變頻器的維修

發布人：admin 發布時間：2018-07-23 19:37:26 3027人瀏覽

變頻器維修

變頻器維修是一項理論知識、實踐經驗與操作水平的結合的工作，其技術水平決定著變頻器的維修質量。從事變頻器維修的人員需要經常學習，了解變頻器內部的電子元器件所具備的功能和特點，開拓知識面，將新學到的知識應用于實際工作中，不斷提高維修技術水平。

常見方法

靜態測試

1、測試整流電路

找下結果，可以判定電路已出現異常，A.到變頻器內部直流電源的P端和N端，將萬用表調到電阻X10檔，紅表棒接到P，黑表棒分別依到R、S、T，正常時有幾十歐的阻值，且基本平衡。相反將黑表棒接到P端，紅表棒依次接到R、S、T，有一個接近于無窮大的阻值。將紅表棒接到N端，重復以上步驟，都應得到相同結果。如果有以阻值三相不平衡，說明整流橋有故障.B.紅表棒接P端時，電阻無窮大，可以斷定整流橋故障或啟動電阻出現故障。

2、測試逆變電路

將紅表棒接到P端，黑表棒分別接U、V、W上，應該有幾十歐的阻值，且各相阻值基本相同，反相應該為無窮大。將黑表棒N端，重復以上步驟應得到相同結果，否則可確定逆變模塊有故障。

動態測試

在靜態測試結果正常以后，才可進行動態測試，即上電試機。在上電前后必須注意以下幾點：

1、上電之前，須確認輸入電壓是否有誤，將380V電源接入220V級變頻器之中會出現炸機（炸電容、壓敏電阻、模塊等）；

2、檢查變頻器各接插口是否已正確連接，連接是否有松動，連接異常有時可能會導致變頻器出現故障，嚴重時會出炸機等情況；

3、上電后檢測故障顯示內容，并初步斷定故障及原因；

4、如未顯示故障，首先檢查參數是否有異常，并將參數復歸后，在空載（不接電機）情況下啟動變頻器，并測試U、V、W三相輸出電壓值。如出現缺相、三相不平衡等情況，則模塊或驅動板等有故障；

5、在輸出電壓正常（無缺相、三相平衡）的情況下，負載測試，盡量是滿負載測試。[1] 

故障判斷

1、整流模塊損壞

通常是由于電網電壓或內部短路引起。在排除內部短路情況下，更換整流橋。在現場處理故障時，應重點檢查用戶電網情況，如電網電壓，有無電焊機等對電網有污染的設備等。

2、逆變模塊損壞

通常是由于電機或電纜損壞及驅動電路故障引起。在修復驅動電路之后，測驅動波形良好狀態下，更換模塊。在現場服務中更換驅動板之后，須注意檢查馬達及連接電纜。在確定無任何故障下，才能運行變頻器。

3、上電無顯示

通常是由于開關電源損壞或軟充電電路損壞使直流電路無直流電引起，如啟動電阻損壞，操作面板損壞同樣會產生這種狀況。

4、顯示過電壓或欠電壓

通常由于輸入缺相，電路老化及電路板受潮引起。解決方法是找出其電壓檢測電路及檢測點，更換損壞的器件。

5、顯示過電流或接地短路

通常是由于電流檢測電路損壞。如霍爾元件、運放電路等。

6、電源與驅動板啟動顯示過電流

通常是由于驅動電路或逆變模塊損壞引起。

7、空載輸出電壓正常，帶載后顯示過載或過電流

通常是由于參數設置不當或驅動電路老化，模塊損壞引起。

技術系列

過電流保護

在變頻器維修中,過電流保護的對象主要指帶有突變性質的、電流的峰值超過了變頻器的容許值的情形.

由于逆變器的過載能力較差,所以變頻器的過電流保護是至關重要的一環,迄今為止,已發展得十分完善.

一、過電流的原因

1、工作中過電流即拖動系統在工作過程中出現過電流.其原因大致來自以下幾方面:

① 電動機遇到沖擊負載,或傳動機構出現“卡住”現象,引起電動機電流的突然增加.

② 變頻器的輸出側短路,如輸出端到電動機之間的連接線發生相互短路,或電動機內部發生短路等.

③ 變頻器自身工作的不正常,如逆變橋中同一橋臂的兩個逆變器件在不斷交替的工作過程中出現異常。例如由于環境溫度過高，或逆變器件本身老化等原因，使逆變器件的參數發生變化，導致在交替過程中，一個器件已經導通、而另一個器件卻還未來得及關斷，引起同一個橋臂的上、下兩個器件的“直通”，使直流電壓的正、負極間處于短路狀態。

2、升速時過電流 當負載的慣性較大，而升速時間又設定得太短時，意味著在升速過程中，變頻器的工作效率上升太快，電動機的同步轉速迅速上升，而電動機轉子的轉速因負載慣性較大而跟不上去，結果是升速電流太大。

3、降速中的過電流 當負載的慣性較大，而降速時間設定得太短時，也會引起過電流。因為，降速時間太短，同步轉速迅速下降，而電動機轉子因負載的慣性大，仍維持較高的轉速，這時同樣可以是轉子繞組切割磁力線的速度太大而產生過電流。

二、處理方法

1、 起動時一升速就跳閘，這是過電流十分嚴重的現象，主要檢查

① 工作機械有沒有卡住

② 負載側有沒有短路，用兆歐表檢查對地有沒有短路

③ 變頻器功率模塊有沒有損壞

④ 電動機的起動轉矩過小，拖動系統轉不起來

2、 起動時不馬上跳閘，而在運行過程中跳閘，主要檢查

① 升速時間設定太短，加長加速時間

② 減速時間設定太短，加長減速時間

③ 轉矩補償(U/F比)設定太大，引起低頻時空載電流過大

④ 電子熱繼電器整定不當，動作電流設定得太小，引起變頻器誤動作

電壓保護

1、 過電壓保護

產生過電壓的原因及處理方法：

① 電源電壓太高

② 降速時間太短

③ 降速過程中，再生制動的放電單元工作不理想，來不及放電，請增加外接制動電阻和制動單元

④ 請檢查放電回路有沒有發生故障，實際并不放電；對于小功率的變頻器很有放電電阻損壞

2、 欠電壓保護

產生欠電壓的原因及處理方法：

① 電源電壓太低

② 電源缺相；

③ 整流橋故障：如果六個整流二極管中有部分因損壞而短路，整流后的電壓將下降，對于整流器件和晶閘管的損壞，應注意檢查，及時更換。

逆變器件的介紹：

1.SCR和GTO晶閘管

⑴普通晶閘管SCR 曾稱可控硅，它有三個極：陽極，陰極和門極。

SCR的工作特點是，當在門極與陰極間加一個不大的正向電壓（G為+，K為—）時，SCR即導通，負載Rl中就有電流流過。導通后，即使取消門極電壓，SCR仍保持導通狀態。只有當陽極電路的電壓為0或負值時，SCR才關斷。所以，只需要用一個脈沖信號，就可以控制其導通了，故它常用于可控整流。

作為一種無觸點的半導體開關器件，其允許反復導通和關斷的次數幾乎是無限的，并且導通的控制也十分方便。這是一般的“通-斷開關”所望塵莫及的，從而使實現異步電動機的變頻調速取得了突破。但由于變頻器的逆變電路是在直流電壓下工作的，而SCR在直流電壓下又不能自行關斷，因此，要實現逆變，還必須增加輔助器件和相應的電路來幫助它關斷。所以，盡管當時的變頻調速裝置在個別領域（如風機和泵類負載）已經能夠實用，但未能進入大范圍的普及應用階段。

⑵門極關斷（GTO）晶閘管 SCR在一段時間內，幾乎是能夠承受高電壓和大電流的唯一半導體器件。因此，針對SCR的缺點，人們很自然地把努力方向引向了如何使晶閘管具有關斷能力這一點上，并因此而開發出了門極關斷晶閘管。

GTO晶閘管的基本結構和SCR類似，它的三個極也是：陽極（A）、陰極（K）和門極（G）。其圖行符號也和SCR相似，只是在門極上加一短線，以示區別。

GTO晶閘管的基本電路和工作特點是：

①在門極G上加正電壓或正脈沖（開關S和至位置1）GTO晶閘管即導通。其后，即使撤消控制信號（開關回到位置0），GTO晶閘管仍保持導通?？梢?，GTO晶閘管的導通過程和SCR的導通過程完全相同。

②如在G、K間加入反向電壓或較強的反向脈沖（開關和至位置2），可使GTO晶閘管關斷?！∮肎TO晶閘管作為逆變器件取得了較為滿意的結果，但其關斷控制較易失敗，故仍較復雜，工作頻率也不夠高。而幾乎是與此同時，大功率管（GTR）迅速發展了起來，使GTO晶閘管相形見絀。因此，在大量的中小容量變頻器中，GTO晶閘管已基本不用。但其工作電流大，故在大容量變頻器中，仍居主要地位。

逆變器件的介紹：上次我們向大家介紹了普通晶閘管（SCR）和門極關斷晶閘管（GTO），最重要是讓大家了解變頻器中逆變器件是如何工作的，它們起到什么作用！接下來我們講：大功率晶體管（GTR）-大功率晶體管，也叫雙極結型晶體管（BJT）。

1、 變頻器用的GTR一般都是（復合管）模塊，其內部有三個極分別是集電極C、發射極E和基極B。根據變頻器的工作特點，在晶體管旁還并聯了一個反向連接的續流二極管。又根據逆變橋的特點，常做成雙管模塊，甚至可以做成6管模塊。

2、 工作時狀態 和普通晶體管一樣，GTR也是一種放大器件，具有三種基本的工作狀態：

⑴放大狀態 起基本工作特點是集電極電流Ic的大小隨基極電流Ib而變　 Ic=βIb 　式中β------GTR的電流放大倍數。

GTR處于放大狀態時，其耗散功率Pc較大。設Uc=200V，Rc=10Ω，β=50，Ib=200mA（0.2A）　計算如下：Ic= βIb=50*0.2A=10A 　 Uce=Uc-IcRc=(200-10*10)V=100V 　 Pc=UceIc=100*10W=1000W=1KW ?、骑柡蜖顟B Ib增大時，Ic隨之而增大的狀態要受到歐姆定律的制約。當　βIb>Uc/Rc　 時，Ic=βIb的關系便不能再維持了，這時，GTR開始進入“飽和"狀態。而當　Ic的大小幾乎完全由歐姆定律決定，即 Ics≈Uc/Rc 　時，GTR便處于深度飽和狀態（Ics 為飽和電流）。這時，GTR的飽和壓降Uces約 為1-5V。

GTR處于飽和狀態時的功耗是很小的。上例中，設Uces=2V，則　 Ics=Uc/Rc=200/10A=20A 　 Pc=UcesIcs=2*20W=40W

可見，與放大狀態相比，相差甚遠。

⑶截止狀態 即關斷狀態。這是基極電流Ib≤0的結果。

在截止狀態，GTR只有很微弱的漏電流流過，因此，其功耗是微不足道的。

GTR在逆變電路中是用來作為開關器件的，工作過程中，總是在飽和狀態間進行交替。所以，逆變用的GTR的額定功耗通常是很小的。而如上述，如果GTR處于放大狀態，其功耗將增大達百倍以上。所以，逆變電路中的GTR是不允許在放大狀態下小作停留的。

3.主要參數

⑴在截止狀態時

①擊穿電壓Uceo和Ucex：能使集電極C和發射極E之間擊穿的最小電壓?；鶚OB開路是用　Uceo表示，B、E間接入反向偏壓時用Ucex 表示。在大多數情況下，這兩個數據是相等的。

②漏電流Iceo 和 Icex：截止狀態下，從C極流向E極的電流。B極開路時為 Iceo，B、E間反偏時為 Icex。

⑵在飽和狀態時

① 集電極最大電流Icm：GTR飽和導通是的最大允許電流。

② 飽和壓降Uces：當GTR飽和導通時，C、E間的電壓降。

⑶在開關過程中

① 開通時間Ton：從B極通入正向信號電流時起，到集電極電流上升到0.9 Ics 所需要的時間。

② 關斷時間Toff：從基極電流撤消時起，至Ic下降至0.1 Ics 所需的時間

開通時間和關斷時間將直接影響到SPWM調制是的載波頻率。通常，使用GTR做逆變管時的載波頻率底于2KHz。

4.變頻器用GTR的選用

⑴Uceo 通常按電源線電壓U峰值的2倍來選擇。

Uceo≥2廠2U 　在電源電壓為380V的變頻器中，應有 Uceo≥2廠2U*380V=1074.8V，故選用 Uceo=1200V的GTR是適宜的。

⑵Icm 按額定電流In峰值的2倍來選擇　 Icm≥2廠2 In 　 GTR是用電流信號進行驅動的，所需驅動功率較大，故基極驅動系統比較復雜，并使工作頻率難以提高，這是其不足之處。 今天我告訴大家的是MOSFET以及IGBT

1、 功率場效應晶體管（POWER MOSFET） 它的3個極分別是源極S、漏極D和柵極G

其工作特點是，G、S間的控制信號是電壓信號Ugs。改變Ugs的大小，主電路的漏極電流Id也跟著改變。由于G、S間的輸入阻抗很大，故控制電流幾乎為0，所需驅動功率很小。和GTR相比，其驅動系統比較簡單，工作頻率也比較高。此外，MOSFET還具有熱穩定性好、安全工作區大 等優點。

但是，功率場效應晶體管在提高擊穿電壓和增大電流方面進展較慢，故在變頻器中的應用尚不能居主導地位。

2、 絕緣柵雙極晶體管（IGBT） IGBT是MOSFET和GTR相結合的產物，是柵極為絕緣柵結構（MOS結構）的晶體管，它的三個極分別是集電極C、發射極E和柵極G。

工作特點是，控制部分與場效應晶體管相同，控制信號為電壓信號Uge,輸入阻抗很高，柵極電流I≈0，故驅動功率很小。而起主電路部分則與GTR相同，工作電流為集電極電流I。

至今，IGBT的擊穿電壓也已做到1200V，集電極最大飽和電流已超過1500A，由IGBT作為逆變器件的變頻器容量已達到250KVA以上。

此外，其工作頻率可達20KHZ。由IGBT作為逆變器件的變頻器的載波頻率一般都在10KHZ以上，故電動機的電源波形比較平滑，基本無電磁噪聲。

在變頻器工作時，流過變頻器的電流是很大的, 變頻器產生的熱量也是非常大的，不能忽視其發熱所產生的影響

通常，變頻器安裝在控制柜中。我們要了解一臺變頻器的發熱量大概是多少. 可以用以下公式估算: 　 發熱量的近似值= 變頻器容量（KW）×55 [W]

在這里, 如果變頻器容量是以恒轉矩負載為準的 (過流能力150% * 60s)

如果變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器, 并且也在柜子里面, 這時發熱量會更大一些。 電抗器安裝在變頻器側面或測上方比較好。

這時可以用估算: 變頻器容量（KW）×60 [W]

因為各變頻器廠家的硬件都差不多, 所以上式可以針對各品牌的產品.

注意： 如果有制動電阻的話，因為制動電阻的散熱量很大， 因此最好安裝位置最好和變頻器隔離開， 如裝在柜子上面或旁邊等。

那么, 怎樣才能降低控制柜內的發熱量呢?

當變頻器安裝在控制機柜中時，要考慮變頻器發熱值的問題。

根據機柜內產生熱量值的增加，要適當地增加機柜的尺寸。因此，要使控制機柜的尺寸盡量減小，就必須要使機柜中產生的熱量值盡可能地減少。

如果在變頻器安裝時，把變頻器的散熱器部分放到控制機柜的外面，將會使變頻器有70%的發熱量釋放到控制機柜的外面。由于大容量變頻器有很大的發熱量，所以對大容量變頻器更加有效。

還可以用隔離板把本體和散熱器隔開, 使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好?！∽⒁猓鹤冾l器散熱設計中都是以垂直安裝為基礎的，橫著放散熱會變差的!

冷卻風扇

一般功率稍微大一點的變頻器， 都帶有冷卻風扇。同時，也建議在控制柜上出風口安裝冷卻風扇。進風口要加濾網以防止灰塵進入控制柜。 注意控制柜和變頻器上的風扇都是要的，不能誰替代誰。

其他關于散熱的問題

在海拔高于1000m的地方，因為空氣密度降低，因此應加大柜子的冷卻風量以改善冷卻效果。理論上變頻器也應考慮降容，1000m每-5%。但由于實際上因為設計上變頻器的負載能力和散熱能力一般比實際使用的要大， 所以也要看具體應用。 比方說在1500m的地方，但是周期性負載，如電梯，就不必要降容。

2。 開關頻率：變頻器的發熱主要來自于IGBT， IGBT的發熱又集中在開和關的瞬間。 因此開關頻率高時自然變頻器的發熱量就變大了。 有的廠家宣稱降低開關頻率可以擴容， 就是這個道理。

基礎知識

技術發展

直流電動拖動和交流電動機拖動先后生于19世紀，距今已有100多年的歷史，并已成為動力機械的主要驅動裝置。由于當時的技術問題，在很長的一個時間內，需要進行調速控制的拖動系統中則基本上采用的是直流電動機。

直流電動機存在以下缺點是由于結構上的原因：

1、由于直流電動機存在換向火花，難以應用于存在易燃易爆氣體的惡劣環境;

2、需要定期更換電刷和換向器，維護保養困難，壽命較短;

3、結構復雜，難以制造大容量、高轉速和高電壓的直流電動機。

而與直流電動機相比，交流電動機則具有以下優點：

1、不存在換向火花，可以應用于存在易燃易火暴氣體的惡劣環境;

2、容易制造出大容量、高轉速和高電壓的交流電動機;

3、結構堅固，工作可靠，易于維護保養。

就是因為這樣，限制了交流高速系統的推廣應用。經過20世紀70年代中期的第二次石油危機之后和電子技術的發展，交流高速系統的變頻器技術得到了高速的發展。

開關電源

開關電源電路提供變頻器的整機控制用電，是變頻器正常工作的先決條件。變頻器應用的開關電源電路，為直一交一直型的逆變電路，是一種電壓和功率的變換器，將直流電壓和功率轉換為脈沖電壓，再整流成為另一種直流電壓。輸人、輸出電壓由開關變壓器相隔離，開關變壓器起到功率傳遞、電壓/電流變換的作用。開關變壓器為降壓變壓器。開關電源的特點如下：

1)開關電源的振蕩和調壓方式是利用改變脈沖寬度或周期來調整輸出電壓的，稱為時間比例控制，又分為PWM(調寬)和PFM(調頻)兩種控制方式。

2)從電路的能量轉換特性看，可分為正激和反激兩種工作方式。開關管飽和導通時， 二次繞組連接的整流器受反偏壓而截止，開關變壓器的一次繞組流入電流而儲能〈電磁轉換）。開關管截止時，二次繞組經負載電路釋放電能（磁電轉換)。正激方式則與此相反， 實際應用不多。

3)從開關變壓器的一次電路結構來看，有分立元件構成的和集成振蕩芯片構成的兩種電路形式。因而從振蕩信號的來源看，又分為自激（分立零件）和他激式（IC電路）開關電源。兩種電路結構都有應用。 　4)開關管有采用雙極型器件和采用場效應晶體管的。

5)小功率變頻器采用單端正激式電路，大、中功率變頻器常采用雙端正激式電路。一般變頻器的開關電源，常提供以下幾種電壓輸出：CPU及附屬電路、控制電路、操作顯示面板的+5V供電；電流、電壓、溫度等故障檢測電路、控制電路的±15V供電；控制端子、工作繼電器線圈的24V供電。四路相互隔離的約為22V的驅動電路的供電，該四路供電往往又經穩壓電路處理成+15V、 -7.5V的正、負電源供驅動電路，為IGBT逆變輸出電路提供激勵電流。

任何電子設備，電源電路的故障率總是相當高的一因其要提供整機的電源供應，負擔最重。變頻器的開關電源電路，形式上比較單一，結構上也比較簡單。但是簡單電路也可能會產生疑難故障。開關電源的檢修不像線性電源那么直觀，電路的任一個小環節一振蕩、穩壓、保護、負載等出現異常，都會使電路出現各種各樣的故障現象。

上電后無反應，操作顯示面板無顯示，變頻器好像沒通電一樣。測量控制端子的控制電壓和10V頻率調整電壓都為0，測量變頻器主接線端子電阻正常，那么大致上可以斷定問題是出在開關電源電路了。

過熱保護

主要有以下幾點：

⑴風扇運轉保護 變頻器的內裝風扇是箱體內部散熱的主要手段，它將保證控制電路的正常工作。所以，如果風扇運轉不正常，應立即進行保護；

⑵逆變模塊散熱板的過熱保護 逆變模塊是變頻器內發生熱量的主要部件，也是變頻器中最重要而又最脆弱的部件。所以，各變頻器都在散熱板上配置了過熱保護器件；

⑶制動電阻過熱保護 制動電阻的標稱功率是按短時運行選定的。所以，一旦通電時間過長，就會過熱。這時，應暫停使用，待冷卻后再用?；蜻x用較大一點功率電阻；

⑷冷卻風道的入口和出口不得堵塞，環境溫度也可能高于變頻器的允許值。如果還有問題，你可以打電話給我們。

在VVVF的實施，有兩種基本的調制方法：

1.脈幅調制 （PAM） 逆變器所得交流電壓的振幅值等于直流電壓值（Um=Ud)。因此，實現變頻也是變壓的最容易想到的方法，便是在調節頻率的同時，也調節直流電壓；

這種方法的特點是，變頻器在改變輸出頻率的同時，也改變了電壓的振幅值，故稱為脈幅調制，常用PAM(Pulse Amplitude Modulation)表示。 PAM需要同時調節兩部分：整流部分和逆變部分，兩者之間還必須滿足Ku和Kf間的一定的關系，故其控制電路比較復雜。

2.脈寬調制（PWM） 把每半個周期內，輸出電壓的波形分割成若干個脈沖波，每個脈沖的寬度為T1，每兩個脈沖間的間隔寬度為T2，那么脈沖的占空比Υ=T1/（T1+T2）。

這時，電壓的平均值和占空比成正比，所以在調節頻率時，不改變直流電壓的幅值，而是改變輸出電壓脈沖的占空比，也同樣可以實現變頻也變壓的效果。當電壓周期增大（頻率降低），電壓脈沖的幅值不變，而占空比在減小，故平均電壓降低。

此法的特點是，變頻器在改變輸出頻率的同時，也改變輸出電壓的脈沖占空比（幅值不變）故稱為脈寬調制，常用PWM(Pulse width modulation)表示。

PWM只須控制逆變電路便可實現，與PAM相比，控制電路簡化了許多。

不論是PAM，還是PWM，其輸出電壓和電流的波形都是非正玄波，具有許多高次諧波成分。為了使輸出電流的波形接近與正玄波，又提出了正玄波脈寬調制的方式。下次接著講SPWM 各位朋友大家好，今天我要為大家講的是：正弦波脈寬調制(SPWM)

1、QPWM的概念 在進行脈寬調制時，使脈沖系列的占空比按正弦規律來安排。當正弦值為最大值時，脈沖的寬度也最大，而脈沖間的間隔則最小，反之，當正弦值較小時，脈沖的寬度也小，而脈沖間的間隔則較大，這樣的電壓脈沖系列可以使負載電流中的高次諧波成分大為減小，稱為正弦波脈寬調制。

SPWM脈沖系列中，各脈沖的寬度以及相互間的間隔寬度是由正弦波(基準波或調制波)和等腰三角波(載波)的交點來決定的。具體方法如后所述。

2、單極性SPWM法　 (1)調制波和載波：曲線①是正弦調制波，其周期決定于需要的調頻比kf，振幅值決定于ku,曲線②是采用等腰三角波的載波，其周期決定于載波頻率，振幅不變，等于ku=1時正弦調制波的振幅值，每半周期內所有三角波的極性均相同(即單極性)?！?調制波和載波的交點，決定了SPWM脈沖系列的寬度和脈沖音的間隔寬度，每半周期內的脈沖系列也是單極性的?！?(2)單極性調制的工作特點：每半個周期內，逆變橋同一橋臂的兩個逆變器件中，只有一個器件按脈沖系列的規律時通時通時斷地工作，另一個完全截止；而在另半個周期內，兩個器件的工況正好相反，流經負載ZL的便是正、負交替的交變電流。

3、雙極性SPWM法

(1)調制波和載波：調制波仍為正弦波，其周期決定于kf，振幅決定于ku,中曲線①，載波為雙極性的等腰三角波，其周期決定于載波頻率，振幅不變，與ku=1時正弦波的振幅值相等。

調制波與載波的交點決定了逆變橋輸出相電壓的脈沖系列，此脈沖系列也是雙極性的，但是，由相電壓合成為線電壓(uab=ua-ub;ubc=ub-uc;uca=uc-ua)時，所得到的線電壓脈沖系列卻是單極性的。

(2)雙極性調制的工作特點：逆變橋在工作時，同一橋臂的兩個逆變器件總是按相電壓脈沖系列的規律交替地導通和關斷，毫不停息，而流過負載ZL的是按線電壓規律變化的交變電流。

4、實施SPWM的基本要求

(1)必須實時地計算調制波(正弦波)和載波(三角波)的所有交點的時間坐標，根據計算結果，有序地向逆變橋中各逆變器件發出“通”和“斷”的動作指令。

(2)調節頻率時，一方面，調制波與載波的周期要同時改變(改變的規律本文不作介紹)；另一方面，調制波的振幅要隨頻率而變，而載波的振幅則不變，所以，每次調節后，所膠點的時間坐標都 必須重新計算?！?要滿足上述要求，只有在計算機技術取得長足進步的20世紀80年代才有可能，同時，又由于大規模集成電路的飛速發展，迄今，已經有能夠產生滿足要求的SPWM波形的專用集成電路了。 西門子420變頻器PID調試：總結在變頻器page5-13.14詳細講解在說明書page10-84.85..86.87.88.89.90.91.92.93.94 　重要幾個參數為1.P0004改為22. page10-6

2.P2200改為1 允許PID控制器投入

3. P2257 PID設定值的斜坡上升時間

p2258 PID設定值的斜坡下降時間

P2261 PID設定值的濾波時間常數

P2264 PID反饋信號

P2265 PID反饋濾波時間常數

P2267 PID反饋信號的上限值

P2268 PID反饋信號的下限值

P2269 PID反饋信號的增益

P2270 PID傳感器的反饋型式

P2280 PID比例增益系數

P2285 PID積分時間

P2291 PID輸出上限

P2292 PID輸出下限

P2293 PID限幅值的斜坡上升/下降時間 噪聲與振動及其對策

采用變頻器調速，將產生噪聲和振動，這是變頻器輸出波形中含有高次諧波分量所產生的影響。隨著運轉頻率的變化，基波分量、高次諧波分量都在大范圍內變化，很可能引起與電動機的各個部分產生諧振等?！≡肼晢栴}及對策

（1）用變頻器傳動電動機時，由于輸出電壓電流中含有高次諧波分量，氣隙的高次諧波磁通增加，故噪聲增大。電磁噪聲由以下特征：由于變頻器輸出中的低次諧波分量與轉子固有機械頻率諧振，則轉子固有頻率附近的噪聲增大。變頻器輸出中的高次諧波分量與鐵心機殼軸承架等諧振，在這些部件的各自固有頻率附近處的噪聲增大。

變頻器傳動電動機產生的噪聲特別是刺耳的噪聲與PWM控制的開關頻率有關，尤其在低頻區更為顯著。一般采用以下措施平抑和減小噪聲：在變頻器輸出側連接交流電抗器。如果電磁轉矩有余量，可將U / f定小些。采用特殊電動機在較低頻的噪聲音量較嚴重時，要檢查與軸系統（含負載）固有頻率的諧振。

（2）振動問題及對策　變頻器工作時，輸出波形中的高次諧波引起的磁場對許多機械部件產生電磁策動力，策動力的頻率總能與這些機械部件的固有頻率相近或重合，造成電磁原因導致的振動。對振動影響大的高次諧波主要是較低次的諧波分量，在PAM方式和方波PWM方式時有較大的影響。但采用正弦波PWM方式時，低次的諧波分量小，影響變小。

減弱或消除振動的方法，可以在變頻器輸出側接入交流電抗器以吸收變頻器輸出電流中的高次諧波電流成分。使用PAM方式或方波PWM方式變頻器時，可改用正弦波PWM方式變頻器，以減小脈動轉矩。從電動機與負載相連而成的機械系統，為防止振動，必須使整個系統不與電動機產生的電磁力諧波?！∝撦d匹配及對策　生產機械的種類繁多，性能和工藝要求各異，其轉矩特性不同，因此應用變頻器前首先要搞清電動機所帶負載的性質，即負載特性，然后再選擇變頻器和電動機。負載有三種類型：恒轉矩負載、風機泵類負載和恒功率負載。不同的負載類型，應選不同類型的變頻器。

（3）恒轉矩負載　恒轉矩負載又分為摩擦類負載和位能式負載?！∧Σ令愗撦d的起動轉矩一般要求額定轉矩的150%左右，制動轉矩一般要求額定轉矩的100%左右，所以變頻器應選擇具有恒定轉矩特性，而且起動和制動轉矩都比較大，過載時間和過載能力大的變頻器，如FR-A540系列?！∥荒茇撦d一般要求大的起動轉矩和能量回饋功能，能夠快速實現正反轉，變頻器應選擇具有四象限運行能力的變頻器，如FR-A241系列。

（4）風機泵類負載　風機泵類負載是典型的平方轉矩負載，低速下負載非常小，并與轉速平方成正比，通用變頻器與標準電動機的組合最合適。這類負載對變頻器的性能要求不高，只要求經濟性和可靠性，所以選擇具有U/f=const控制模式的變頻器即可，如FR-A540(L)。如果將變頻器輸出頻率提高到工頻以上時，功率急劇增加，有時超過電動機變頻器的容量，導致電動機過熱或不能運轉，故對這類負載轉矩，不要輕易將頻率提高到工頻以上。

（5）恒功率負載　恒功率負載指轉矩與轉速成反比，但功率保持恒定的負載，如卷取機、機床等。對恒功率特性的負載配用變頻器時，應注意的問題：在工頻以上頻率范圍內變頻器輸出電壓為定值控制，，所以電動機產生的轉矩為恒功率特性，使用標準電動機與通用變頻器的組合沒有問題。而在工頻以下頻率范圍內為U/f定值控制，電動機產生的轉矩與負載轉矩又相反傾向，標準電動機與通用變頻器的組合難以適應，因此要專門設計。

發熱問題及對策

變頻器發熱是由于內部的損耗而產生的，以主電路為主，約占98%，控制電路占2%。為保證變頻器正?？煽窟\行，必須對變頻器進行散熱。主要方法有：

（1） 采用風扇散熱：變頻器的內裝風扇可將變頻器箱體內部散熱帶走。

（2） 環境溫度：變頻器是電子裝置，內含電子元件機電解電容等，所以溫度對其壽命影響較大。通用變頻器的環境運行溫度一般要求－10℃~+50℃，如果能降低變頻器運行溫度，就延長了變頻器的使用壽命，性能也穩定。我們一直忙于變頻器的保養。變頻器保養有以下優點：⑴可以延長變頻器的使用期⑵電器方面我們可以說減少維修率⑶也可以體現公司的管理，公司的形象！我司保養的具體方案如下：1、 變頻器須解體，查看內部是否有異?，F象.（如：鏍絲松動、焊錫脫落、器件松動、器件燒焦、燒煳現象。）　2、 檢查變頻器內部易老化器件，如：風扇，功率器件，功率電容，及印板老化現象?！?、 清理變頻器內部粉塵，油污，腐蝕性及導體雜質。對主要印板如：主控板，驅動板，開關電源板。采用全新品進口電子清潔劑進行噴洗，去除其老化層及導電物質?！?、 對變頻器主要控制部分進行先進的加膜處理。起到防塵，防老化，防導電物質，防水，及腐蝕性物質。

故障案例

(1) AEG Multiverter122/150-400變頻器在啟動時直流回路過壓跳閘

這臺變頻器并非每次啟動都會過壓跳閘。檢查時發現變頻器在上電但沒有合閘信號時，直流回路電壓即達360V，該型變頻器直流回路的正極串接1臺接觸器，在有合閘信號時經過預充電過程后吸合，故懷疑預充電回路IGBT性能不良，斷開預充電回路IGBT，情況依舊。用萬用表檢查變頻器輸出端時其對地阻值很小，查至現場發現電機接線盒被水淋濕，干燥處理后，變頻器工作正常。

由于電機接線盒被水淋濕,直流回路負極的對地漏電流經接線盒及變頻器逆變器中的續流二極管給直流回路的電容充電，這種情況合閘通常理解應該為過流跳閘而實際為過壓跳閘。本人認為，啟動時變頻器輸出電壓和頻率是逐漸上升的，電機被水淋濕后，會造成輸出電流的變化率很高，從而引起直流回路過壓。

(2) 控制輥道電機的AEG Maxiverter-170/380變頻器出現速度反饋值大于速度設定值經觀察發現:

a) 在軋鋼過程中不存在這種情況，當鋼離開輥道后，才出現這種情況;

b) 當速度反饋值大于速度設定值時，直流回路電壓為額定電壓的125%，超過115%的極限設定值;

c) 變頻器的進線電壓已超過上限;

在軋鋼過程中，該變頻器控制的輥道電機將升速，當鋼離開輥道后輥道電機速度降至原來的速度，因這臺變頻器未裝設制動裝置，減速時是通過電壓調節器限制制動電流以保持直流回路電壓不超過115%的極限設定值(缺省值)，因進線電壓過高，直流回路電壓超過了設定的極限值，在減速時電壓調節器起作用，造成制動電流很小，電機轉速降不下來，而在軋鋼時，電網的負載加重，直流回路電壓低于115%的極限設定值，制動功能恢復正常。在當時無法降低電網電壓的情況下，將直流回路電壓極限設定值增至127% 后，變頻器工作正常。在停產檢修時，我們根據電網的情況改變了變壓器的檔位，使變頻器的進線電壓在允許的范圍內，此后變頻器工作正常。

(3) AEG Multiverter22/27-400變頻器上電后，操作面板上的液晶顯示屏顯示正常，但ready指示燈不亮，變頻器不能合閘

查看變頻器菜單中的故障記錄時未發現有故障，而對操作面板上各按鍵的操作在事件記錄中則有記錄。檢查變頻器內A10主板、A22電源板上的LED指示燈均正常，用試電筆測變頻器的進線電源，發現有一相顯示不正常，用萬用表測量三相結果為:Vab=390V，Vac=190V，Vbc=190V。經檢查系進線端子排處接觸不良。

ready指示燈是變頻器內各種狀態信息的綜合反映，當它不亮時可提示維護人員注意變頻器尚未就緒 。此時在進線電源不正常時變頻器的故障記錄中未能反映未就緒的原因，可能與電路的設計有關。

(4) 調試過程中變頻器啟動后即過流跳閘

變頻器供貨方與被控設備的供貨方因溝通上的原因，在容量上不匹配(電機功率為30kW)。將變頻器的控制模式選為矢量控制，在輸入電機參數時，變頻器自動將電機的額定電流60A限定在45A，電機銘牌上無功率因數的大小，按變頻器手冊的要求，將其設定為0，在作自動辨識(P088=1)后啟動電機時，變頻器過流跳閘?？紤]到匹配上的原因，將控制模式改為V/F控制，情況依舊。后檢查電機參數時，發現功率因數為1.1，將其改為0.85后，變頻器工作正常。

因容量不匹配，變頻器依據輸入的電機參數進行計算時會產生不正確的結果，在遇到這種情況而暫時無法解決匹配問題時，一定要在自動辨識后檢查是否存在不合適的參數。

(5) 6SE70系列變頻器的PMU面板液晶顯示屏上顯示字母“E”

出現這種情況時，變頻器不能工作，按P鍵及重新停送電均無效，查操作手冊又無相關的介紹，在檢查外接DC24V電源時，發現電壓較低，解決后，變頻器工作正常。

變頻器操作手冊上的故障對策表中介紹的皆為較常見的故障，在出現未涉及的一些的代碼時應對變頻器作全面檢查。

(6) MM420/MM440變頻器的AOP面板僅能存儲一組參數

變頻器選型手冊中介紹AOP面板中能存儲10組參數，但在用AOP面板作第二臺變頻器參數的備份時，顯“存儲容量不足”。解決辦法如下:

a) 在菜單中選擇“語言”項;

b) 在“語言”項中選擇一種不使用的語言;

c) 按Fn+Δ鍵選擇刪除，經提示后按P鍵確認;

這樣，AOP面板就可存儲10組參數。造成這種現象的原因可能是設計時AOP面板中的內存不夠。

(7) ABB ACS600變頻器在運行時直流回路過壓跳閘

該變頻器配置有制動斬波器和制動電阻，但外方調試人員在調試時將電壓控制器選擇為ON而未使用制動斬波器和制動電阻。在直流回路過壓跳閘后將斬波器和制動電阻投入，結果跳閘更加頻繁。變頻器操作手冊上對直流回路過壓原因的解釋通常有2點:

a) 進線電壓過高;

b) 減速時間太短;

因該變頻器已投入運行2個月，且跳閘時進線電壓在允許的范圍之內，其它變頻器工作正常，結合以前處理變頻器故障時對直流回路過壓的認識，認為在使用電壓控制器調節回饋電流防止直流回路過壓的情況下，負載電流的變化率過大是引起過壓的一個重要原因，到現場查看被控設備時，發現有一塊物料卡在傳送帶的間隙中，清除后，變頻器工作正常。拆開變頻器外殼檢查，發現制動斬波器上設有三檔進線電壓選擇裝置(400V、500V、690V)以適應不同的進線電壓，其中短接環插在690V檔上，這樣就造成制動斬波器和制動電阻投入工作的門檻值過高而在進線電壓為400V的ACS600變頻器中未起作用，將短接環移至400V檔，通過減少減速時間試驗，制動斬波器和制動電阻工作正常。

5例變頻器故障處理過程 (1) 變頻器驅動電機抖動 在接修一臺安川616PC5-5.5kW變頻器時,客戶送修時標明電機行抖動,此時第一反應是輸出電壓不平衡.在檢查功率器件后發現無損壞,給變頻器通電顯示正常,運行變頻器，測量三相輸出電壓確實不平衡，測試六路數出波形，發現W相下橋波形不正常，依次測量該路電阻，二極管，光耦。發現提供反壓的一二極管擊穿，更換后，重新上電運行，三相輸出電壓平衡，修復。 (2) 變頻器頻率上不去 在接修一臺普傳220V，單相，1.5kW變頻器時，客戶標明頻率上不去，只能上到20Hz，此時第一想到的是有可能參數設置不當，依次檢查參數，發現最高頻率，上限頻率都為60Hz，可見不是參數問題，又懷疑是頻率給定方式不對，后改成面板給定頻率，變頻器最高可運行到60Hz，由此看來，問提出在模擬量輸入電路上，檢查此電路時，發現一貼片電容損壞，更換后，變頻器正常。 (3) 變頻器跳過流 在接修一臺臺安N2系列，400V，3.7kW變頻器時，客戶標明在起動時顯示過電流。在檢查模塊確認完好后，給變頻器通電，在不帶電機的情況下，啟動一瞬間顯示OC2，首先想到的是電流檢測電路損壞，依次更換檢測電路，發現故障依然無法消除。于是擴大檢測范圍，檢查驅動電路，在檢查驅動波形時發現有一路波形不正常，檢查其周邊器件，發現一貼片電容有短路，更換后，變頻器運行良好。 (4) 變頻器整流橋二次損壞 在接修一臺LG SV030IH-4變頻器時，檢查時發現整流橋損壞，無其它不良之處，更換后，帶負載運行良好。不到一個月，客戶再次拿來。檢查時發現整流橋再次損壞，此時懷疑變頻器某處絕緣不好，單獨檢查電容，正常。單獨檢查逆變模塊，無不良癥狀，檢查各個端子與地之間也未發現絕緣不良問題，再仔細檢查，發現直流母線回路端子P-P1與N之間的塑料絕緣端子有炭化跡象，拆開端子查看，果然發現端子碳化已相當嚴重，從安全角度考慮，更換損壞端子，變頻器恢復正常運行，正常運行已有半年多。 (5) 變頻器小電容炸裂 在接修一臺三肯SVF7.5kW變頻器時，檢測時發現逆變模塊損壞，更換模塊后，變頻器正常運行。由于該臺機器運行環境較差，機器內部灰塵堆積嚴重，且該臺機器使用年限較長，決定對它進行除塵及更換老化器件的維護。以提高其使用壽命，器件更換后，給變頻器通電，上電一瞬間，只聽“砰”的一聲響動，并伴隨飛出許多碎屑，斷開電源，發現C14電解電容炸裂，此刻想到的是有可能電容裝反，于是根據其標識再裝一次，再次上電，電容又一次炸裂。于是進一步檢查其線路，發現線路與電容標識無法對上，于是將錯就錯，把電容裝反，再次上電，運行正常。這一點在后來送修的相同的機器得以證實。

1)變頻器充電起動電路故障 通用變頻器一般為電壓型變頻器，采用交—直—交工作方式，即是輸入為交流電源，交流電壓三相整流橋整流后變為直流電壓，然后直流電壓經三相橋式逆變電路變換為調壓調頻的三相交流電輸出到負載。當變頻器剛上電時，由于直流側的平波電容容量非常大，充電電流很大，通常采用一個起動電阻來限制充電電流，常見的變頻起動兩種電路，如圖 1所示。充電完成后，控制電路通過繼電器的觸點或晶閘管將電阻短路，起動電路故障一般表現為起動電阻燒壞，變頻器報警顯示為直流母線電壓故障，一般設計者在設計變頻器的起動電路時，為了減少變頻器的體積選擇起動電阻，都選擇小一些，電阻值在10～50Ω，功率為10～50W。 當變頻器的交流輸入電源頻繁通時，或者旁路接觸器的觸點接觸不良時，以及旁路晶閘管的導通阻值變大時，都會導致起動電阻燒壞。如遇此情況，可購買同規格的電阻換之，同時必須找出引出電阻燒壞的原因。如果故障是由輸入側電源頻率開合引起的，必須消除這種現象才能將變頻器投入使用；如果故障是由旁路繼電器觸點或旁路晶閘管引起，則必須更換這些器件。 2)變頻器無故障顯示，但不能高速運行 我廠一臺變頻器狀態正常，但調不到高速運行，經檢查，變頻器并無故障，參數設置正確，調速輸入信號正常，上電運行時測試出現變頻器直流母線電壓只有 450V左右，正常值為580～600V，再測輸入側，發現缺了一相，故障原因是輸入側的一個空氣開關的一相接觸不良造成的，為什么變頻器輸入缺相不報警仍能在低頻段工作呢?實際上變頻器缺一相輸入時，是可以工作的，多數變頻器的母線電壓下限為400V，即是當直流母線電壓降至400V以下時，變頻器才報告直流母線低電壓故障。當兩相輸入時，直流母線電壓為380*1.2=452V400V。當變頻器不運行時，由于平波電容的作用，直流電壓也可達到正常值，新型的變頻器都是采用PWM控制技術，調壓調頻的工作在逆變橋完成，所以在低頻段輸入缺相仍可以正常工作，但因為輸入電壓低輸出電壓低，造成異步電機轉矩低，頻率上不去。 3)變頻器顯示過流 出現這種故障顯示時，首先檢查加速時間參數是否太短，力矩提升參數是否太大，然后檢查負載是否太重。如果無這些現象，可以斷開輸出側的電流互感器和直流側的霍爾電流檢測點，復位后運行，看是否出現過流現象，如果出現的話，很可能是 1PM模塊出現故障，因為1PM模塊內含有過壓過流、欠壓、過載、過熱、缺相、短路等保護功能，而這些故障信號都是經模塊控制引腳的輸出Fn引腳傳送到微控器的，微控器接收到故障信息后，一方面封鎖脈沖輸出，另一方面將故障信息顯示在面板上，一般更換1PM模塊。 4)變頻器顯示過壓故障 變頻器出現過壓故障，一般是雷雨天氣，由于雷電串入變頻器的電源中，使變頻器直流側的電壓檢測器動作而跳閘，在這種情況下，通常只須斷開變頻器電源 1min左右，再合上電源，即可復位；另一種情況是變頻器驅動大慣性負載，就出現過壓現象，因為這種情況下，變頻器的減速停止屬于再生制動，在停止過程中，變頻器的輸出頻率按線性下降，而負載電機的頻率高于變頻器的輸出頻率，負載電機處于發電狀態，機械能轉化為電能，并被變頻器直流側的平波電容吸收，當這種能量足夠大時，就會產生所謂的“泵升現象”，變頻器直流側的電壓會超過直流母線的最大電壓而跳閘，對于這種故障，一是將減速時間參數設置長些或增大制動電阻或增加制動單元；二是將變頻器的停止方式設置為自由停車。 5)電機發熱，變頻器顯示過載 對于已經投入運行的變頻器如果出現這種故障，就必須檢查負載的狀況；對于新安裝的變頻器如果出現這種故障，很可能是 V/F曲線設置不當或電機參數設置有問題，如一臺新裝變頻器，其驅動的是一臺變頻電機，電機額定參數為220V/50Hz，而變頻器出廠時設置為380V/50Hz，由于安裝人員沒有正確設定變頻器的V/F參數，導致電機運行一段時間后轉子出現磁飽和，致使電機轉速降低，發熱而過載。所以在新變頻器使用以前，必須設置好該參數，另外使用變頻器的無速度傳感器矢量控制方式時，沒有正確的設置負載電機的額定電壓、電流、容量等參數，也會導致電機熱過載，還有一種情形是設置的變頻器載波率過高時，也會導致電機發熱過載，最后一種情形是電氣設計者設計變頻器常常在低頻段工作，而沒有考慮到在低頻段工作的電機散熱變差的問題，致使電機工作一段時間后發熱過載，對于這種，需加裝散熱裝置。

損壞原因

變頻器散熱不好

其實我們都知道，溫度過高對任何設備都具有破壞作用，就像人的大腦那樣，溫度過高也會把腦子燒壞，其實變頻器也一樣的。溫度升高時，由于半導體對溫度的敏感性，逆變管的開通時間和關斷時間，以及由延遲電路產生的等待時間，都將發生變化，并且具有比較準確的變化規律。當溫度一旦超過某一限值時，將引起“等待時間”的不足，使逆變電路的輸出波形出現“毛刺”，并最終導致逆變管因直通而損壞。

但就多數設備而言，其破壞作用常常是比較緩慢的，受破壞時的溫度通常是不很準確的，而唯獨在變頻器逆變電路中，溫度一超過某一限值，會立即導致逆變管的損壞，并且該溫度限值往往十分精確。

安裝環境不準確

變頻器是一臺全電力半導體設備，所以，它對周圍環境的要求也和其他電力半導體設備相同。

1、環境濕度：相對濕度不超過90%（無結露現象）

2、其它條件：在變頻器的安裝位置應無直射陽光、無腐蝕性氣體及易燃氣體、塵埃少、海拔低于1000m等。

3、環境溫度：現般要求為-10至40度。如散熱條件好（如拿去外殼），則上限溫度可以提高到50度。

故障劃分

變頻器故障監測劃分

1、狀態故障監測：直流過/久壓、直流過流、交流過流、速度偏差過大、接地故障、缺相等。

2、硬件故障檢測：電流板故障、觸發板故障、IGBT故障、脈沖發生器故障等。

3、系統故障監測：Watchdog故障、系統參數異常、時鐘故障等。

4、通訊故障監測：TIMEOUT、OVERRUN等。

5、電源故障監測：當控制電源過高/過低時報警。

欠壓故障處理

在變頻器維修中我們經常會聽到過壓故障，但欠壓故障也是變頻器使用中常碰到的問題。其產生原因是主回路電壓低于下限引起的保護動作或整流橋某一路損壞或電網瞬時停電、輸入缺相等。

1.比較器檢測

通過穩壓管固定比較器一端的電壓，被檢測的電壓取樣后再與之比較，結果通過比較器輸出。

2.ADC檢測(模擬/數字轉換器)

被檢測的電壓通過電阻降壓取樣后，落在ADC可檢測的范圍，可以通過程序設定電壓的報警范圍。

主電路中的儲能電容，對運行中變頻器過壓、欠壓影響很大。而變頻器電路的各種零部件又有一定使用壽命的，所以一旦變頻器零部件達到使用壽命就會帶來故障的發生。像主電路中的儲能電容或其它零部件的原因都有可能對主電路造成影響，從而使整個變頻器發生故障。通常變頻器停用時間過長，達到一年以上，則應對儲能電容要做一次全面體檢。

對長時間不用的變頻器，如何來避免這種現象發生呢?

按照要求，停用的變頻器應每隔兩三個月通電—次，每次20～30分鐘。對于長時問不用的電解屯容器，通電時，先加約50%的額定電壓，只要加壓時間在半小時以上，它的漏電流就會降下去，也就可以正常使用了。

此外，對使用年限較長(五年以上)的變頻器，也一定要對儲能電容器進行容量檢測。運行中頻繁跳欠電壓故障，多數為直流電路的電容器容量不足、有容量下降或失容現象。