变频器的常见故障及维修对策

变频器的常见故障及维修对策

孙式运

孙式运

（亳州职业技术学院，安徽亳州236800）

中图分类号：TN773文献标识码：A文章编号：1673-0992（2011）07-202-01

摘要：通过对通用变频器在使用中常见故障的判断及维修对策的提出，保证变频器在出现故障时能够及时解决问题，保障工业生产的正常进行。本文主要从变频器整流模块损坏、变频器充电电路故障、变频器控制电路故障、逆变电路故障等几个方面的故障加以分析。

关键词：变频器；故障分析；维护

一、引言

随着工业企业自动化的不断发展，变频器的应用已深入到各行各业，变频器技术也日趋完善和成熟，其功能越来越强大，可靠性不断提高。但是如果使用不当，操作有误，维护不及时，仍会发生故障或停运状况，以致缩短设备的使用寿命。通常，变频器在正常使用5--8年后，就进入了故障的高发期，经常会出现元器件烧坏，保护环节频繁动作等故障，严重影响其正常工作。因此，日常维护与检修工作显得尤为重要。

变频器的组成：一般由整流电路、平波电路、控制电路、逆变电路等几大部分。

（一）整流电路

整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。整流电路按使用的器件不同分为两种类型，即不可控整流电路和可控整流电路。不可控整流电路使用的器件为功率二极管，不可控整流电路按输入交流电源的相数不同分为单相整流电路、三相整流电路和多相整流电路。其中应用最多的为三相桥式整流电路。将三相桥式整流电路中的二极管换为晶闸管就成为三相桥式全控整流电路，即可控整流电路。整流电路一般都是单独的一块整流模块，但不少整流电路与逆变电路二者合一的模块如富士7MBI系列。

（二）滤波电路

虽然利用整流电路可以从电网的交流电源得到直流电压或直流电流，但这种电压或电流含有频率为电源频率6倍的纹波，如果将其直接供给逆变电路，则逆变后的交流电压、电流纹波很大。因此，必须对中整流电路的输出进行滤波，以减少电压或电流的波动。这种电路称为滤波电路。滤波电路通常用大容量电容对整流电路输出电压进行滤波，称为电容滤波；采用大容量电感对整流电路输出电流进行滤波，称为电感滤波。

（三）控制电路：

现代变频调速基本系用16位、32位单片机或DSP为控制核心，从而实现全数字化控制。

变频器是输出电压频率可调的调速装置。提供控制信号的回路称为主控制电路，控制电路由以下电路构成：频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”。运算电路的控制信号进放大的“驱动电路”以及逆变器和电动机的“保护电路”，但实际使用变频器时，其维护工作也比较复杂。

（四）逆变电路

同整流电路相反，逆变电路是将直流电压变换为所要频率的交流电压，以所确定的时间使上桥5个，下桥6个功率开关器件导通和关断。从而可以在输出端U、V、W三相上得到相位互相差2/3π的三相交流电压。

逆变电路通常指的就是IGBT逆变模块（早期生产的变频器为GTR等功率模块）IGBT模块损坏也是变频器常见的故障。对于IGBT模块，我们介绍最简单的测量方法（专业不是这样测量）用指针万用表电阻10k档表棒去触发GwEw（黑笔碰Gw，红笔碰Ew）则P到W可导通。当GwEw短路，P到W则关闭，其它各管引脚同理。

二、变频器的常见故障及维修对策

（一）变频器整流模块损坏。

变频器整流模块的损坏是变频器的常见故障之一，早期生产的变频器整流模块均采用二极管，目前，大部分整流模块则采用晶闸管。中大功率普通变频器整流模块一般为三相全波整流，整流器件易过热，也易被击穿，当其损坏后伴随着快速熔断器熔断,整机停机。在更换整流模块时，要求其在与散热片接触的面上均匀地涂上一层传热性能良好的硅脂，再紧固安装螺丝。如果没有同型号整流模块时，可用同容量的其他类型的整流模块代替。如富士G7S使用了带晶闸管保护的整流模块，它与普通整流模块的区别就在于它用晶闸管替代了主回路接触器，提高了变频器的可靠性。富士G9S小功率变频器整流模块则是集成晶闸管与开关管于一体。整流模块的损坏常与机器外部电源有密切关系，所以当整流模块发生故障后，不能再盲目上电，应先检查外围设备。

（二）变频器充电电路故障。

通用变频器一般为电压型变频器，采用交―直―交工作方式，由于直流侧的滤波电容容量较大，在变频器接入电源的一瞬间充电电流很大，可能导致电源开关跳闸，为此在充电回路中设置一个起动电阻来限制充电电流，而在充电完成后，控制电路通过接触器的触点或晶闸管将电阻短路。充电电路故障一般表现为起动电阻被烧坏，变频器报警显示为直流母线电压故障。当变频器的交流输入电源频繁通断时，或者短路接触器的触点接触不良或晶闸管的导通阻值变大时，都会导致起动电阻被烧坏。如遇这种情况，可购买同规格的电阻更换。同时必须找出烧坏电阻的原因，如果故障是由输入电源频繁通断引起的，必须消除这种现象，如果故障是由短路接触器触点或短路晶闸管引起，则必须更换这些元器件，才能再将变频器投入使用。

（三）变频器控制系统故障。

1.参数设置

变频器出厂时，厂家对每个参数都预设一个值，这些参数叫出厂（缺省）值。一般缺省值并不能满足大多数传动系统的要求。所以用户在正确使用变频器之前，要求对变频器参数做如下设置：

（1）确认电机参数设定电机的功率、电流、电压、转速、最大功率。这些参数可以从电机铭牌中直接得到

（2）变频器采用的控制方式，即速度控制、转拒控制、PID或其它方式。选定控制方式后，一般要根据控制精度需要进行静态或动态辨别。

（3）设定变频器的启动方式，一般变频器在出厂时设定从面板启动，用户可以根据实际情况选择启动方式。可以用面板、外部端子、通讯方式等几种。

（4）给定信号的选择，一般变频器的频率给定也可以有多种方式。面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通讯方式给定。当然对于变频给定也可以时这几种方式的一种或几种方式之和，正确设置以上参数后，变频器基本能正常工作，如要获得更好的控制效果则只能根据实际情况修改相关参数。一旦发生参数设置故障，可根据说明书进行修改参数，如果不行可数据初始化，恢复缺省值，然后按上述重新设置，对于不同品牌的变频器其参数恢复出厂值方式也不同。

2.变频器显示过流

这可能是变频器里面最常见的故障了。故障原因可能是短路、接地、过负载、负载突变、加/减速时间设定太短、转矩提升设定不合理、变频器内部故障或谐波干扰大等。我们首先要排除由于参数问题而导致的故障。例如电流限制，加速时间过短都有可能导致过电流的产生。然后我们就必须判断是否电流检测电路出问题了。以FVR075G7S-4EX为例：我们有时会看到FVR075G7S-4EX在不接电机运行的时候面板也会有电流显示。电流来自于哪里呢？这时就要测试一下它的三个霍尔传感器，为确定哪一相传感器损坏我们可以每拆一相传感器的时候开一次机看是否会有电流显示，经过这样试验后基本能排除OC故障。

3.变频器过压欠压故障

过压首先先要排除由于参数问题而导致的故障，例如：减速时间过短，以及由于再生负载而导致的过压等。然后我们可以看一下电压检测电路是否出现了故障。一般的电压检测电路的电压采样点都是中间直流母线取样后（530V左右的直流）通过阻值较大的电阻降压后再由光耦进行隔离，当电压超过一定值时，显示“5”过压（此机为数码管显示）我们可以看一下电阻是否氧化变值，光耦是否有短路现象。出现欠压故障时我们可以先看一下输入端电压是否偏低、缺相，然后看一下电压检测电路故障，判断和过电压相同。

4.变频器显示过热故障

变频器温度过高，检查变频器的通风情况，及轴流风扇运转是否良好。有些变频器有电动机温度检测装置，检查电动机的散热情况，然后我们检查检测电路各器件是否正常。

5.变频器显示短路故障

我们可以检测一下变频器内部器件是否有短路现象。以安川616G545P5为列模块、驱动电路、光耦是否有问题一般为模块和驱动的问题。更换模块修复驱动电路。“SC”故障会消除。

6.变频器显示快速熔断故障

现行推出的变频器大多推出了快熔故障检测功能。特别是大功率变频器，以LGSV030IH-4变频器为例。它主要是对快熔前面后面的电压进行采样检测。当快熔损坏以后必然会出现快熔一端电压丢失，此时隔离光耦动作，出现FU报警。

更换快熔就应能解决问题，特别是应该注意的是更换快熔前必须判断主回路是否有问题。

（四）逆变驱动电路故障。

变频器的逆变驱动电路也容易发生故障。一般有明显的损害痕迹，诸如元器件（电容、电阻、二极管及印刷板等）爆裂、变色、断线等异常现象，但不会出现驱动电路全部损害的情况。处理方法一般是按照原理图，每组驱动电路逐级寻找故障点。处理时首先对整块电路板清灰除污，如发现电路断线，则进行补线处理；查出损坏的元器件即更换；根据笔者实践经验分析，对怀疑的元器件，进行测量、对比、替代等方法判断，有的元器件需要离线测定。驱动电路修复后,应用示波器观察各组驱动电路信号的输出波形，如果三相脉冲大小、相位不相等，则驱动电路仍然有异常（更换的元器件参数不匹配，也会引起这类现象），应重复检查处理。大功率晶体管驱动电路的损坏也是导致过流保护动作的原因之一。驱动电路损坏表现出来最常见的现象是缺相，三相输出电压不相等，三相电流不平衡等特征。如一台丹佛斯VLT5062变频器，上电显示正常，但是测量三相输出电压不平衡，带上电机后报警“MISSINGMOT，PHASEW”（电机W相缺失）。经检查驱动电路W相的逆变驱动触发电路没有输出波形，修复W相驱动触发电路后，变频器工作正常。

三、结束语

变频器的科技含量较高，是强电与弱电相结合的，因此其故障多种多样。在变频器的使用过程中,肯定会碰到这样那样的问题，只要运行和维修人员掌握了变频器的基本工作原理，善于在运行实践中不断总结使用变频器的经验，则问题总是会得到解决的。

参考文献：

【1】变频器基础及应用原魁刘伟强北京冶金工业出版社

【2】电机与拖动基础李发海主编清华大学出版社

【3】变频器应用手册吴忠智、吴加林北京机械工业出版社，2001

【4】通用变频器及其应用（2版）韩安荣北京机械工业出版社

作者简介：

1976年，男，安徽砀山县人，讲师，学士学位，从事电气PLC控制方向研究。