变频器常见故障及解决方案范文.docx
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1、变频器常见故障及解决方案范文- 1变频器故障判断及处理1.1逆变功率模块的损坏1.1.1判断逆变 功率模块主要有IGBT、IPM等,检查外观是否已炸开,端子与相连印制板 是否有烧蚀痕迹。用万用表查C-E、G-C, G-E是否已通,或者用万用表测P 对U、V、W和N对U、V、W电阻是否有不一致,以及各驱动功率器件控制 极对U、V、W、P、N的电阻是否有不一致,以此判断是哪一功率器件损坏。损坏的原因查找(1)器件本身质量不好。(2)外部负载有严重过电流、不平衡,电动机某相绕阻对地短路, 有一相绕阻内部短路,负载机械卡住,相间击穿,输出电线有短路或者对 地短路。(3)负载上接了电容,或者因布线不当对
2、地电容太大,使功率管有 冲击电流。(4)用户电网电压太高,或者有较强的瞬间过电压,造成过电压损坏。(5)机内功率开关管的过电压吸收电路有损坏,造成不能有效吸收 过电压而使IGBT损坏,如图1所示。(6)滤波电容因日久老化,容量减少或者内部电感变大,对母线的过 压吸收能力下降,造成母线上过电压太高而损坏IGBT。正常运行时母线 上的过电压是逆变开关器件脉冲关断时,母线回路的电感储能转变而来的。(7) IGBT或者IPM功率器件的前级光电隔离器件因击穿导致功率器 件也击穿,或者因在印制板隔离器件部位有尘埃、潮湿造成打火击穿, 导致IGBT、IPM损坏。(3)因环境温度、湿度、水露、灰尘引起印制板腐
3、蚀击穿绝缘漏电等损坏。(4)因模块损坏导致驱动印制板上的元件和印制线损坏。(5)因接插件接触不良、单片机、存储器受干扰晶振失效。(6)原有程序因用户自行调乱,不能工作。印制板的维修(1)对印制板维修需有电路图、电源、万用表、 示波器、全套焊接拆装工具,以及日积月累的经验,才会比较迅速地找到 损坏之处。(2)印制板表面有防护漆等涂层,检测时要子细用针状测笔接触到 被测金属,防止误判。由于元件过热和过电压容易造成元件损坏,所以对 于下列部位要求高度注意,首先检查;开关电源的开关管、开关变压器、过电压吸收元件、功率器件、脉冲 变压器、高压隔离用的光耦合器、过电压吸收或者缓冲吸收板及所属元件、 充电电
4、阻、场效应管或者IGBT管、稳压管或者稳压集成电路。(3)印制板的更换会因版本不同而带来麻烦,因此若确定要换板, 就要看版号标识是否一致,如不一致而发生了障碍,就要向创造商了解清 楚。(5)由于干扰会导致变频器工作不正常或者发生保护。此时,应采 取 抗干扰措施,除了变频器整体上考虑抗干扰外(如加装输入/输出交流 电抗器、无线电干扰抑制电抗器,输出线加磁环等),还可以在印制板 的电源端加装由磁环和同相串绕的几匝导线构成的所谓共模抑制电抗器, 对印制板上下位置作静电隔离屏蔽,以及对外部控制线用屏蔽线或者用 双绞线等措施。(6)印制板维修后要通电检查,此时不要直接给变频器的主回路通电,而要使用辅助电
5、源对印制板加电,并用万用表检查各电压,用示波器 观察波形,确认彻底无误后才可接到主回路一起调试。1.8变频器内部打火或者燃烧过电压吸收不良造成打火变频器 的逆变器在快速切换电流时,发现某主器件被损坏,普通是由于切换电 路上 往往有电感存在,电感上储存的磁场能量将迅速转变为电场能量, 即特殊当被切换电流i大,而电路分布电容C小的时刻,在电流切换器的端子上将浮现极高的过电压u,这个电压有时高到几百伏、 几千伏、甚至几万伏。因此,在变频器的功率开关器件(如IGBT)的C、E端、开关电源管 的D端、电源进线端等部位都设置了过电压吸收电路或者器件来作保护。 但 这些保护器件失效,或者具有相同作用的其他器
6、件性能变坏(如承担 部份过电压吸收的滤波电容干枯)时,都有可能浮现过电压,发生打火、 击穿或者 被保护的开关器件自身损坏。常见过电压吸收电路如图2所示。电源进线端的过电压吸收电路如图 3所示。当这些吸收元件损坏及安装它的印制板损坏时,就会产生过电压、跳 火、烧蚀及主器件即将损坏。更换这些元件时要求意识到型号的重要性,如二极管一定要用快恢复 或者超快恢复二极管,连接的接线要简短,以减少分布电感量的危害。主器件损坏造成打火有些变频器损坏的现象使人感到纳闷,母 线间的某个间距并不小,但有尖端放电可能的区域,浮现打火电蚀的痕迹。 子细检查发现有某主器件被损坏,究竟是不是间距不够造成的后果呢?不 是的,
7、这是因主回路有一定的电感,当主器件因故障的短路大电流蓦地烧 毁时,就会造成母线间过电压(见图4)0逆变桥开关器件IGBT短路会 造成正负母线间打火;整流桥短路或者逆变IGBT短路有可能造成进线处打火或者进线保护 用压 敏电阻损坏,因进线也有电感,也会造成过电压。逆变桥开关器件IGBT或者整流桥烧毁造成自身炸裂,严重时殃及周 围器件,如烧毁驱动电路板。压敏电阻问题压敏电阻本来是用于进线侧吸收进线过电压的 保护器件,但当进线侧电压持续较高,压敏电阻性能有变化时,有可能使 压敏电阻爆炸烧毁,同样有可能殃及周围器件和导线绝缘。电解电容器漏液、爆炸、燃烧电解电容质量不好的表现有:漏 液、漏电流大、损耗大
8、、发热、鼓包、炸裂、由炸裂引起燃烧、容量下降, 内阻及电感增加。对于滤波用电解电容器因电压高、容量大,所储存的能 量大,容易造成漏液、爆炸、燃烧。电解液是可燃物,可造成燃烧事故。 因此要用质量好的电解电容器,并在到达寿命前更换新的。1.9 常见运行中的故障L9.1过电流跳闸起动时,一升速就跳闸,说 明过电流十分严重,应查看有否负载短路、接地、工作机械卡堵、传动损 坏、电动机起动转矩过小、以及根本起不动、变频器逆变桥已损坏。运行中跳闸引起的原因有升速设定时间过短、降速时间设定过短、转矩补偿(V/f比)设定太大,造成低速过电流、热继电器调整不当,动作 电流设定太小也可引起过电流动作。1.9.2 过
9、电压和欠电压跳闸(1)过电压:电源电压过高、降速时间设定过短、降速过程中制动单元没有工作或者制动单元放电太慢,即制动 电阻太大。变频器内部过电压保护电路有故障会引起过电压。(2)欠电压:电源电压过低、电源缺相、整流桥有一相故障,变频 器内部欠电压保护电路故障也会引起欠电压。1.9.3 电动机不转电动机、导线、变频器有损坏,线未接好,功能设 置,如上限频率、下限频率、最高频率设定时没有注意,相互矛盾着。使 用外控给定时,没有选项预置,以及其他不合理设置。1.9.4 发生失速变频器在减速或者住手过程中,由于设置的减速时间 过 短或者制动能力不够,导致变频器内部母线电压升高发生保护(也称 过电压 失
10、速),造成变频器失去对电动机的速度控制。此时,应设置较 长的减速 时间,保持变压器内母线电压不至于升得太高,实现正常减速 控制。变频器在增速过程中,设置的加速时间过短或者负载太重,电网电压 太低,导致变频器过电流而发生保护(也称过电流失速),变频器失去 对电动机的速度控制。此时,应设置较长的增速时间,维持不会过电流, 实现正常增速控制。1.9.5 变频器主器件自保护(FL保护)该保护是变频器主器件工作不 正常而发生的自我保护,不少原因都会导致FL保护。FL发生时,不少是 变频器逆变器部份已经流过了不适当的大电流。这一电流在很短的时间内 被检测出来,并在没有使功率器件损坏前发出保护控制信号,住手
11、功率器 件继续被驱动板激励而继续发生大电流,从而保护了功率器件。也有功率 器件已坏,不适当地通过了大电流,被检测后就住手了驱动板对功率器件 的激励。也有因过热使热敏元件动作,发生FL保护。FL发生的现象普通有:一通电就FL保护、运行一段时间发生FL保 护、不定期浮现EL保护。FL发生时要检查以下是否已损坏及作出处理。(1)模块(开关功率器件)已损坏。(2)驱动集成电路(驱动片)、驱动光耦合器已损坏。(3)由功率开关器件IGBT集电极到驱动光耦合器的传递电压信号的 高速二极管损坏。(4)因逆变模块过热造成热断电器动作。这种故障普通冷却后可复 位,即FL在冷却时不发生,可再运行。对此要改善冷却通风
12、,找到加热 根源。(5)外部干扰和内部干扰造成变频器控制部位、芯片发生误动作。 对此要采取内部抗干扰措施,如加磁环、屏蔽线,更改外部布线、对干扰 源隔离、加电抗器等。1.10 康沃变频器常见故障及处理方法1. 10. 1故障P.OFF康沃变频器 上电显示P. OFF,延时1耀2后显示0,表示变频器处于待机状态。在应 用中若浮现变频器上电后向来显示P.OFF而不跳0现象,主要原因有输入 电压过低、输入电源缺相及变频器电压检测电路故障。处理时应先测量电 源三相输入电压,R、S、T端子正常电压为三相380V,如果输入电压低于 320V或者输入电源缺少,则应排除外部电源故障。如果输入电源正常可 判 断
13、为变频器内部电压检测电路或者缺相保护故障。对于康沃G1/P1系 列 90kW及以上机型变频器,故障原因主要为内部缺相检测电路异常。缺相 检测电路由两个单相380V/18. 5V变压器及整流电路构成,故障原因大多为检测变压器故障,处理时可测量变压器的输出电压是否正常。1. 10. 2故障ER08康沃变频器浮现ER08故障代码表示变频器处于欠电压故障状态。主要原因有输入电源过低或者缺相、变频器内部电压检测 电路异常、变频器主电路异常。通用变频器电压输入范围在320460V。在实际应用中变频器满载运行时,当输入电压低于340V时可能会出 现欠电压保护,这时应提高电网输入电压或者变频器降额使用;若输入
14、电压正常,变频器在运行中浮现ER08故障,则可判断为变频 器内部故障。若变频器主回路正常,浮现ER08报警的原因大多为电压检 测电路故障。普通变频器的电压检测电路为开关电源的一组输出,经过取 样、比较电路后给CPU处理器,当超过设定值时,CPU根据比较信号输出 故障封锁信号,封锁IGBT,同时显示故障代码。1. 10. 3故障ER02/ER05故障代码ER02/ER05表示变频器在减速中出 现过电流或者过电压故障,主要原因为减速时间过短、负载回馈能量过大 未能及时被释放。若电动机驱动惯性较大的负载时,当变频器频率(即 电动机的同步转速)下降时,电动机的实际转速可能大于同步转速,这 时电动 机处
15、于发电状态,此部份能量将通过变频器的逆变电路返回到直 流回路,从而使变频器浮现过压或者过流保护。现场处理时在不影响生 产工艺的情况下可延长变频器的减速时间,若负载惯性较大,又要求在 一定时间内停机时,则要加装外部制动电阻和制动单元,康沃G2/P2系 列变频器22kW以下的机型均内置制动单元,只需加外部制动电阻即可, 电阻选配可根据产 品说明中标准选用;对于功率22kW以上的机型则要求外加制动单元和制动电阻。ER02/ER05故障普通只在变频器减速停机过程中才会浮现,如果变频 器在其他运行状态下浮现该故障,则可能是变频器内部的开关电源部份, 如电压检测电路或者电流检测电路异常而引起的。1. 10
16、. 4故障ER17代码ER17表示电流检测故障。通用变频器电流检 测普通采用电流传感器,如图5所示,通过检测变频器两相输出电流来实 现变频器运行电流的检测、显示及保护功能。输出电流经电流传感器(图 中的Hl. H2)输出线性电压信号,经放大比较电路输送给CPU处理器, CPU处理器根据不同信号判断变频器是否处于过电流状态,如果输出电流 超过保护值,则故障封锁保护电路动作,封锁IGBT脉冲信号,实现保护 功能。康沃变频器浮现ER17故障的主要原因为电流传感器故障或者电流检 测 放大比较电路异常,前者可通过更换传感器解决,后者大多为相关电 流检测IC电路或者IC芯片工作电源异常,可通过更换相关IC
17、或者维修 相关电源解决。1. 10. 5故障ER15代码ER15表示逆变模块IPM、IGBT故障,主要原 因为输出对地短路、变频器至电动机的电缆线过长(超过50m).逆变模 块或者其保护电路故障。现场处理时先拆去电动机接线,测量变频器逆变 模块,观察输出是否存在短路,同时检查电动机是否对地短路及电动机 接线是否超过允许范围,如上述均正常,则可能为变频器内部IGBT模块 驱动或者保护电路异常。普通IGBT过电流保护是通过检测IGBT导通时 的管压降动作的,如图6所示。当IGBT正常导通时其饱和压降很低,当IGBT过电流时管压降VCE会 随着短路电流的增加而增大,增大到一定值时,检测二极管VDB将
18、反向导 通,此时反向电流信号经IGBT驱动保护电路送给CPU处理器,CPU封锁 IGBT输出,以达到保护作用。如果检测二极管VDB损坏,则康沃变频器 会浮现ER15故障,现场处理时可更换检测二极管以排除故障。1. 10.6故障ERU康沃变频器浮现ER11故障表示变频器过热,可能 的原因主要有:风道阻塞、环境温度过高、散热风扇损坏不转及温度检测 电路异常。现场处理时先判断变频器是否确实存在温度过高情况,如果温 度过高可先按以上原因排除故障;若变频器温度正常情况下浮现ER11报警,则故障原因为温度检测电 路故障。康沃22kW以下机型采用的七单元逆变模块,内部集成有温度元 件,如果模块内此部份电路也
19、会浮现ER11报警,另处当温度检测运算电 路异常时也会浮现同样故障现象。2变频器驱动电路常见问题及解决方案近10多年来,随着电力电子 技术、微电子技术及现代控制理论向交流电气传动领域的渗入,变频交流 调速已逐渐取代了过去的转差率调速、变极调速、直流调速等调速技术。 几乎可以说,有交流电动机的地方就有变频器的使用。其最主要的特点是 具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。现在通用型的变频器普通包括以下几个部份:整流桥、逆变桥、中间 直流电路、预充电电路、控制电路、驱动电路等。一台变频器的好坏,驱 动电路起着至关重要的作用,现就来谈谈驱动电路常见的问题以及解决的 办法。随着技术的不断发展,驱动电路本
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