变频器的工作原理及故障处理
- 发布时间：2012/12/28 15:43:25
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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。简单说明一下变频器的工作原理。
根据电机转速的公式
n=n1（1-s）（1）
N1=60f/p（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。
三相交流电经过VD1～VD6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V1～V6和整流管VD1～VD6。直流母线电压加到V1～V6六个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。
因变频器和交流电机组成的交流调速系统具有的优良的调速性能，在其应用范围不断扩展的同时，也会使我们在工作中遇到各种原因造成的故障，借助于变频器完善的保护功能，并通过积累经验来提高处理变频器故障的能力，会明显地缩短设备的热停工时间并对在旧系统的改造、新项目的应用中应注意的事项提供有益的参考。
在变频器的常见故障中，由其外围电路引起的故障所占比例较大，在日常维护时，应注意检查电网电压，改善变频器、电机及线路的周边环境，定期清除变频器内部灰尘，通过加强设备管理zui大限度地降低变频器的故障率。
（1）AEGMultiverter122/150-400变频器在启动时直流回路过压跳闸
这台变频器并非每次启动都会过压跳闸。检查时发现变频器在上电但没有合闸信号时，直流回路电压即达360V，该型变频器直流回路的正极串接1台接触器，在有合闸信号时经过预充电过程后吸合，故怀疑预充电回路IGBT性能不良，断开预充电回路IGBT，情况依旧。用万用表检查变频器输出端时其对地阻值很小，查至现场发现电机接线盒被水淋湿，干燥处理后，变频器工作正常。
由于电机接线盒被水淋湿,直流回路负极的对地漏电流经接线盒及变频器逆变器中的续流二极管给直流回路的电容充电，这种情况合闸通常理解应该为过流跳闸而实际为过压跳闸。本人认为，启动时变频器输出电压和频率是逐渐上升的，电机被水淋湿后，会造成输出电流的变化率很高，从而引起直流回路过压。
（2）控制辊道电机的AEGMaxiverter-170/380变频器出现速度反馈值大于速度设定值经观察发现:
a）在轧钢过程中不存在这种情况，当钢离开辊道后，才出现这种情况;
b）当速度反馈值大于速度设定值时，直流回路电压为额定电压的125%，超过115%的极限设定值;
c）变频器的进线电压已超过上限;
在轧钢过程中，该变频器控制的辊道电机将升速，当钢离开辊道后辊道电机速度降至原来的速度，因这台变频器未装设制动装置，减速时是通过电压调节器限制制动电流以保持直流回路电压不超过115%的极限设定值（缺省值），因进线电压过高，直流回路电压超过了设定的极限值，在减速时电压调节器起作用，造成制动电流很小，电机转速降不下来，而在轧钢时，电网的负载加重，直流回路电压低于115%的极限设定值，制动功能恢复正常。在当时无法降低电网电压的情况下，将直流回路电压极限设定值增至127%后，变频器工作正常。在停产检修时，我们根据电网的情况改变了变压器的档位，使变频器的进线电压在允许的范围内，此后变频器工作正常。
（3）AEGMultiverter22/27-400变频器上电后，操作面板上的液晶显示屏显示正常，但ready指示灯不亮，变频器不能合闸
查看变频器菜单中的故障记录时未发现有故障，而对操作面板上各按键的操作在事件记录中则有记录。检查变频器内A10主板、A22电源板上的LED指示灯均正常，用试电笔测变频器的进线电源，发现有一相显示不正常，用万用表测量三相结果为:Vab=390V，Vac=190V，Vbc=190V。经检查系进线端子排处接触不良。
ready指示灯是变频器内各种状态信息的综合反映，当它不亮时可提示维护人员注意变频器尚未就绪。此时在进线电源不正常时变频器的故障记录中未能反映未就绪的原因，可能与电路的设计有关。
（4）调试过程中西门子midIMASTERVector（22kW）变频器启动后即过流跳闸
变频器供货方与被控设备的供货方因沟通上的原因，在容量上不匹配（电机功率为30kW）。将变频器的控制模式选为矢量控制，在输入电机参数时，变频器自动将电机的额定电流60A限定在4，电机铭牌上无功率因数的大小，按变频器手册的要求，将其设定为0，在作自动辨识（P088=1）后启动电机时，变频器过流跳闸。考虑到匹配上的原因，将控制模式改为V/F控制，情况依旧。后检查电机参数时，发现功率因数为1.1，将其改为0.85后，变频器工作正常。
因容量不匹配，变频器依据输入的电机参数进行计算时会产生不正确的结果，在遇到这种情况而暂时无法解决匹配问题时，一定要在自动辨识后检查是否存在不合适的参数。
（5）西门子6SE70系列变频器的PMU面板液晶显示屏上显示字母“E”
出现这种情况时，变频器不能工作，按P键及重新停送电均无效，查操作手册又无相关的介绍，在检查外接DC24V电源时，发现电压较低，解决后，变频器工作正常。
变频器操作手册上的故障对策表中介绍的皆为较常见的故障，在出现未涉及的一些的代码时应对变频器作全面检查。
（6）西门子MM420/MM440变频器的AOP面板仅能存储一组参数
变频器选型手册中介绍AOP面板中能存储10组参数，但在用AOP面板作第二台变频器参数的备份时，显“存储容量不足”。解决办法如下:
a）在菜单中选择“语言”项;
b）在“语言”项中选择一种不使用的语言;
c）按Fn+Δ键选择删除，经提示后按P键确认;
这样，AOP面板就可存储10组参数。造成这种现象的原因可能是设计时AOP面板中的内存不够。
（7）ABBACS600变频器在运行时直流回路过压跳闸
该变频器配置有制动斩波器和制动电阻，但外方调试人员在调试时将电压控制器选择为ON而未使用制动斩波器和制动电阻。在直流回路过压跳闸后将斩波器和制动电阻投入，结果跳闸更加频繁。变频器操作手册上对直流回路过压原因的解释通常有2点:
a）进线电压过高;
b）减速时间太短;
因该变频器已投入运行2个月，且跳闸时进线电压在允许的范围之内，其它变频器工作正常，结合以前处理变频器故障时对直流回路过压的认识，认为在使用电压控制器调节回馈电流防止直流回路过压的情况下，负载电流的变化率过大是引起过压的一个重要原因，到现场查看被控设备时，发现有一块物料卡在传送带的间隙中，清除后，变频器工作正常。拆开变频器外壳检查，发现制动斩波器上设有三档进线电压选择装置（400V、500V、690V）以适应不同的进线电压，其中短接环插在690V档上，这样就造成制动斩波器和制动电阻投入工作的门槛值过高而在进线电压为400V的ACS600变频器中未起作用，将短接环移至400V档，通过减少减速时间试验，制动斩波器和制动电阻工作正常。