浅析变频器常见故障分析和预防措施

中国新技术新产品2011NO.18ChinaNewTechnologiesandProducts工业技术中国新技术新产品浅析变频器常见故障分析和预防措施李长青（哈药集团制药总厂，黑龙江哈尔滨150086）变频器是把工频电源变换成各种频率的交流电源，以实现电机变速运行的设备。采用变频器控制的电动机系统，有着节能效果显著、可远程控制、可网络化集中等优点。因而变频器在工业自动控制系统、电力电子系统等领域得到了广泛的应用。但变频器在使用过程中经常遇到一些很难处理的问题，本文主要从以下几个方面简单介绍变频器的常见故障及防范措施。1变频器电路部分常见故障原因及分析1.1变频器主回路常见故障通常使用的变频器主回路主要由三相或单相整流桥、平滑电容器、滤波电容器、IPM逆变桥、限流电阻、接触器等元件组成。其中许多常见故障是由电容故障引起。电解电容两端的直流电压的高低和其内部温度决定了电解电容的寿命，变频器在回路设计时已经选定了电容器的型号，所以内部的温度对电解电容器的寿命起决定作用。电解电容器会直接影响到变频器的使用寿命，一般温度每上升10。C，电容器的寿命就会缩短一半。因此，一方面在安装变频器时要考虑适当的环境温度，另一方面可以采用改善功率因数的交流或直流电抗器，这样可以减少脉动电流，从而延长电解电容器的寿命。1.2主回路典型故障分析故障现象变频器在加速、减速或正常运行时出现过电流跳闸。首先应区分是由于负载原因，还是变频器的原因引起的。如果是变频器的故障，可通过历史记录查询在跳闸时的电流，超过了变频器的额定电流或电子热继电器的设定值，而三相电压和电流是平衡的，则应考虑是否有过载或突变，如电机堵转等。在负载惯性较大时，可适当延长加速时间，此过程对变频器本身并无损坏。若跳闸时的电流，在变频器的额定电流或在电子热继电器的设定范围内，可判断是IPM模块或相关部分发生故障。首先可以通过测量变频器的主回路输出端子U、V、w，分别与直流侧的P、N端子之间的正反向电阻，来判断IPM模块是否损坏。如模块未损坏，则是驱动电路出了故障。如果减速时IPM模块过流或变频器对地短路跳闸，一般是逆变器的上半桥的模块或其驱动电路故障；而加速时IPM模块过流，则是下半桥的模块或其驱动电路部分故障，发生这些故障的原因，多是由于外部灰尘进入变频器内部或环境潮湿引起。（图1为变频器主回路结构图）1.3外界因素对变频器的影响1.3.1外部的电磁感应干扰如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入到变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。提高变频器自身的抗干扰能力固然重要，但由于受装置成本限制，在外部采取噪声抑制措施，消除干扰源显得更合理、必要。可采取以下几项措施：变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置，如RC吸收器；尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主线路分离；指定采用屏蔽线同路，若线路较长，应采用合理的中继方式；变频器接地，不能同电焊、动力接地混用；变频器输入端安装噪声滤波器，避免由电源进线引入干扰。1.3.2电源异常电源异常表现为各种形式，但大致分以下二种，即缺相、低电压、停电。这些异常现象的主要原因多半是输电线路因风、雪、雷击造成的，有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相问短路等。有些电网或自行发电单位，也会出现频率波动，为保证设备的正常运行，对变频器供电电源也提出相应要求。如果附近有直接起动电动机和电磁炉等设备，为防止这些设备投入时造成的电压降低，应和变频器供电系统分离，减小相互影响；对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合，除了选择合适价格的变频器外，还要预先考虑负载电机的降速比例。变频器和外部控制回路都采用瞬停补偿方式，电压恢复后，通过速度追踪和测速电机的检测来防止存加速中的过电流。使用单相控制电源的变频器，虽然在缺相状态也能继续工作，但整流器中个别器件电流过大及电容器的脉冲电流过大，若长期运行将对变频器的寿命及可靠性造成不良影响，应及早检查处理。2变频器常见故障防范措施2.1变频器在安装环境上的防范措施对振动环境的防范，在避开冲击较大的场合，比如一些大型工厂的附近和矿山附近，在具体的防护上可以采用橡胶、固定以及缓振配件等措施；而对一些潮湿、腐蚀性环境，要做到封闭和防止电器件的生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路，另外就是高温，高温主要是会造成电子器件寿命及可靠性的降低，特别是半导体器件，所以尽量安装到阴凉或者是日光直射不到的地方以及避开各种能制造高温的源头，比如空调外器等。另外就是要做好定期检查变频器，看看变频器的空气滤清器和冷却风扇是否正常运作。除了高温外也要尽量避开高寒，我们知道在有一些地区和特殊环境下的高寒，会导致微处理器因温度过低不能正常工作，应采取设置空间加热器等必要措施。2.2变频器在