变频器的维修与维护

变频器的维修与维护

变频器作为近些年迅速崛起的节能设备， 受到各行各业更加广泛的关注和应用。

变频器主要用于对交流电动机(异步电机或同步电机)转速的调节， 除了具有显著的节能作用之外， 变频器还有卓越的调速性能。 变频器能够保护附属电气设备， 还可以避免直接启动给机械设备造成的冲击引起的机械故障， 是理想的调速和控制装置。

在实际应用中， 我们已经看到变频器的节能效果明显， 应用变频器节能特点的同时， 还可以充分利用它的控制特性。 在中转站中， 应用变频器的控制性能使液位在要求的范围内波动， 使含水符合要求， 达到实际的生产需要； 在污水站中，应用变频器实现对反冲洗强度和时间的控制， 使反冲洗更加精确、 节约。

变频器给我们的生产带来了很大的帮助， 不但节省了能源， 而且还降低了现场工人的劳动强度。 但变频器本身也是电气设备， 需要维修和日常的维护。 第一部分谈的是变频器的主要结构， 从结构中我们可以分析出那些是容易损坏的。 然后的三个部分是我们在维修中总结的对变频器维修和维护的认识： 变频器常见的故障；变频器的维修； 变频器的维护。

主要目的是为了给变频器的实际应用提供一定的参考， 能够指导对变频器的操作和维护， 使变频器发挥更大的作用。

关键词：变频器 维修 维护 IGBT

一、 变频器的基本结构

变频器作为能够改变输出频率的设备， 基本的结构有： 整流器件部分、 直流部分和逆变器件（IGBT）部分。 基本结构示意图如下：

1、整流器件部分

作为变频器与三相交流电直接相连的部分， 整流器件通过二极管搭成全桥整流电路实现对三相交流电的整流， 把三相交流电变成直流电。

2、 直流部分

直流部分是变频器的信号控制部分。 整流器件把三相电变成直流电后， 直流电部分取出所需的电压， 带动驱动电路、 检测电路和 CPU 控制器。 驱动电路用来实现逆变器件的驱动， 检测电路用来实现对温度、 电流和电压的检测， CPU 控制器实现判断和控制功能。

3、 逆变器件部分

逆变器是能把直流电变成频率可调的交流电的器件。 通过逆变器的驱动电路实现对逆变器的驱动， 从变频器输出的电就变成了电压为 380V， 频率可调的交流电， 驱动电机完成预想的控制工作。

以上的三个部分是变频器中都有的， 只不过不同品牌的变频器实现的方式不一样。 实际的维修中我们注意到， 如果电网发生波动， 首先受到冲击的是变频器中的整流器件； 如果直流控制板有故障， 也可以影响到整流器件， 所以在维修中整流器件的故障率相对多一些。

其次故障来自于逆变器件， 由于逆变器件长时间处于频率变化的环境， 对于组成逆变器件的元器件来说是一个冲击， 容易导致期间老化， 故很多变频器能够送上电， 但无法带动电机。

再次就是直流部分的故障， 主要原因在于直流部分的器件长时间处于灰尘和高温下， 加速了器件的老化， 有些器件不能达到使用要求， 有些则直接损坏， 导致变频器无法使用。

二、 变频器常见的故障

在维修变频器的同时我们不断分析和总结，现将常见故障列举如下：

1、过载故障：

过载故障包括变频过载和电机过载。

1) 变频器过载： 常常由于加速时间太短、 直流制动量过大或电网电压太低等原因引起的。 一般可通过延长加速时间、 延长制动时间、 检查电网电压等解决故障。

2)电机过载： 由于变频器功率过小、 电机负载过重、 电机所带设备润滑不好或管线管径过小压力过大等引起的。 变频器功率过小不能带动电机， 则需要更换变频器适应电机；电机负载过重可能是因为电机所带设备机械润滑不好引起的，润滑设备使其能够正常运行； 管径过小可能是由于有异物进入管线或粘稠液体使管径变小，结果压力过大，变频器无法带动电机。

实际中， 我们在注入站遇到注聚泵的齿轮润滑不好， 导致变频器不能带动电机，报过载故障。处理注聚泵后，变频器能够正常启动。

2、欠压、 过压故障： 当电压过小或过大时， 变频器的检测器件会自动保护

变频器， 变频器会停止工作。 欠压、 过压故障主要是因为外部电源的故障引起的，也有少数故障是检测电路损坏引起的。

遇到欠压、 过压故障时， 先检查检测电路是否完好， 然后再对外部电源进行检查。

3、 过流故障： 当电流过大时变频器启动过流保护， 变频器停止工作。 一般可从外部电器和变频器本身分析过流故障。

外部电器：1） 电机负载突变， 引起的冲击过大造成过流。 2） 电机和电机电缆相间或每相对地的绝缘破坏， 造成匝间或相间对地短路， 因而导致过流。 3）当装有测速编码器时， 速度反馈信号丢失或非正常时， 也会引起过流， 这时需要检查编码器和其电缆。

变频器本身的原因： 1） 参数设定问题： 例如加速时间太短， PID 调节器的比例 P、 积分时间 I 参数不合理， 超调过大， 造成变频器输出电流振荡。 2） 变频器硬件问题： A、 电流互感器损坏， 其现象表现为： 变频器主回路送电， 当变频器未起动时 , 有电流显示且电流在变化， 这样可判断互感器已损坏。 B、 主电路接口板电流、 电压检测通道被损坏， 也会出现过流。 可能原因有： 电路板上有导电颗粒造成电路板静电损坏、 腐蚀性物质使电路板受到腐蚀、 接地不良使得电路板零伏受干扰、连接插件不牢等。维修中， 遇到过流故障， 我们先用钳型电流表测量变频器输出的电流。 看输出电流是否平衡，如果输出不平衡，说明变频器内部器件有问题。

4、外围电路损坏： 在维修中发现， 一些问题并不是变频器本省的问题， 往往由于外围电路故障引起变频器不能正常使用。 经过总结发现， 继电器和交流接触器的故障占外围电路故障的大部分。 在对变频器本身进行维修时， 还要对其外围电路进行检查，同时也要对现场电机、泵等进行实地观察。

三、 变频器的维修

根据变频器出现的故障， 我们可以初步判断变频器那里出现损坏。在维修中，我们把维修分成：外围器件维修和变频器本身维修。

1）外围器件维修

外围器件维修时， 先检查与变频器相连的交流接触器、 开关、 按钮和电能表等， 看看这些器件能不能正常工作； 测量与变频器相关的触点是否接触良好； 接入变频器的三相电有无短路或虚接的情况。

外围器件维修时要特别注意线路的虚接问题。 如果线路虚接， 启动变频器时可能不能启动，情况严重的可能损坏变频器本身。

2）变频器本身维修

前面谈过变频器的基本结构，下面的图是变频器的典型结构：

遇到损坏的变频器时， 先使用万用表初步检查整流模块和逆变模块是否完好。 如果整流模块损坏， 在以后的维修中就要注意各种板卡是否有损坏； 如果逆变模块损坏，就要检查驱动板卡是否完好。

（1）逆变模块（IGBT）的检测

在进一步的检查中， 检测逆变模块的检测是重点之一。 下面是检测逆变模块好坏的方法。

将万用表拨到R 10K 档， 用黑表笔接 IGBT 的集电极， 红表笔接 IGBT 的发射极， 此时万用表的指针在零位。 用手指同时触及一下栅极和集电极， 这时 IBGT被触发导通， 万用表的指针摆向阻值较小的方向， 并能站住指示在某一位置。 然后再用手指同时触及一下栅极和发射极，这时 IGBT 被阻断， 万用表指针回零。

这样可判定 IGBT 是好的。

（2）驱动板的检测

首先， 通过观察看看有没有明显的损坏， 尤其是电容和模块。 如果没有明晰那损坏，则要给驱动板供电进行测量。

在驱动板上， 六路驱动电路与六路逆变桥臂对应。 在给驱动板送电后， 可以在相应的地方量到对应电压值。

由于变频器内部是500V 左右的直流电， 我们利用两只变压器的整流桥自制了驱动电源， 确定驱动板的正负极后， 接上电源。 驱动板送电后， 在相应的接口可以量到12V 和 24V， 在六路的驱动电路上可以量到电压。

如果驱动板上有问题， 通过测量电压可以判断哪些器件损坏， 这样可以予以更换。

（3）检测器件的检查

确定驱动板没有问题后， 把驱动板装到机器上， 带电机试一下。 如果检测器件损坏，则会有报警出现，这样就可以更换检测器件。

四、 变频器的维护

实际工作中， 完成维修任务的同时， 我们还对变频器系统的维护进行了总结。

五、 总结

文中谈及的都是在学习和实际工作中总结的， 可能有更多好的、 简便的维修方法。 我们主要是为了能够发挥变频器的更大作用， 在维修创效的同时， 增加变频器的使用年限，降低变频器的故障率。