技师论文 变频器的维修与保养

变频器的维修与保养
摘要：大功率电机启动用变频器的及时维修是防止装置发生故障、保证电机正常运行的有效手段。

为了有效进行维护、检查，应及时总结维修经验，记录并保存装置固有的特性变化和构成部件的稳定性，这样能尽量防止发生故障，以及在发生故障时及时处理。

在装置的安装之初应缩短检查周期，详细进行检查，防止发生初始故障，运转时间变长后需要检查部件是否出现特性劣化等。

一、前言
变频器作为一种高效节能的电机调速装置，因其较高的性能价格比，在工厂得到了越来越广泛的应用。

维护、维修、测试变频调速器的工作变得日趋重要，变频器的维修工作是一项理论知识、实践经验与操作水平的结合的工作，其技术水平代表着变频器的维修质量。

所以我们要了解这些电子元器件所具备的功能和特点，开拓思路，给维修工作以启迪，并将这些学到的知识应用于实际工作中，解决一些维修过程中无法解决的问题，以使自己的维修水平不断提高。

二、常见方法
（一）静态测试
1．测试整流电路
找到如下结果，可以判定电路已出现异常：⑴到变频器内部直流电源的P端和N端，将万用表调到电阻“×10”档，红表棒接到P，黑表棒分别依到R、S、T，正常时有几十欧的阻值，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。

如果有以阻值三相不平衡，说明整流桥有故障；⑵红表棒接P端时，电阻无穷大，可以断定整流桥故障或启动电阻出现故障。

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N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则可确定逆变模块有故障。

（二）动态测试
在静态测试结果正常以后，才可进行动态测试，即上电试机。

在上电前后必须注意以下几点：
1．上电之前，须确认输入电压是否有误，将380V电源接入220V 级变频器之中会出现炸机（炸电容、压敏电阻、模块等）；
2．检查变频器各接插口是否已正确连接，连接是否有松动，连接异常有时可能会导致变频器出现故障，严重时会出炸机等情况；
3．上电后检测故障显示内容，并初步断定故障及原因；
4．如未显示故障，首先检查参数是否有异常，并将参数复归后，在空载（不接电机）情况下启动变频器，并测试U、V、W三相输出电压值。

如出现缺相、三相不平衡等情况，则模块或驱动板等有故障；
5．在输出电压正常（无缺相、三相平衡）的情况下，负载测试，尽量是满负载测试。

（三）故障判断
1．整流模块损坏
通常是由于电网电压或内部短路引起。

在排除内部短路情况，更换整流桥。

在现场处理故障时，应重点检查用户电网情况，如电网电压，有无电焊机等对电网有污染的设备等。

2．逆变模块损坏
通常是由于电机或电缆损坏及驱动电路故障引起。

在修复驱动电路之后，测驱动波形良好状态下，更换模块。

在现场服务中更换驱动板之后，须注意检查马达及连接电缆。

在确定无任何故障下，才能运行变频器。

3．上电无显示
通常是由于开关电源损坏或软充电电路损坏使直流电路无直流电引起，如启动电阻损坏，操作面板损坏同样会产生这种状况。

4．显示过电压或欠电压
通常由于输入缺相，电路老化及电路板受潮引起。

解决方法是找出其电压检测电路及检测点，更换损坏的器件。

5．显示过电流或接地短路
通常是由于电流检测电路损坏。

如霍尔元件、运放电路等。

6．电源与驱动板启动显示过电流
通常是由于驱动电路或逆变模块损坏引起。

7．空载输出电压正常，带载后显示过载或过电流
通常是由于参数设置不当或驱动电路老化，模块损坏引起。

三、过电流和电压保护的原因及处理
（一）过电流保护
在变频器维修中，过电流保护的对象主要指带有突变性质的、电流的峰值超过了变频器的容许值的情形。

由于逆变器的过载能力较差，所以变频器的过电流保护是至关重要的一环，迄今为止，已发展得十分完善。

1．过电流的原因
工作中过电流即拖动系统在工作过程中出现过电流。

其原因大致来自以下几方面:
⑴电动机遇到冲击负载,或传动机构出现“卡住”现象,引起电动机电流的突然增加。

⑵变频器的输出侧短路,如输出端到电动机之间的连接线发生相互短路,或电动机内部发生短路等。

⑶变频器自身工作的不正常,如逆变桥中同一桥臂的两个逆变器件在不断交替的工作过程中出现异常。

例如由于环境温度过高，或逆变器件本身老化等原因，使逆变器件的参数发生变化，导致在交替过程中，一个器件已经导通、而另一个器件却还未来得及关断，引起同一个桥臂的上、下两个器件的“直通”，使直流电压的正、负极间处于短路状态。

升速时过电流当负载的惯性较大，而升速时间又设定得太短时，意味着在升速过程中，变频器的工作效率上升太快，电动机的同步转速迅速上升，而电动机转子的转速因负载惯性较大而跟不上去，结果是升速电流太大。

2．处理方法
⑴起动时一升速就跳闸，这是过电流十分严重的现象，主要检查：
①工作机械有没有卡住；
②负载侧有没有短路，用兆欧表检查对地有没有短路；
③变频器功率模块有没有损坏；
④电动机的起动转矩过小，拖动系统转不起来。

⑵起动时不马上跳闸，而在运行过程中跳闸，主要检查：
①升速时间设定太短，加长加速时间；
③转矩补偿(U/F比)设定太大，引起低频时空载电流过大；
④热继电器整定不当，动作电流设定得太小，引起变频器误动作。

（二）电压保护
产生欠电压的原因及处理方法有：
1．电源电压太低；
2．电源缺相；
3．整流桥故障：如果六个整流二极管中有部分因损坏而短路，整流后的电压将下降，对于整流器件和晶闸管的损坏，应注意检查，及时更换。

四、开关电源故障及处理
开关电源电路提供变频器的整机控制用电，是变频器正常工作的先决条件。

变频器应用的开关电源电路，为直-交-直型的逆变电路，是一种电压和功率的变换器，将直流电压和功率转换为脉冲电压，再整流成为另一种直流电压。

输入、输出电压由开关变压器相隔离，开关变压器起到功率传递、电压/电流变换的作用。

开关变压器为降压变压器。

开关电源的特点如下：
⑴开关电源的振荡和调压方式是利用改变脉冲宽度或周期来调整输出电压的，称为时间比例控制，又分为PWM(调宽)和PFM(调频)两种控制方式。

⑵从电路的能量转换特性看，可分为正激和反激两种工作方式。

开关管饱和导通时，二次绕组连接的整流器受反偏压而截止，开关变压器的一次绕组流入电流而储能〈电磁转换）。

开关管截止时，二次绕组经负载电路释放电能（磁电转换)。

正激方式则与此相反，实际应用不多。

⑶从开关变压器的一次电路结构来看，有分立元件构成的和集
成振荡芯片构成的两种电路形式。

因而从振荡信号的来源看，又分为自激（分立零件）和他激式（IC电路）开关电源。

两种电路结构都有应用。

⑷小功率变频器采用单端正激式电路，大、中功率变频器常采用双端正激式电路。

一般变频器的开关电源，常提供以下几种电压输出：
⑴ CPU及附属电路、控制电路、操作显示面板的+5V供电；
⑵电流、电压、温度等故障检测电路、控制电路的±15V供电；
⑶控制端子、工作继电器线圈的24V供电。

四路相互隔离的约为22V的驱动电路的供电，该四路供电往往又经稳压电路处理成+15V、-7.5V的正、负电源供驱动电路，为IGBT 逆变输出电路提供激励电流。

任何电子设备，电源电路的故障率总是相当高的，因其要提供整机的电源供应，负担最重。

变频器的开关电源电路，形式上比较单一，结构上也比较简单。

但是简单电路也可能会产生疑难故障。

开关电源的检修不像线性电源那么直观，电路的任一个小环节，振荡、稳压、保护、负载等出现异常，都会使电路出现各种各样的故障现象。

上电后无反应，操作显示面板无显示，变频器好像没通电一样。

测量控制端子的控制电压和10V频率调整电压都为0，测量变频器主接线端子电阻正常，那么大致上可以断定问题是出在开关电源电路了。

五、变频器发热问题及对策
变频器发热是由于内部的损耗而产生的，以主电路为主，约占98%，控制电路占2%。

为保证变频器正常可靠运行，必须对变频器进行散热。

主要方法有：
⑴采用风扇散热：变频器的内装风扇可将变频器箱体内部散热带走。

⑵环境温度：变频器是电子装置，内含电子元件机、电解、电容等，所以温度对其寿命影响较大。

通用变频器的环境运行温度一般要求－10℃～＋50℃，如果能降低变频器运行温度，就延长了变频器的使用寿命，性能也稳定。

六、变压器的保养
变压器的保养具体方案如下：
1．变频器须解体，查看内部是否有异常现象，如镙丝松动、焊锡脱落、器件松动、器件烧焦、烧糊现象等。

2．检查变频器内部易老化器件，如：风扇，功率器件，功率电容，及印板老化现象。

3．清理变频器内部粉尘，油污，腐蚀性及导体杂质。

对主要印板如主控板、驱动板、开关电源板，采用全新品进口电子清洁剂进行喷洗，去除其老化层及导电物质。

4．对变频器主要控制部分进行先进的加膜处理，起到防尘，防老化，防导电物质，防水，及腐蚀性物质。