变频器的故障分析及日常维护措施

杨健 夏普

河南心连心化学工业集团股份有限公司 河南 新乡 453700

摘要：变频器是指将固定频率的工频电源转换至不同频率交流电源的设备，通过变频器可有效实现电动机变速运行，变频器主要包括转矩控制、矢量控制、协调控制、转差频率控制等多种方式。变频器利用高性能处理器实现电路控制，通过A/D或D/A接口接收工作系统发出的信号，利用相应处理实现正反转操作控制、启动停止等信号处理。本文基于变频器的故障分析及日常维护措施展开论述。

关键词：变频器；故障分析；日常维护措施

引言

变频器的基本工作原理是通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。ABB变频器ACS800系列，此系列变频器主要由变频器系统控制单元(Drive Control Unit，DCU)、辅助控制单元(Auxiliary Control Unit，ACU)、二极管供电单元(整流单元，Diode Supply Unit，DSU)、逆变单元(Inverter Unit，INU)、冷却单元(Liquid Cooling Unit，LCU)等组成，1)DCU接受到远程启动命令后，给变频器发出启动命令，变频器启动、运行。

1变频器基本原理

整个启动控制过程分2个步骤完成:第1步为StartAuxiliariesCommand，启动推进器电机风机、变频器各单元冷却风机、LCU冷却水泵等;第2步为DriveStartCommand，变频器收到主开关准备合闸信号、辅助设备运行信号和无其他联锁信号后，DCU发出命令给DCLink充电，当达到DC充电设定值后，变频器合上主开关，操控面板显示Ｒunning，此时变频器开始执行手柄操控信号。(2)ACU主要用于提供变频器各单元的辅助电源。(3)DSU的核心是二极管整流器，它将传动的三相交流电流整流为中间回路直流。中间直流回路进一步为逆变器供电，使电机运转，可以是1个逆变器(单传动)或多个逆变器(多传动)连接在中间电路上。DSU有2种工作模式:运行模式和启动模式。在运行模式中，二极管以循环顺序将交流每相连接到直流母排。在启动模式中，二极管桥不与交流电源连接，但直流母排通过充电电路充电。DSU的启动模式只在用户给出启动命令后持续几秒钟。(4)INU的功能与整流单元相对应，即把直流电转换成交流电输出给电机。INU主要由主控制板、逆变模块、光纤分配器、控制盘组成。其中主控制板主要由传动控制单元(ＲDCU)控制板和电机控。

2PLC技术

PLC技术利用微处理器作为处理核心，主要作用是实现工作系统数字控制，通过基于PLC技术的变频器自动控制实现电动机不同需要输出频率。PLC主要包括电源、编程器、中央处理单元、存储器、输入输出单元和外部设备。1）电源。PLC技术需要稳定的电源实现供电，PLC的输入输出模块以及中央处理器需要直流供电电源实现供电，稳定的供电电源可保证PLC正常运行。2）编程器。利用编程器实现PLC技术系统程序编辑，PLC技术的编程器具有人机对话窗口，调试编程器中程序实现控制PLC。3）中央处理单元。PLC技术利用中央处理单元实现数据整理并下发指令至变频器，中央处理单元是PLC技术的核心部分，通过中央处理单元实现控制器与运算器信号控制和信号处理。中央处理单元是协调PLC有效运行的重要部分，PLC性能由中央处理单元决定[8]，中央处理单元运行速度直接决定变频器控制效率。4）存储器。PLC利用存储器实现信息存储，存储数据包括PLC接收数据、变量和内部程序等，PLC需要存储大量内容，实现变频器自动控制操作[9]，PLC的系统程序需存储于系统程序存储器。5）输入输出单元。PLC利用输入输出单元实现外部通信。PLC运行过程中，输入模块接收信号后发送至中央处理单元，中央处理单元利用处理后模拟信号与开关信号实现变频器自动控制。PLC接收信号以及控制信号输出均需要利用输入输出单元实现。

3变频器维修技术

对外围器件进行检查的过程当中，首先要考虑到和变频器相连的交流接触器，对其他的开关以及按钮的位置进行充分的检查之后，判断这些位置能否进行正常的工作，才能够开启下一阶段的检测。如果线路出现了虚接的现象，那么变频器就不能够进行正常的使用，情况比较严重的时候，甚至会对变频器的内部结构造成了深度的伤害。对逆变模块进行检测的过程当中，万能表需要设置到电阻挡，用黑表棒，连接集电极的一端，用红表棒连接发射极的一端。用手去接触集电极，如果在这个时候被触发了导通，那么万能表的指针就会偏向于阻值比较小的方向，具体的指出某一个位置。在以上检测环节都完成之后，万能表的指针会回归于零，以此就能够有效的判断变频器系统有没有遭受到损坏。对驱动板进行检测的过程当中，首先要观察有没有比较突出的损坏，尤其是要检查电容和局部的模块。检查工作完成之后，如果没有发现有明显的损坏，那么就需要了解驱动板块的具体供电情况，在驱动板之上还会存在这路逆变桥臂。当驱动板通电之后，需要对具体的位置进行相应的测量，了解局部位置的电压值。通过对驱动板进行通电，能够了解到电路当中所存在的问题，通过测量可以有效的判断，系统当中的哪些器件已经出现了损坏。在检测观察板卡的过程当中，需要对驱动板的运行方向以及驱动板当中所存在的问题进行有效的检查。变频器在进行模拟调频的过程当中，万能表需要直接的设置到直流电压档，通过一系列的调整，观察电压有没有明显的变化，如果电压出现了非常明显的变化，那么就说明变频器当中已经产生了其他的异常变频动作，大多数都是因为内部的端子出现了损坏。

4变频器故障诊断技术未来的发展方向

目前阶段变频器已经广泛的应用于各个领域当中，并且对于变频器诊断技术的研究的意义和作用也变得越来越大，但是仍然存在着许多的问题，这就需要在未来对变频器故障的诊断技术进行深度的研究，主要包含以下内容：①要尽量引进一些先进的理论，尤其是要注重一些可行性比较强的理论，还需要对故障系统当中比较关键性的信息进行有效的处理；②由于故障系统本身是一个全新的领域，然而目前阶段所采用故障诊断技术存在着一定的缺陷，例如：对于故障信息的判定速度比较慢，这都是由于系统中的数据信息无法第一时间得到反馈，一旦加入新的样本则需要系统重新认知，因此在今后的研究过程中可以引进一些神经网理论进行对故障进行预测和判断；③要将多种方法融合在一起，对于变频器的故障进行预测和诊断的时候，从中可以吸收多种方法中的优点应用于系统中去；④在当前对变频器的故障分析和研究只是停留在对某一个单一的故障类型进行分析的，然而在未来的发展过程中如果将变频器的故障作为整个系统进行研究的话虽然具有一定的难度，但是仍然是具有更为广阔的发展前景；⑤对变频器故障的机理进行深度的研究和分析，需要根据实际情况建立一定的预警系统，能够防患于未然，从而减少故障信息产生的几率，这样在一定程度上能够尽可能的减少故障对整个系统造成的影响，从而能够极大的减少维修设备所消耗的费用，降低投入成本。

结束语

综上所述，因为电机运行需求不同，电机的运行速度需要得到有效的控制，而想要实现对电机运行速度的良好控制，就需要应用变频器进行变频驱动控制。变频器在电机的驱动控制中有着重要的作用，变频器是一种较为先进的设备，因为能够对电机进行变频控制，而且还能节约能耗，所以被普遍应用，并且也取得了有效的成果。目前，变频器已经成为工业生产控制的一种重要工具，发展速度快，应用广，具有很强的应用价值，值得推广。

参考文献

[1]王仲恒.低压变频器故障分析与维护对策[J].机电信息,2020(05):51+53.

[2]马力戈.MOVIPRO变频器日常使用维护及故障案例[J].内江科技,2020,41(01):30-31.

[3]范嘉维.关于水利泵站设备故障分析与管理维护要点探讨[J].四川水泥,2020(01):170.

[4]翟毅坚.高压变频器故障分析及解决策略浅析[J].电气技术与经济,2019(06):50-53.

[5]张辉,任有文,刘建,杨波,周丹,赵岩.变频器的应用与维护[J].设备管理与维修,2019(23):84-85.