變頻器應(yīng)用維護(hù)與修理精選01
3．3．2變頻器主要電路故障分析和處理
變頻器的整體結(jié)構(gòu)主要由主回路、驅(qū)動電路、開關(guān)電源電路、保護(hù)檢測電路、通訊接口電路、控制電路等組成。
在這些電路中，中央微處理器、數(shù)字處理器、ROM、RAM、EPROM等集成電路涉及到程序問題。這個(gè)資料每個(gè)廠商都是絕對保密的。各廠家、各品牌其內(nèi)容各不相同。一旦這方面出故障，只有廠方和委托代理方能夠解決。除此之外，變頻器的故障，原則上都能解決。
下面對主要電路故障分析和處理，做較詳細(xì)的介紹。
一、主回路
主回路主要由整流電路、限流電路、濾波電路、制動電路、逆變電路和檢測電路的傳感器部分組成。
圖3.3.1是它的結(jié)構(gòu)圖
1、整流電路。
整流電路實(shí)際上就是一塊整流模塊。它的作用是把三相（或單相）50Hz、380V（220V）的交流電源，通過整流模塊的橋式整流成脈動直流電。
整流電路（整流模塊）的故障：
①整流模塊中的整流二極管一個(gè)或多個(gè)損壞而開路，導(dǎo)致主回路PN電壓值下降或無電壓值。
②整流模塊中的整流二極管一個(gè)或多個(gè)損壞而短路，導(dǎo)致變頻器輸入電源短路，供電電源跳閘，變頻器無法接上電源。
2、限流電路
限流電路是限流電阻和繼電器觸點(diǎn)（或可控硅）相并聯(lián)的電路。變頻器開機(jī)瞬間會有一個(gè)很大的充電電流，為了保護(hù)整流模塊，充電電路中串聯(lián)限流電阻以限制充電電流值。隨著充電時(shí)間的增長，它的充電電流減少。減少到一定數(shù)值，繼電器動作觸點(diǎn)閉和，短接限流電阻。正常運(yùn)行時(shí)，主回路電流流經(jīng)繼電器觸點(diǎn)。
限流電路故障：
①繼電器觸點(diǎn)氧化，接觸不良。導(dǎo)致變頻器工作時(shí)，主回路電流，部分或全部流經(jīng)限流電阻，限流電阻被燒毀。
②繼電器觸點(diǎn)燒毀，不能恢復(fù)常開態(tài)。導(dǎo)致開機(jī)時(shí)，限流電阻不起作用，過大的充電電流損壞整流模塊。
③繼電器線包損壞不能工作，導(dǎo)致變頻器工作時(shí)，主回路電流全部流經(jīng)限流電阻，限流電阻被燒毀。
④限流電阻燒毀，①、②原因所致，再就是限流電阻老化損壞。變頻器接通電源，主回路無直流電壓輸出。因此，也就無低壓直流供電。操作盤無顯示，高壓指示燈不亮。
一些變頻器限流電路中，不用繼電器，而用可控硅等開關(guān)器件?？煽毓璧乳_關(guān)器件損壞后開路、短路和可控硅無觸發(fā)信號三種情況，其故障類似繼電器。
3、濾波電路
濾波電路是將整流電路輸出的脈動直流電壓，成為波動較小的直流電壓。通常變頻器為電壓型。由濾波電解電容對整流電路的輸出進(jìn)行平滑。對于380V電源的變頻器，是兩個(gè)電解電容串聯(lián)后再并聯(lián)。勻壓電阻Rp、Rn是為了使直流電壓平分加到每個(gè)電容上。
濾波電路故障
①濾波電容老化。其容量低于額定值的85%，致使變頻器運(yùn)行時(shí)，輸出電壓低于正常值。
②濾波電容損壞成開路，導(dǎo)致變頻器運(yùn)行時(shí)輸出電壓低于正常值。損壞成短路，會導(dǎo)致另一只濾波損壞。進(jìn)而可能損壞限流電路中的繼電器、限流電阻、損壞整流模塊。
③勻壓電阻損壞。勻壓電阻損壞后，會由于兩個(gè)電容受壓不均而逐個(gè)因超壓被損壞。
4、制動電路
制動電路工作時(shí)，可以使變頻器在減速過程中，增加電動機(jī)的制動轉(zhuǎn)矩。同時(shí)吸收制動過程中產(chǎn)生的泵升電壓，使主回路的直流電壓不至于過高。
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制動電路的故障：
制動控制管G損壞。G損壞成開路，失去制動功能；G損壞成短路，制動電路始終處于工作狀態(tài)，制動電阻Rb會損壞。同時(shí)增加整流模塊的負(fù)荷，整流模塊易老化，甚至損壞。
5、逆變電路
逆變電路的基本作用是在驅(qū)動信號的控制下，將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率和電壓可以任意調(diào)節(jié)的交流電源。即變頻器的輸出電源。它有六個(gè)開關(guān)器件（如GTR、IGBT），組成三相橋式逆變電路。這些開關(guān)器件都是作成模塊形式，通常有同一橋臂上、下兩個(gè)開關(guān)器件組成一個(gè)模塊，有六個(gè)開關(guān)器件組成一個(gè)模塊。
逆變電路故障
六個(gè)開關(guān)器件中的一個(gè)或一個(gè)以上損壞，造成輸出電壓抖動、斷相或無輸出現(xiàn)象。同一橋臂上下兩個(gè)開關(guān)器同時(shí)損壞短路（主回路短路）。造成限流電路的繼電器或可控硅、整流模塊損壞。
損壞原因是負(fù)載電流過大，主回路直流電壓過高，而過流保護(hù)和過壓保護(hù)又未起到保護(hù)作用；驅(qū)動信號不正常，出現(xiàn)同一橋臂上下兩個(gè)開關(guān)器件同時(shí)導(dǎo)通，逆變模塊老化等等。
同時(shí)，已有許多小功率變頻器采用集成功率模塊或智能功率模塊。智能功率模塊內(nèi)部高度集成了整流模塊、限流電路中的可控硅、逆變模塊、驅(qū)動電路、保護(hù)電路及各種傳感器。它的優(yōu)點(diǎn)是：使變頻器外圍電路減少，只有一塊功率模塊，安裝方便、體積減小。缺點(diǎn)是智能模塊中只要其中的一個(gè)部件損壞，整個(gè)模塊就要更換。導(dǎo)致修理費(fèi)用增加或無修理價(jià)值。
6、主回路常見故障現(xiàn)象、原因和處理方法
① 變頻器無顯示，PN之間無直流電壓、高壓指示燈不亮。屬主回路無輸出直流電壓。
主回路無輸出直流電壓的原因由限流電阻損壞開路造成，使濾波電路無脈動直流電壓輸入。
主回路無直流電壓輸出的第二個(gè)原因，是整流模塊損壞，整流電路無脈動直流電壓輸出所致。這時(shí)不能簡單地更換整流模塊。還必須進(jìn)一步查找整流模塊損壞的原因。整流模塊的損壞可能是：自身老化自然損壞；主回路有短路現(xiàn)象損壞整流模塊。
判斷方法：首先換下整流模塊，用萬用表檢測主回路，若主回路無短路現(xiàn)象，說明整流模塊是自然損壞，更換新元件即可。
若主回路有短路現(xiàn)象，又要檢測出是哪一個(gè)元件引起短路的，可能是制動電路中的Rb和G均短路；濾波電容短路；逆變模塊短路等。通過檢測具體落實(shí)主回路短路的原因。同時(shí)還要查找出造成這些元件短路的原因。
一句話，要把最后故障源找出，并處理好，才能更換新元件。
▲ 限流電阻損壞開路，整流電路的脈動直流電壓無法送到濾波電路，使主回路無直流電壓輸出。
檢查限流電路中的繼電器或可控硅是否損壞，處理之。
更換限流電阻。
▲逆變模塊中，至少有一個(gè)橋臂上下兩個(gè)開關(guān)器件短路，造成主回路短路而燒毀整流模塊。
用戶檢查電動機(jī)是否損壞，電動機(jī)是否有過載或堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，處理之。
檢查驅(qū)動信號是否正常，處理之。
更換逆變模塊和整流模塊。
▲制動電路中控制元件損壞短路和制動電阻短路，造成主回路短路而燒毀整流模塊。
檢查制動控制信號是否正常，處理之。
更換制動控制元件，制動電阻和整流模塊。
▲濾波電容損壞短路，造成主回路短路而燒毀整流模塊。
檢查勻壓電阻是否正常，處理之。
更換濾波電容和整流模塊。
▲整流模塊老化損壞。
措施：更換整流模塊。
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②變頻器輸出電壓偏低。
輸出電壓偏低是因?yàn)橹骰芈分绷麟妷旱陀谡Ｖ翟斐伞Ａ硗膺€有逆變模塊老化，驅(qū)動信號幅值較低造成。首先，用萬用表測量直流高壓值，確定二個(gè)原因中的那一個(gè)原因。
▲整流模塊有一個(gè)以上整流二極管損壞，整流電路缺相整流，輸出的脈動直流電壓低于正常值，使主回路直流電壓低于正常值，造成變頻器輸出電壓偏低。
措施：更換整流模塊。
▲濾波電容老化，容量下降。在帶動電動機(jī)運(yùn)行過程中，充放電量不足，造成變頻器輸出電壓偏低。
措施：更換濾波電容。
▲逆變模塊老化。開關(guān)元件在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，有較高的電壓降，造成變頻器輸出電壓偏低。
措施：更換逆變模塊。
▲驅(qū)動信號幅值偏低，使逆變模塊工作在放大狀態(tài)，而不是在開關(guān)狀態(tài)。造成變頻器輸出電壓偏低。
措施：檢查驅(qū)動電路，并處理之。
③變頻器輸出電壓缺相（電動機(jī)出現(xiàn)缺相運(yùn)行現(xiàn)象）
變頻器輸出電壓缺相，是由于逆變電路中，有一個(gè)橋臂不工作所致。
▲ 逆變模塊中有一個(gè)橋臂損壞，更換逆變模塊。
▲ 驅(qū)動電路有一組無輸出信號，使逆變電路有一個(gè)橋臂不工作。
措施：檢查處理損壞的一組驅(qū)動電路。
④變頻器輸出電壓波動（電動機(jī)抖動運(yùn)行）
變頻器的輸出電壓值忽大忽小地波動，被驅(qū)動的電動機(jī)抖動，是由于變頻器逆變電路的六個(gè)開關(guān)元件中，一個(gè)或不在同一橋臂的一個(gè)以上的開關(guān)件不工作造成的。
▲有一個(gè)或不在同一橋臂上的一個(gè)以上的開關(guān)元件損壞開路。要更換逆變模塊。
▲有一個(gè)或不在同一橋臂上的一個(gè)以上的驅(qū)動信號不正常，導(dǎo)致相應(yīng)的開關(guān)元件不工作。
措施：檢查驅(qū)動電路，并處理之。
⑤變頻器接上電源，供電電源跳閘，或燒熔斷絲。這是由于變頻器的整流模塊損壞短路所致。
措施：分析和處理方法同前故障①
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