变频器的故障处理实例及使用中的注意事项.doc

变频器的故障处理实例及使用中的注意事项变频调速在系统效率、控制精度、完善的保护功能、工作范围、动态品质、实现自动控制和维护等各方面是以往的各种调速等无法比拟的。变频调速现在是公认的交流电动机最有前途、最理想的调速方案，使得交流电机正在大部分场合取代了直流电机，变频调速代表今后电气传动的发展方向。安阳钢铁集团公司第二轧钢厂共有三百多台变频器，包括富士、罗克韦尔、ABB、西威和伟肯，功率范围从3KW到600kW，主要用于传动控制和风机水泵控制。下面把变频器的原理和和变频器在我厂实际应用中经常出现的一些故障和问题介绍一下，希望和大家一起探讨。1变频器调速的基本工作原理根据电机转速的公式n=n1（1-s）（1）N1=60fp（2）式中：n-电机转速；n1-电机的同步转速；s-滑差；f-旋转磁场频率；P-电机极对数可知改变电机转速的方法有改变滑差s、改变旋转磁场频率f、改变电机极对数p三种。变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。是由由主电路和控制带电路组成的。主电路是给异步电动机提供可控电源的电力转换部分，变频器的主电路分为两类，其中电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波部分是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波部分是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的整流部分，吸收在转变中产生的电压脉动的平波回路部分，将直流功率变换为交流功率的逆变部分。控制电路是给主电路提供控制信号的回路，它有决定频率和电压的运算电路，检测主电路数值的电压、电流检测电路，检测电动机速度的的速度检测电路，将运算电路的控制信号放大的驱动电路，以及对逆变器和电动机进行保护的保护电路组成。现在大多数的变频器基本都采用交直交方式（VVVF变频或矢量控制），将工频交流电源通过整流器转换为直流电源，再把直流电源转换成近似于正弦波可控的交流电以供给电动机。以图1为例简单说明一下变频器的工作原理。三相交流电经过VD1VD6整流后，正极经过RL，RL在这里是防止电流忽然变大。经过RL电流趋于稳定，晶闸管触点会导通。之后直流电压加在了滤波电容CF1、CF2上，这两个电容的作用是让直流电波形变得更加平滑。之所以是两个电容是由于一个电容的耐压有限，所以用两个电容串联起来使用。均压电阻R1、R2是让CF1和CF2上的电压一样，两个电容的容量不同的话，分压就会不同，所以各并联了一个均压电阻。而中间的放电回路作用则是释放掉感性负载启动或停止时的反电势，用来保护逆变管V1V6和整流管VD1VD6。直流母线电压加到V1V6六个IGBT上，基极由控制电路控制。控制电路控制某三个管子的导通给电机绕组内提供电流，产生磁场使电机运转。2变频器的故障分析与处理（变频器故障以ABBACS800变频器为例进行说明）2.1变频器频繁报OVERCURRENT（过流）1）变频器设置的加减速时间过短，使得变频器输出频率的变化不能满足电机频率的变化，则变频器将因过流而跳闸。遇到这种情况需要检查加减速时间的设置，需要根据负载的不同情况相应地调整加减速参数，就能消除此故障。2）电机负载较大，检查电机温度及振动情况，并检查机械侧，若负载较沉或震动大也有可能或造成这种情况。3）检测电路的故障也会引起过流报警，如检测电路中的霍尔传感器受温度、湿度等环境因数的影响所造成的工作点漂移。4）编码器损坏或松动也有可能导致变频器频繁过流报警，需观察变频器面板速度，并用测速设备测量实际速度，如速度相差幅度较大则检查编码器。如果无测速设备也可通过参数设置将编码器速度反馈改为变频器计算反馈，若不再报警在基本确定编码器故障。2.2变流器模块温度过高1）检查环境温度，如果超过40度，确保负载电流没有超过传动的降额容量。2）检查变流器模块冷却风流和风机的运行。3）检查柜体内部和变流器模块散热器表面清洁，必要时除尘，问题解决后，等变流器冷却后复位并重启。4）若是变频器常温启动过后马上报超温则可能为温度检测元件损坏，若冷却后运行一段时间再报超温基本可以确定冷却系统有问题。2.3过载跳闸1）过载的主要原因是机械负荷过重，负荷过重的主要特征是电动机发热并可从显示屏上读取运行电流来发现应检查机械侧或变频器是否匹配。2）三相电压不平衡引起某相的运行电流过大，导致过载跳闸，从显示屏上读取运行电流不一定能发现，此时应用卡表测量电机，若不平衡则检查电机是否故障。3）编码器损坏或松动也有可能导致变频器频繁过载报警，需观察变频器面板速度，如速度变化幅度较大则检查编码器。2.4短路故障（shortcirc）1）电机电缆或点击短路，应测量变频器输出侧确定原因。2）逆变单元输出桥故障，联系售后服务。2.5过压报警一般出现在停机时，其主要原因是减速时间太短，应检查减速时间，而制动电阻及制动单元有问题也会过压报警。2.6欠压报警欠压报警主要是因为主回路电压过低，造成这一现象的主要原因是整流桥某一路损坏或可控硅三路中有工作不正常的元件，主回路接触器损坏，也有可能导致欠压，电压检测电路发生故障也会出现欠压报警。3变频器使用中的注意事项1）变频器的工作环境温度每上升10度，则寿命减半，所以要注意环境的温度，必要时安装空调，在作者单位，所有电气室都安装了空调以保证设备正常运行。2）湿度过高，会使绝缘性降低，并发生金属腐蚀；湿度太低，会使绝缘崩溃。变频器周围湿度最好保持在45-90。对湿度大的环境的预防措施是：应用防污结构的配电柜，并在其内放置吸收剂；向配电柜内吹人干燥空气；在配电柜内安装加热器。变频器在低湿度环境下运行时，应向柜内吹干燥空气。3）在任何时候都不能将变频器的输入电源接在其输出侧，否则将造成变频器内的元器件损坏。4）停机切换都要先通过面板或端子停变频器，再停接触器。直接操作接触器通断电源会造成变频器失控或其他严重后果。5）变频器本身有风扇进行风冷散热，但在灰尘较多的恶劣环境中长时间运行后，变频器内部的元件上会挂满灰尘，若环境湿度过高，变频器就容易内部短路或误发信号。对于恶劣环境下的变频器应定期解体进行灰尘清扫。6）ACS800系列变频器采用的是直接转矩控制，直接转矩控制的实现是基于准确的电机模型。这个模型是在电机辨识运行中建立的，在建立模型的过程中，ACS800带动电机运行约1分钟，并有两种模式可选，带负载或空载（若有条件空载辨识效果最好）。变频器的控制电路记录电机在运行中的反馈，建立并优化电机的数学模型。因此，为使ACS800系列变频器发挥更好的电机控制性能，要按要求完成电机的辨识过程。7）对于变频器驱动普通电机应尽量避免长期恒转矩低速运行，否则容易造成电机发热，如需长期恒转矩低速运行则应选用变频电机。8）尽量避免变频器或其他设备的动力电缆与自身的控制电缆在长距离平行设线，因为变频器输出电压快速变化时产生的电磁干扰会对控制电路产生很强的干扰。当电机动力电缆与变频器控制电缆必须交叉走线时，安装角度必须为90度；动力电缆接地端子或控制电缆的屏蔽层必须按要求有良好的接地。9）若变频器应用于频繁启停或应用于提升负载时会有负转矩产生，需要加装制动电阻，否则会频繁故障跳闸。10）如果对变频器驱动的电机或变频器电源电缆进行绝缘测试，则必须先将电机电缆或电源电缆端子从变频器上群补拆除，再按规定的步骤进行绝缘测试。11）抗干扰问题。电机等强电系统的接地线必须通过接地汇流排可靠接地，而控制系统应该独立接地以防止干扰。为了防止强电磁干扰需要给仪表等的输入电源加装EMI滤波器等。在变频器输入侧加装EMI滤波器，可以有效减少变频器对电网的干扰，加装输入电抗器，可以提高设备的功率因数，减少谐波污染。在电机与变频器之间距离超过100m的场合，则需要在变频器侧加装交流输出电抗器，减少对外部的辐射干扰。