頻器主器件工作不正常而發生的自我保護,很多原因都會導致FL保護。FL發生時,很多是變頻器逆變器部分已經流過了不適當的大電流。這一電流在很短的時間內被檢測出來,并在沒有使功率器件損壞前發出保護控制信號,停止功率器件繼續被驅動板激勵而繼續發生大電流,從而保護了功率器件。也有功率器件已壞,不適當地通過了大電流,被檢測后就停止了驅動板對功率器件的激勵。也有因過熱使熱敏元件動作,發生FL保護。

  FL發生的現象一般有:一通電就FL保護、運行一段時間發生FL保護、不定期出現EL保護。

  FL發生時要檢查以下是否已損壞及作出處理。

  (1)模塊(開關功率器件)已損壞。
 
  (2)驅動集成電路(驅動片)、驅動光耦合器已損壞。

  (3)由功率開關器件IGBT集電極到驅動光耦合器的傳遞電壓信號的高速二極管損壞。

  (4)因逆變模塊過熱造成熱斷電器動作。這類故障一般冷卻后可復位,即FL在冷卻時不發生,可再運行。對此要改善冷卻通風,找到加熱根源。

  (5)外部干擾和內部干擾造成變頻器控制部位、芯片發生誤動作。對此要采取內部抗干擾措施,如加磁環、屏蔽線,更改外部布線、對干擾源隔離、加電抗器等。

  1.10 康沃變頻器常見故障及處理方法

  1.10.1 故障P.OFF

  康沃變頻器上電顯示P.OFF,延時1耀2 s后顯示0,表示變頻器處于待機狀態。在應用中若出現變頻器上電后一直顯示P.OFF 而不跳0 現象,主要原因有輸入電壓過低、輸入電源缺相及變頻器電壓檢測電路故障。處理時應先測量電源三相輸入電壓,RST端子正常電壓為三相380 V,如果輸入電壓低于320 V或輸入電源缺少,則應排除外部電源故障。如果輸入電源正常可判斷為變頻器內部電壓檢測電路或缺相保護故障。對于康沃G1/P1 系列90 kW及以上機型變頻器,故障原因主要為內部缺相檢測電路異常。缺相檢測電路由兩個單相380 V/18.5 V變壓器及整流電路構成,故障原因大多為檢測變壓器故障,處理時可測量變壓器的輸出電壓是否正常。

  1.10.2 故障ER08

  康沃變頻器出現ER08 故障代碼表示變頻器處于欠電壓故障狀態。主要原因有輸入電源過低或缺相、變頻器內部電壓檢測電路異常、變頻器主電路異常。通用變頻器電壓輸入范圍在320~460 V

  在實際應用中變頻器滿載運行時,當輸入電壓低于340 V時可能會出現欠電壓保護,這時應提高電網輸入電壓或變頻器降額使用;若輸入電壓正常,變頻器在運行中出現ER08 故障,則可判斷為變頻器內部故障。若變頻器主回路正常,出現ER08 報警的原因大多為電壓檢測電路故障。一般變頻器的電壓檢測電路為開關電源的一組輸出,經過取樣、比較電路后給CPU 處理器,當超過設定值時,CPU根據比較信號輸出故障封鎖信號,封鎖IGBT,同時顯示故障代碼。

  1.10.3 故障ER02/ER05

  故障代碼ER02/ER05 表示變頻器在減速中出現過電流或過電壓故障,主要原因為減速時間過短、負載回饋能量過大未能及時被釋放。若電動機驅動慣性較大的負載時,當變頻器頻率(即電動機的同步轉速)下降時,電動機的實際轉速可能大于同步轉速,這時電動機處于發電狀態,此部分能量將通過變頻器的逆變電路返回到直流回路,從而使變頻器出現過壓或過流保護。現場處理時在不影響生產工藝的情況下可延長變頻器的減速時間,若負載慣性較大,又要求在一定時間內停機時,則要加裝外部制動電阻和制動單元,康沃G2/P2 系列變頻器22 kW 以下的機型均內置制動單元,只需加外部制動電阻即可,電阻選配可根據產品說明中標準選用;對于功率22 kW以上的機型則要求外加制動單元和制動電阻。

  ER02/ER05故障一般只在變頻器減速停機過程中才會出現,如果變頻器在其他運行狀態下出現該故障,則可能是變頻器內部的開關電源部分,如電壓檢測電路或電流檢測電路異常而引起的。

  1.10.4 故障ER17

  代碼ER17 表示電流檢測故障。通用變頻器電流檢測一般采用電流傳感器,如圖5 所示,通過檢測變頻器兩相輸出電流來實現變頻器運行電流的檢測、顯示及保護功能。輸出電流經電流傳感器(圖中的H1H2)輸出線性電壓信號,經放大比較電路輸送給CPU 處理器,CPU 處理器根據不同信號判斷變頻器是否處于過電流狀態,如果輸出電流超過保護值,則故障封鎖保護電路動作,封鎖IGBT脈沖信號,實現保護功能。

  康沃變頻器出現ER17 故障的主要原因為電流傳感器故障或電流檢測放大比較電路異常,前者可通過更換傳感器解決,后者大多為相關電流檢測IC 電路或IC 芯片工作電源異常,可通過更換相關IC或維修相關電源解決。

  1.10.5 故障ER15

  代碼ER15 表示逆變模塊IPMIGBT故障,主要原因為輸出對地短路、變頻器至電動機的電纜線過長(超過50 m)、逆變模塊或其保護電路故障。現場處理時先拆去電動機接線,測量變頻器逆變模塊,觀察輸出是否存在短路,同時檢查電動機是否對地短路及電動機接線是否超過允許范圍,如上述均正常,則可能為變頻器內部IGBT 模塊驅動或保護電路異常。一般IGBT過電流保護是通過檢測IGBT導通時的管壓降動作的,如圖6所示。

  當IGBT正常導通時其飽和壓降很低,當IGBT過電流時管壓降VCE會隨著短路電流的增加而增大,增大到一定值時,檢測二極管VDB將反向導通,此時反向電流信號經IGBT驅動保護電路送給CPU 處理器,CPU 封鎖IGBT 輸出,以達到保護作用。如果檢測二極管VDB損壞,則康沃變頻器會出現ER15 故障,現場處理時可更換檢測二極管以排除故障。

  1.10.6 故障ER11

  康沃變頻器出現ER11 故障表示變頻器過熱,可能的原因主要有:風道阻塞、環境溫度過高、散熱風扇損壞不轉及溫度檢測電路異常。現場處理時先判斷變頻器是否確實存在溫度過高情況,如果溫度過高可先按以上原因排除故障;若變頻器溫度正常情況下出現ER11 報警,則故障原因為溫度檢測電路故障。康沃22 kW以下機型采用的七單元逆變模塊,內部集成有溫度元件,如果模塊內此部分電路也會出現ER11 報警,另處當溫度檢測運算電路異常時也會出現同樣故障現象。

變頻器驅動電路常見問題及解決方案

  近10 多年來,隨著電力電子技術、微電子技術及現代控制理論向交流電氣傳動領域的滲入,變頻交流調速已逐漸取代了過去的轉差率調速、變極調速、直流調速等調速技術。幾乎可以說,有交流電動機的地方就有變頻器的使用。其最主要的特點是具有高效率的驅動性能及良好的控制特性。

  現在通用型的變頻器一般包括以下幾個部分:整流橋、逆變橋、中間直流電路、預充電電路、控制電路、驅動電路等。一臺變頻器的好壞,驅動電路起著至關重要的作用,現就來談談驅動電路常見的問題以及解決的辦法。

  隨著技術的不斷發展,驅動電路本身也經歷了從插腳式元件的驅動電路到光耦驅動電路,再到厚膜驅動電路,以及比較新的集成驅動電路。目前后三種驅動電路在維修中還是經常能遇到的。

  下面介紹幾種驅動電路的維修方法。

  2.1 驅動電路損壞的原因及檢查

  造成驅動損壞的原因是各種各樣的,一般來說,出現的問題也無非是UVW三相無輸出或輸出不平衡,或輸出平衡但是在低頻時抖動,還有啟動報警等。當一臺變頻器大電容后的快速熔斷器斷開,或者是IGBT 逆變模塊損壞的情況下,驅動電路基本都不可能完好無損,切不可換上好的快速熔斷器或IGBT逆變模塊,這樣很容易造成剛換上的新器件再次損壞。這時應該著重檢查驅動電路上是否有打火的印記。可以先將IGBT逆變模塊的驅動腳連線拔掉,用萬用表電阻擋測量六路驅動是否阻值都相同(但是極個別的變頻器驅動電路不是六路阻值都相同的,如三菱、富士等變頻器)。如果六路阻值都基本相同也不能完全證明驅動電路是完好的,接著需要使用電子示波器測量六路驅動電路上電壓是否相同,當給定一個起動信號時六路驅動電路的波形是否一致。如果沒有電子示波器,也可以嘗試使用數字式電子萬用表來測量驅動電路六路的直流電壓。一般來說,未起動時的每路驅動電路上的直流電壓約為10 V,起動后的直流電壓為2耀3 V,如果測量結果一切正常的話,基本可以判斷此變頻器的驅動電路是好的。接著就將IGBT逆變模塊連接到驅動電路上,但是記住在沒有100%把握的情況下,最穩妥的方法還是將IGBT逆變模塊的P從直流母線上斷開,中間串聯一組燈泡或一個功率大一點的電阻,這樣能在電路出現大電流的情況下,保護IGBT逆變模塊不被大電容的放電電流燒壞。下面介紹幾個在維修變頻器時和驅動電路有關的實例。

  2.2 安川616G53.7 kW的變頻器

  安川616G53.7 kW的變頻器,故障現象為三相輸出正常,但在低速時電動機抖動,無法進行正常運行。首先估計多數為變頻器驅動電路損壞,正確的解決辦法應該是確定故障現象后將變頻器打開,將IGBT 逆變模塊從印制電路上卸下,使用電子示波器觀察六路驅動電路打開時的波形是否一致,找出不一致的那一路驅動電路,更換該驅動電路上的光耦合器,一般為PC923 PC怨圓怨。若變頻器使用年數超過3 年,推薦將驅動電路的電解電容器全部更換,然后再用示波器觀察,待六路波形一致后,裝上IGBT逆變模塊,進行負載實驗,抖動現象消除。

  2.3 富士G9變頻器

  富士G9變頻器,故障現象為上電無顯示。估計可能是變頻器開關電源損壞,打開變頻器檢查開關電源線路,但是經檢查,開關電源器件線路都無損壞,直流電壓也無顯示,這時要估計到可能是驅動問題。將驅動電路的所有電容拆下,發現有個別電容漏液,更換新的電解電容器,再次上電后正常工作。

  2.4 臺達變頻器

  臺達變頻器,故障現象是變頻器輸出端打火,拆開檢查后發現IGBT逆變模塊擊穿,驅動電路印制電路板嚴重損壞。正確的解決辦法是先將損壞IGBT逆變模塊拆下,拆的時候主要應盡量保護好印制電路板不受人為二次損壞,將驅動電路上損壞的電子元器件逐一更換,將印制電路板上開路的線路用導線連起來(這里要注意要將燒毀的部分刮干凈,以防再次打火)。在六路驅動電路阻值相同、電壓相同的情況下使用示波器測量波形,但變頻器一開就報OCC 故障(臺達變頻器無IGBT逆變模塊,開機會報警)使用燈泡將模塊的P1 和印制板連起來,其他的用導線連,再次起動還報OCC,確定為驅動電路還有問題;逐一更換光耦合器,后發現該驅動電路的光耦合器帶檢測功能,其中一路光耦合器檢測功能損壞,更換新的后,起動正常。

 

 

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