1 引言

igbt變頻調(diào)速器，自研制開發(fā)投入市場以來，以其優(yōu)越的調(diào)速性能，可觀的節(jié)能量已為廣大的電機(jī)用戶所接受，正以每年大規(guī)模的銷售量走向社會(huì)，為電力、建材、石油、化工、煤礦等各行業(yè)的發(fā)展提供了優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，其用戶群已遍布生產(chǎn)的各行各業(yè)，成為廣大用戶所喜愛的產(chǎn)品。
這里筆者結(jié)合自己在長期的售后服務(wù)工作中經(jīng)歷的一些常見故障及處理方法，提出來與廣大的用戶及維修工作者進(jìn)行探討，以期把該產(chǎn)品使用得更好，更切實(shí)的為顧客服務(wù)。

2 變頻器運(yùn)行中有故障代碼顯示的故障

在變頻器的使用說明書中，有一欄具體闡述了變頻器有故障代碼顯示的故障，具體如表1所示。
注:表1中io、vo分別是輸出額定電流、輸入額定電壓;vin是輸入電壓。
現(xiàn)就這幾種情況作一下分析。

表1 故障代碼顯示的故障

2.1 短路保護(hù)
若變頻器運(yùn)行當(dāng)中出現(xiàn)短路保護(hù)，停機(jī)后顯示“0”，說明是變頻器內(nèi)部或外部出現(xiàn)了短路因素。這有以下幾方面的原因:

(1) 負(fù)載出現(xiàn)短路
這種情況下如果把負(fù)載甩開，即將變頻器與負(fù)載斷開，空開變頻器，變頻器應(yīng)工作正常。這時(shí)我們用兆歐表(或稱搖表)測量一下電機(jī)絕緣，電機(jī)繞組將對地短路，或電機(jī)線及接線端子板絕緣變差，此時(shí)應(yīng)檢查電機(jī)及附屬設(shè)施。

(2) 變頻器內(nèi)部問題
如果上述檢測后負(fù)載無問題，變頻器空開仍出現(xiàn)短路保護(hù)，這是變頻器內(nèi)部出現(xiàn)問題，應(yīng)予以排除。如圖1所示。

圖1 變頻器主電路示意圖

在逆變橋的模塊當(dāng)中，若igbt的某一個(gè)結(jié)擊穿，都會(huì)形成短路保護(hù)，嚴(yán)重的可使橋臂擊穿，甚至于送不上電，前面的斷路器將跳閘。這種情況一般只允許再送一次電，以免故障擴(kuò)大，造成更大的損失，應(yīng)聯(lián)系廠家進(jìn)行維修。

(3) 變頻器內(nèi)部干擾或檢測電路有問題
有些機(jī)子內(nèi)部干擾也易造成此類問題，此時(shí)變頻器并無太大的問題，只是不間斷的、無規(guī)律的出現(xiàn)短路保護(hù)，即所謂的誤保護(hù)，這就是干擾造成的。

變頻器的短路保護(hù)一般是從主回路的正負(fù)母線上分流取樣，用電流傳感器經(jīng)主控板的檢測傳至主控芯片進(jìn)行保護(hù)的，因此這些環(huán)節(jié)上任何一處出現(xiàn)問題，都可能造成故障停機(jī)。

對于干擾問題，現(xiàn)低壓大功率的及中高壓變頻器都加了光電隔離，但也有出現(xiàn)干擾的，主要是電流傳感器的控制線走線不合理，可將該線單獨(dú)走線，遠(yuǎn)離電源線、強(qiáng)電壓、大電流線及其他電磁輻射較強(qiáng)的線，或采用屏蔽線，以增強(qiáng)抗干擾能力，避免出現(xiàn)誤保護(hù)。

對于檢測電路出現(xiàn)的問題，一般是電流傳感器、取樣電阻或檢測的門電路問題。電流傳感器應(yīng)用示波器檢測，其正常波形應(yīng)如圖2所示。

圖2 電流傳感器波形圖

若波形不好或出現(xiàn)雜亂波形甚至于無波形，即說明電流傳感器有問題，可更換一只新的。對取樣電阻問題，有的機(jī)子使用時(shí)間長了，其阻值會(huì)變大，甚至于斷路，用萬用表可檢測出來，應(yīng)予以更換成原來的阻值的或少小一些的電阻。

對于檢測的門電路，應(yīng)檢查在靜態(tài)時(shí)的工作點(diǎn)，若狀態(tài)不對應(yīng)更換之。

(4) 參數(shù)設(shè)置問題
對于提升機(jī)類或其他(如拉絲機(jī)、潛油電泵等)重負(fù)荷負(fù)載，需要設(shè)置低頻補(bǔ)償。若低頻補(bǔ)償設(shè)置不合理，也容易出現(xiàn)短路保護(hù)。一般以低頻下能啟動(dòng)負(fù)載為宜，且越小越好，若太高了，不但會(huì)引起短路保護(hù)，還會(huì)使啟動(dòng)后整個(gè)運(yùn)行過程電流過大，引起相關(guān)的故障，如igbt柵極燒斷，變頻器溫升高等。因此應(yīng)逐漸加補(bǔ)償，使負(fù)荷剛能正常啟動(dòng)為最佳。如圖3所示，v1為啟動(dòng)電壓，v0為額定輸出電壓。

圖3 啟動(dòng)過程的電壓曲線

(5) 在多單元并聯(lián)的變頻器中，若某一單元出現(xiàn)問題。勢必使其他單元承擔(dān)的電流大，造成單元間的電流不平衡，而出現(xiàn)過流或短路保護(hù)。因此對于多單元并聯(lián)的變頻器，應(yīng)首先測其均流情況，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)查找原因，排除故障。各單元的均流系數(shù)應(yīng)不大于5%。

2.2 過流保護(hù)
變頻器出現(xiàn)過流保護(hù)，代碼顯示“1”，一般是由于負(fù)載過大引起，即負(fù)載電流超過額定電流的1.5倍即故障停機(jī)而保護(hù)。這一般對變頻器危害不大，但長期的過負(fù)荷容易引起變頻器內(nèi)部溫升高，元器件老化或其他相應(yīng)的故障。

圖4 傳感器的波形圖

這種保護(hù)也有因變頻器內(nèi)部故障引起的，若負(fù)載正常，變頻器仍出現(xiàn)過流保護(hù)，一般是檢測電路所引起，類似于短路故障的排除，如電流傳感器、取樣電阻或檢測電路等。該處傳感器波形如圖4所示，其包絡(luò)類似于正弦波，若波形不對或無波形，即為傳感器損壞，應(yīng)更換之。

過流保護(hù)用的檢測電路是模擬運(yùn)放電路，如圖5所示。

圖5 過流檢測電路

在靜態(tài)下，測a點(diǎn)的工作電壓應(yīng)為2.4v，若電壓不對即為該電路有問題，應(yīng)查找原因予以排除。r4為取樣電阻，若有問題也應(yīng)更換之。
過流保護(hù)的另一個(gè)原因就是缺相。當(dāng)變頻器輸入缺相時(shí)，勢必引起母線電壓降低，負(fù)載電流加大，引起保護(hù)。而當(dāng)變頻器輸出端缺相時(shí)，勢必使電機(jī)的另外兩相電流加大而引起過流保護(hù)。所以對輸入及輸出都應(yīng)進(jìn)行檢查，排除故障。

2.3 過、欠壓保護(hù)
變頻器出現(xiàn)過、欠壓保護(hù)，大多是由于電網(wǎng)的波動(dòng)引起的，在變頻器的供電回路中，若存在大負(fù)荷電機(jī)的直接啟動(dòng)或停車，引起電網(wǎng)瞬間的大范圍波動(dòng)即會(huì)引起變頻器過、欠壓保護(hù)，而不能正常工作。這種情況一般不會(huì)持續(xù)太久，電網(wǎng)波動(dòng)過后即可正常運(yùn)行。這種情況的改善只有增大供電變壓器容量，改善電網(wǎng)質(zhì)量才能避免。

當(dāng)電網(wǎng)工作正常時(shí)，即在允許波動(dòng)范圍(380v±20%)內(nèi)時(shí)，若變頻器仍出現(xiàn)這種保護(hù)，這就是變頻器內(nèi)部的檢測電路出現(xiàn)故障了。一般過、欠壓保護(hù)的檢測電路如圖6所示。

圖6 過、欠壓保護(hù)的檢測電路

當(dāng)w1調(diào)節(jié)不當(dāng)時(shí)，即會(huì)使過、欠壓保護(hù)范圍變窄，出現(xiàn)誤保護(hù)。此時(shí)可適當(dāng)調(diào)節(jié)電位器，一般在網(wǎng)電380v時(shí)，使變頻器面板顯示值(運(yùn)行中按住“〈”鍵〉與實(shí)際值相符即可。當(dāng)檢測回路損壞時(shí)，如圖中的整流橋、濾波電容或r1、w1及r2中任一器件出現(xiàn)問題，也會(huì)使該電路工作不正常而失控。如有的機(jī)子r1損壞造成開路，使該電路p點(diǎn)得不到電壓，芯片即認(rèn)為該處檢測不對而出現(xiàn)欠壓保護(hù)。p點(diǎn)的工作點(diǎn)范圍為1.９~2.１v，即對應(yīng)其電壓波動(dòng)范圍。

對于提升機(jī)變頻器，因回饋電網(wǎng)污染，增加了隔離電路，如圖7所示。

圖7 提升機(jī)變頻器過、欠壓保護(hù)的檢測電路

有時(shí)調(diào)節(jié)不當(dāng)也會(huì)出現(xiàn)誤保護(hù)，此時(shí)應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)的波動(dòng)仔細(xì)調(diào)節(jié)。因提升機(jī)負(fù)載在運(yùn)行中電網(wǎng)是波動(dòng)的，在提升重物時(shí)，電壓下降(有的可降20v)，在下放時(shí)回饋電網(wǎng)電壓升高，可根據(jù)這種變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般是增大w3，減小w2，直至在穩(wěn)態(tài)下適合為止。

2.4 溫升過高保護(hù)[NextPage]
變頻器的溫升過高保護(hù)(面板顯示“5”)，一般是由于變頻器工作環(huán)境溫度太高引起的，此時(shí)應(yīng)改善工作環(huán)境，增大周圍的空氣流動(dòng)，使其在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)工作。
再一個(gè)原因就是變頻器本身散熱風(fēng)道通風(fēng)不暢造成的，有的工作環(huán)境惡劣，灰塵、粉塵太多，造成散熱風(fēng)道堵塞而使風(fēng)機(jī)抽不進(jìn)冷風(fēng)，因此用戶應(yīng)對變頻器內(nèi)部經(jīng)常進(jìn)行清理(一般每周一次)。也有的因風(fēng)機(jī)質(zhì)量差運(yùn)轉(zhuǎn)過程中損壞，此時(shí)應(yīng)更換風(fēng)機(jī)。
還有一種情況就是在大功率的變頻器(尤其是多單元或中高壓變頻器)中，因溫度傳感器走線太長，靠近主電路或電磁感應(yīng)較強(qiáng)的地方，造成干擾，此時(shí)應(yīng)采取抗干擾措施。如采用繼電器隔離，或加濾波電容等。如圖8所示。

圖8 溫升過高保護(hù)的抗干擾措施

2.5 電磁干擾太強(qiáng)
這種情況變頻器停機(jī)后不顯示故障代碼，只有小數(shù)點(diǎn)亮。這是一種比較難處理的故障。包括停機(jī)后顯示錯(cuò)誤，如亂顯示，或運(yùn)行中突然死機(jī)，頻率顯示正常而無輸出，都是因變頻器內(nèi)外電磁干擾太強(qiáng)造成的。

這種故障的排除除了外界因素，將變頻器遠(yuǎn)離強(qiáng)輻射的干擾源外，主要是應(yīng)增強(qiáng)其自身的抗干擾能力。特別對于主控板，除了采取必要的屏蔽措施外，采取對外界隔離的方式尤為重要。
首先應(yīng)盡量使主控板與外界的接口采用隔離措施。我們在高中壓及低壓大功率變頻器及提升機(jī)變頻器中采用了光纖傳輸隔離，在外界取樣電路(包括短路保護(hù)、過流保護(hù)、溫升保護(hù)及過、欠壓保護(hù))中采用了光電隔離，在提升機(jī)與外界接口電路中采用了plc隔離，這些措施都有效避免了外界的電磁干擾，在實(shí)踐應(yīng)用中都得到了較好的效果。
再一點(diǎn)就是對變頻器的控制電路(主控板、分信號(hào)板及顯示板)中應(yīng)用的數(shù)字電路，如74hc14、74hc00、74hc373及芯片89c51、87c196等，應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)每個(gè)集成塊都應(yīng)加退耦電容，即如圖9所示。

圖9 集成電路的退耦電容

每個(gè)集成塊的電源腳對控制地都應(yīng)加10μf/50v的電解電容并接103(0.01μf)的瓷片電容，以減小電源走線的干擾。對于芯片，電源與控制地之間應(yīng)加電解電容10μf /50v并接105(1μf)的獨(dú)石電容，效果會(huì)更好些。筆者曾對一些干擾嚴(yán)重的機(jī)型進(jìn)行過以上處理，效果較好。
對這類故障應(yīng)逐漸積累經(jīng)驗(yàn)，不斷尋求解決途徑。有些機(jī)子使用時(shí)間太久，線路板上的濾波電容容量不夠造成濾波效果差，造成變頻器死機(jī)或失控，這種情況不太好處理，可更換一塊新線路板，一般可解決問題。

3 變頻器的其他故障