变频器常见的十大故障现象和故障分析

变频器讲义

第一章：变频调速基础知识

1）关于调速 n=60f/p(1-s)

p---变极调速特点：有级调速，系统简单，最多4段速

s---调压调速、转子串电阻调速特点：无级调速，调速范围窄电机最大出力能力下降，效率低，系统简单，性能较差。

f---变频调速特点：真正无级调速，调速范围宽，电机最大出力能力不变，效率高,系统复杂，性能好，可以和直流调速系统相媲美。

2）变频技术

交流变频是强弱电混合综合性技术，既要处理大电能的转换（整流、逆变），又要处理信息的收集、变换和传输，因此它的技术分成功率转换和弱电控制两大部分。前者要解决与高压大电流变流技术有关的问题和新型电力电子器件的应用技术问题，后者要解决基于现代控制理论的控制策略和智能控制策略的硬、软件开发问题，目前广泛应用的是全数字控制技术。

变频器的控制对象：三相交流异步电机和三相交流同步电机，标准适配电机极数是2/4极。

3）变频调速的发展历程 P7

大功率半导体技术：

70年代：可控硅(SCR: Silicon Controlled Rectifier)是可控硅整流器的简称，也称晶闸管。可控硅有单向、双向、可关断和

光控几种类型它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、控制方便等优点，被广泛用于可控整流、逆变以及无触点开关等各种自动控制和大功率的电能转换的场合。单向可控硅用于直流电路，也是可控整流电子元件（相当于可控制输出的二极管）；双向可控硅可用于交、直流电路。

GTR 是三极管的一种，Giant Transistor，巨型晶体管由于可工作在高电压、高电流下，也称电力晶体管。

BJT 也是三极管的一种，Bipolar Junction Transistor，双极型面接触晶体管。

80年代以后：IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

脉冲宽度调制技术：PWM (Pulse Width Modulation) 即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值）出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽P WM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，其中SPWM法又包括：等面积法、硬件调制法、软件生成法（包括自然采样法、规则采样法）等等。采样控制理论中有一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同.PWM

控制技术就是以该结论为理论基础,对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形.按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率.

5)变频器简要工作原理

主要由四大部分组成：

（1）整流部分：将交流电变换成直流的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入电流非正弦，带有丰富的谐波。

（2）储能环节：含预充电电阻、储能电容及均压电阻、制动电阻及再生制动的放电回路等。

（3）逆变部分：将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦波，输出电流近似正弦。

（4）控制系统：包括单片机、PWM发生器、驱动电路、电压、电

流、温度检测等装置。

滤波电容要均压

充电过程要限流

逆变电路的结构

思考:每个逆变器旁并的是什么, 起什么作用?续流二极管

续流二极管作用：

1）电动机的绕组是电感性的，其电流具有无功分量。续流二极管作为无功分量返回直流电源的通道。

2）当频率下降得较快时，电动机可能处于再生制动状态，此时的再生电流将通过续流二极管整流后回馈给直流回路。3）进行逆变的基本工作过程是，同一桥臂的两个逆变管处于不停地交替导通和截止状态。在这交替导通和截止的换相

过程中，也不时地需要提供通路。

6）变频器故障维修方法：

望—即目视检查,以发现形态上的异常,重点注意以下内容:

i)变频器前端整流元件有无爆裂？

ii)预充电电阻是否有烧毁（表面是否灰白色或掉渣）的迹象

预充电电阻的切除继电器是否有拉弧、烧坏迹象

iii)快熔是否熔断

iv)直流母线电容器是否有爆裂与飞弧的熏黑迹象

v)与功率元件相连的阻容吸收元件、压敏器件有无爆裂？

vi)各线路板上是否有元器件爆裂、烧毁、开焊等现象？

vii)系统内是否存在异物，小动物或昆虫尸体，有无液体侵入，大量灰尘堆积等情况？

闻—系统中是否留有元件爆裂、飞弧、烧毁等焦糊味道

问—仔细询问对故障发生过程中经历的人员故障发生的现象和过程

切—逐步检测，若前面的检查无所发现，则按后面步骤进行。其中包括：

一、静态测试

1、测试整流电路

找到变频器内部直流电源的P端和N端，将万用表调到电阻X10档，红表棒接到P，黑表棒分别依到R、S、T，应该有大约几十欧的阻值，且基本平衡。相反将黑表棒接到P端，红表棒依次接到R、S、T，有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接到N端，重复以上步骤，都应得到相同结果。如果有以下结果，可以判定电路已出现异常，A.阻值三相不平衡，可以说明整流桥故障。B.红表棒接P端时，电阻无穷大，可以断定整流桥故障或起动电阻出现故障。

2、测试逆变电路

将红表棒接到P端,黑表棒分别接U、V、W上，应该有几十欧的阻值，且各相阻值基本相同，反相应该为无穷大。将黑表棒接到N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则可确定逆变模块故障。

3、用高阻表做绝缘检查：将变频器的U1、V1、W1、C、D、U2、V2、W2各点用一组测试短路线（如带有鳄鱼的短路线，应自制）短路成一点。其高阻检测表的正极性表笔接上述短路点，负表笔接系统外壳（PE），测试电压可选DC-500V或DC-1000V在上