变频器常见故障的维修

陈建波

大港油田第五采油厂生产保障中心 天津市 300280

摘要：随着现代工业及科学技术的迅速发展，生产设备日趋大型化、高速化、自动化、设备的故障诊断技术越来越受到人们的重视，随着电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，作为交流电动机的主要调速方式的变频技术取得了惊人的进步，变频器的诊断技术也成为国际热点研究的方向之一，对技术人员尤为重要。只能从实践中不断的总结、探索出一套快速有效处理变频器故障的办法。

关键词：变频器；常见故障；维修

前言：近年来，各行各业的企业和工厂的自动化发展越来越明显。自动控制和运行离不开变频器的配合。当越来越多的工业企业将变频器引入到生产过程中，变频器的故障也越来越多。因此，为了充分发挥变频器的作用，提高工业生产效率，有必要了解变频器的结构，处理日常故障，并采取更好的维护和检查措施对变频器进行维护。

1、变频器简介
        1.1基本结构
        变频器是由众多的半导体电子元件、电力电子元件和电器元件组成的复杂装置，其结构多采用单元化或模块化形式，如图1所示。变频器由主回路、逻辑控制回路、电源回路、IPM驱动及保护回路、冷却风扇等几部分组成。由于变频器电路板多采用SMT表面贴装技术，在变频器故障诊断中，因检测仪器、技术资料及技术水平等因素，在工程上一般只限于根据故障情况找出故障的单元或模块，即只做单元级或板级变频器内的控制电路框图检查维修。
        1.2技术原理
        变频技术的基本原理就是通过调整电源的频率实现对电动机转速的控制。交流电动机主要包括同步电动机和异步电动机，其转速表达式为：其中，格式中n表示转子速度，n0表示电机同步转速，s表示转差率，表示电源频率，p表示电机极对数，通过公式可以发现，电源频率、极对数、转差率三个方面的改变可以实现电机的转速改变，其中变频调速是最稳定和简单的调速技术，这就需要发挥变频器的变频技术，实现对电动机的调速。在现代工业设备中，变频器主要采用VVVF控制方式，即保持电压和频率的比例系数不变，即改变电源频率的同时，对输出电压进行有效控制，这种变频调速技术叫做恒U/f控制。

2、变频器运行常见问题分析
        根据变频器的基础运行特征来看，其常见问题可以分为以下几种类型：（1）按照变频器故障发生时间，可以分为间歇性故障和突发性故障，突发性故障是指变频器在运行过程中没有任何预兆突然发生故障或停止工作，这种故障的原因排查难度较大，一般情况下需要对电力系统进行检测，同时对变频器进行解体查验，才能够找到引起变频器出现故障的原因；间歇性故障是指电力系统运行不稳定、所处环境较为恶劣而引起的故障，这种故障更为常见，一般情况下故障原因排查难度较低，可以采用相应预防措施。（2）按照变频器故障发生位置来看，可以分为电源故障和元件故障，电源故障是指变频器电源发生故障，这种故障一般是由电力系统所导致，导致变频器无法正常运行，通过调整电源即可消除；变频器元件故障是指其内部元件发生故障，例如出现短路、断线等，这种问题需要对变频器进行解体维修。（3）根据变频器故障排查难度，可以分为隐性故障和显性故障，隐性故障是指通过观察不能指定确定的故障类型，需要采用专业检测设备才能消除，排查和维修难度较大；显性故障是指专业人员通过观察即可判断故障位置和故障原因，这种故障一般情况下排查难度较小，便于维修。

3、变频器常见问题及有效维修策略分析
        变频器常见故障问题类型较多，需要采用科学的维修处理措施，结合故障基本特点和产生原因，能够有效解决多种变频器故障问题，从而促进电力系统运行质量提升。
        3.1变频器过压故障及维修策略
        过压故障是变频器故障类型中较为常见的一种，是指变频器中间直流电压超过所能承受的最大值。通常情况下，过压故障出现原因是因为雷雨天气，在雷电的作用下会使变频器电压升高，在超过最大承受阈值时就会停止运行，这种故障解决相对简单，将变频器电源切断一段时候后再运行即可消除故障。因为雷电对于变频器的影响时间较短，所以故障程度较小。除此之外，变频器如果驱动负载过大，也会出现相应的过压故障，同时可能会对变频器自身造成一定的破坏，需要检修人员对变频器的减速时间参数延长，进而能够有效消除过压故障。综合来看，过压故障虽然较为常见，但是处理方式较为简单，且基本不会对变频器造成破坏，除非在极端情况下，综合检修难度较低。
        3.2变频器过电流故障及维修策略
        变频器过电流故障也较为常见，是指输入的电流超过变频器的最大承受预制，使得变频器元件出现损坏，或启动保护机制停止工作。如果电流超过变频器所能承受的1/5以上，变频器就会出现停机问题。在出现过电流故障时，检修人员需要对变频器进行拆解处理，首先检查其内部元件是否发生损坏，如果发生损坏需要立即更换新的电子元件，如果发生大规模元件损坏，则该变频器不能继续使用；如果内部电子元件没有损坏，重新启动变频器即可。综合来看，过电流故障相比于过电压故障对于变频器的破坏性稍高，综合难度也有一定提升。

        3.3变频器快熔断故障及维修策略
        受到变频器输入端短路和主控板误触等影响，变频器会发生快熔断故障，主要是IGBT损坏、快速熔断器损坏等原因，从而导致变频器无法正常运行。当变频器发生快熔断故障时，需要采用万用表对其运行状态进行检测，如果检测结果显示IGBT模块损坏但是整流系统依然能够正常运行，则是快速熔断模块发生故障，此时需要更换快速熔断器，即可使变频器恢复正常运行状态。
        3.4变频器短路故障及维修策略
        短路故障是变频器最为常见的故障问题，主要是因为变频器内部元件短路而引起的故障类型。如果经过检测确定变频器发生短路故障，首先需要对其内部电路进行检测，确定变频器内部电路存在短路故障后，需要对其功率模块进行检测，即可确定变频器短路故障发生原因，对功率模块进行修复和更换即可。
        3.5变频器过载故障及维修策略
        过载故障四肢变频器运行电流额超过其额定值，从而导致变频器出现负载过大的问题，导致其内部构件损坏或停止运行，这种故障通过延长减速时间、更换大功率变频器即可完成维修目标，能够取得较好的维修效果。

结语：变频器在工业生产中起着非常重要的作用，一方面可以减少对电网的冲击，另一方面可以控制电动机的起动电流，充分降低起动电流，从而降低电动机的维护成本。第三，可以减少机械传动部件的磨损，从而降低采购成本，提高系统的稳定性。但它的作用不仅取决于自身技术的优越性，更取决于我们日常维护和故障率的降低。因此，加强变频器的日常维护和故障预防，是发挥其最大作用的必要和关键。

参考文献：
        [1]韩培成.浅谈变频器的故障与维修[J]. 湖北农机化, 2019, 000(004):34-34.

[2]林琳.浅谈变频器的常见故障及维修策略[J].百科论坛电子杂志,2019,000(014):502-503.
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[4]赵建刚,曹琪.谈PLC/变频器故障诊断与维修[J].科技创新导报,2019,16(35):70+72.