矿井提升机变频器检修与故障排查方法

矿井提升机变频器检修与故障排查方法

发表时间：2019-09-21T12:22:34.390Z 来源：《基层建设》2019年第19期作者：郭彦辰

[导读]

冀中能源股份有限公司河北省邢台市 054000

矿井提升机电控系统变频化是当前的发展趋势。变频电控系统较过去的绕线电机配合电阻调速具有很大的技术优势。但在使用过程中，如何提高技术人员素质，提高变频系统的维护质量，特别是如何提高检修质量就成为重中之重，以及出现故障后，如何快速的排除。

一、变频器工作原理

我单位采用的是ACS-800系列变频器。由二极管组成的三相桥式整流电路，另一部分是由六个IGBT管（绝缘栅双极晶体管）和配合使用的六个阻尼二极管组成的三相桥式输出电路。1L1、1L2、1L3为电源，向六个IGBT管组成的输出桥供电。三相输出桥的上半桥三个IGBT 管集电极都与电源正端相连，发射极分别是U、V、W三相输出端，三个管的发射极与栅极又构成三相上半桥驱动信号输入端GU-U、GV-

V、GW-W。三相输出桥的下半桥三个IGBT管集电极分别与U、V、W相连，发射极都与电源负端相连，三个管的栅极与电源负端构成三相下半桥驱动信号输入端GX、GY、GZ。B是制动控制端，此模块内部无制动电路。TH是内部热敏电阻保护输出端。

二、变频器日常维护检查内容

1.由于功率器件在开关运行过程中，不可避免地产生大量的热量，需要借助外部散热系统来将之带走。散热不完全或不及时的直接后果是导致器件的温度过高，芯片的晶体结构发生不可逆转的变化而失效，严重时导致短路或其它爆炸事件。特别是煤矿井下受巷道及通风条件制约，容易造成变频器散热困难。所以日常检查，变频器风流是否符合要求。使用水冷的变频器要检查管路是否堵塞和水质。

2.每班巡视变频器外部完好。电缆是否有过热现象。通过监视器，观察整流直流电压是否在范围值内。

3.使用钳形电压表测量，三相变频后电压是否相等。

4.定期检查变频器内部接线有无松动，以及IGBT模块固定是否牢靠。

三、变频器故障判断

1、故障现象：静态测量IGBT模块是否正常，判断整流模块或逆变模块是否损坏。

故障分析：整流器损坏通常是由于直流负载过载，短路和元件老化引起。测量PN之间的反向电阻值，（红表笔接P，黑表笔接N），可以反映直流负载是否有过载短路现象。测出PN间电阻值150R，正常值应大于几十KR，说明直流负载有过载现象。逆变模块是正常的可以排除，检查滤波大电容，均压电阻正常，测制动开关元件损坏短路，拆下制动开关元件测PN间电阻值正常。

故障原因：制动开关元器件的损坏可能是由于变频减速时间设定过短，制动过程中产生较大的制动电流而损坏。整流模块长期处于过载状况下工作而损坏。

故障处理：更换制动开关元器件和整流模块。

2、故障现象：逆变模块正常，整流模块损坏，运行中报欠压故障。

故障分析：打开机器在主电路发现异常，整流模块的三相输入端的V 相有打火的痕迹；后来通电变频器在轻负载运行下正常，当负载加到满载时运行一会就报欠压。初步认为整流模块自然老化损坏。将万用表转到测量二极管特性档位，用万用表的黑表笔测＋DC，红表笔分别测量L1，L2，L3（测量整流桥模块），U，V，W（测量逆变IGBT模块）．其中＋DC分别与L1，L2，L3的二极管特性基本相同（如0.532，0.533，0.534），则该整流模块是好的；二极管特性两个方向为零或两个方向均是无穷大的模块，说明模块损坏。

故障原因：由于变频器不断的启动和停止，加之电网电压的不稳定或电压过高造成整流模块软击穿（就是处于半导通状态，没有完全坏，低电流下还可运行）。

故障处理：更换整流模块。

3、故障现象：电机运行有杂音，没劲，直流电压显示正常。

故障分析：直流电压正常说明，二极管整流电路没有问题。使用钳形电压表测量三相输出电压，发现缺相或一相电压和另外两相电压不平衡。说明是IGBT逆变模块损坏。

故障处理：更换逆变模块。

4、IGBT模块判断方法。

功率模块在路检测（脱离电网）时，用指针万用表R×l挡分别正反测量整流桥的六个二极管和输出桥的六个IGBT管的集电极与发射极可判断其是否击穿，表l和表2是正常测量结果，否则内部有击穿元件。用指针万用表Bx1k挡分别测量六个IGBT管的栅极与发射极间的电阻（驱动信号输入端）应一样，有不同时则是驱动电路或IGBT管损坏。以上测量只能测出IGBT管击穿性损坏。测不出开路性损坏。把功率模块从电路板上拆下后可对每个IGBT管进行进一步测量，方法如图1所示，表针在左边表示不导通。表针在右边表示导通。如不能使之导通和截止，则是该管损坏。

4、MOS管（MOSFET）的测试方法：

场效应管，如果已知型号与管脚，用万用电表测G（栅极）和S（源极）之间，G与D（漏极）之间没有PN结电阻，说明该管子已坏.用万用电表的R×1kΩ档，其表棒分别接在场效应管的S极和D极上，然后用手碰触管子和G极，若表针不动，说明管子不好；若表针有较大幅

度的摆动，说明管子可用.

5、简单方法检测IGBT模块的好坏：

1）判断极性首先将万用表拨在 R×1K。挡，用万用表测量时，若某一极与其它两极阻值为无穷大，调换表笔后该极与其它两极的阻值仍为无穷大，则判断此极为栅极（G）。其余两极再用万用表测量，若测得阻值为无穷大，调换表笔后测量阻值较小。在测量阻值较小的一次中，则判断红表笔接的为集电极（C）：黑表笔接的为发射极（E）。

2）判断好坏将万用表拨在 R×10KQ 档，用黑表笔接 IGBT 的集电极（C），红表笔接 IGBT 的发时极（E），此时万用表的指针在零位。用手指同时触及一下栅极（G）和集电极（C），这时工 GBT 被触发导通，万用表的指针摆向阻值较小的方向，并能站们指示在某一位置。然后再用手指同时触及一下栅极（G）和发射极（E），这时 IGBT 被阻断，万用表的指针回零。此时即可判断 IGBT 是好的。 3）注意事项任何指针式万用表铃可用于检测 IGBT。注意判断IGBT 好坏时，一定要将万用表拨在 R×IOK挡，因 R×IKQ 档以下各档万用表内部电池电压太低，检测好坏时不能使IGBT 导通，而无法判断 IGBT 的好坏。此方法同样也可以用护检测功率场效应晶体管（P 一MOSFET）的好坏。

四、结论

提升机变频调速系统正常运行直接影响到煤矿的安全生产，为此必须在使用前了解变频器性能与使用中可能出现的故障及其排除方法。因为变频器和绞车电机共同工作，实现对绞车提升的控制。涉及知识面广，所以对一般技术人员和维护人员因知识有限，所以维护和排查故障困难。为此总结对变频器调速系统故障处理经验就很有必要。正确对变频器进行维护与保养，因为变频器的很多故障都是因为维护与保养不当而引起的。通过本文的论述，解决了提升机变频器的常见故障问题，同时对煤矿的安全生产有一定的借鉴意义。