西門子變頻器的組成與常見故障及維修對(duì)策
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bjigbt 發(fā)布時(shí)間：2022-06-08 11:28:10
西門子變頻器的組成與常見故障及維修對(duì)策
一、引言
變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)重要發(fā)展的方向，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展方向，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)從理論到實(shí)際逐漸走向成熟。變頻器不僅調(diào)整平滑，范圍大，效率高，啟動(dòng)電流小，運(yùn)行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果明顯。因此，交流變頻調(diào)速已逐漸取代了過去的傳統(tǒng)滑差調(diào)速、變極調(diào)速、直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，越來越廣泛的應(yīng)用于冶金、紡織、印染、煙機(jī)生產(chǎn)線及樓宇、供水等領(lǐng)域。但是由于受到環(huán)境，使用年限以及人為操作等因素，影響變頻器的使用壽命大為降低，同時(shí)使用中也出現(xiàn)了各種各樣的故障。下面我們就變頻器的組成與常見故障及對(duì)策和大家一起探討變頻器構(gòu)成。一般分為整流電路、平波電路、控制電路、逆變電路等幾大部分。
二、整流電路
整流電路的功能是把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源。整流電路一般都是單獨(dú)的一塊整流模塊，但不少整流電路與逆變電路二者合一的模塊如富士7MBI系列。
整流模塊損壞是變頻器常見故障，在靜態(tài)中通過萬用表電阻擋正反向的測(cè)量來判斷整流模塊是否損壞，當(dāng)然我們還可以用耐壓表來測(cè)試。
有的品牌變頻器整流電路，上半橋?yàn)榭煽毓瑁掳霕驗(yàn)槎O管。如大功率的丹佛斯、臺(tái)達(dá)等。判斷可控硅好壞的簡易方法，可在控制極加上直流電壓（10V左右）看它正向能否導(dǎo)通。這樣基本大致能判斷出可控硅的好壞。
另外，富士變頻器G9S（P9S）11KW以下的整流模塊的特點(diǎn)為該模塊集中五種功能。整流，預(yù)充電可控硅，制動(dòng)管，電源開關(guān)管，熱敏電阻。如CVM40CD120整流模塊引腳及功能的名稱，供同行參考。
整流：R、S、T、A（+） N-（-）
充電可控硅：A1、P1、G+n（觸發(fā)）
制動(dòng)管：DB、N_、G7（觸發(fā)） DB1 B+是其續(xù)流二極管電源開關(guān)管：D8、S8、G8
熱敏電阻：Th1 Th2
G9S(P9S)15Kw~22Kw，整流模塊為（VM100BB160）它的功能除整流外還有預(yù)充電可控硅。功率在30kw以上的為整流模塊單一整流功能。功率75kw以上為多組并聯(lián)整流模塊。
三、平波電路
平波電路在整流器、整流后的直流電壓中含有電源6倍頻率脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)，為了抑制電壓波動(dòng)采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流），一般通用變頻器電源直流部分對(duì)主電路構(gòu)成器件有余量，省去電感而采用簡單電容濾波平波電路。
對(duì)濾波電容進(jìn)行容量與耐壓的測(cè)試，我們還可以觀察電容上的安全閥是否爆開。有沒有漏液現(xiàn)象來判斷的它的好壞。
四、控制電路
現(xiàn)代變頻調(diào)速基本系用16位、32位單片機(jī)或DSP為控制核心，從而實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制。
變頻器是輸出電壓頻率可調(diào)的調(diào)速裝置。提供控制信號(hào)的回路稱為主控制電路，控制電路由以下電路構(gòu)成：頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”。運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)放大的“驅(qū)動(dòng)電路”以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”，但實(shí)際使用變頻器時(shí)，其維護(hù)工作也比較復(fù)雜。這里就變頻器控制電路故障報(bào)警產(chǎn)生原因提供以下一些處理方法。
常用變頻器在使用中，是否能滿足傳動(dòng)系統(tǒng)要求，變頻器參數(shù)設(shè)置尤為重要。設(shè)置不正確會(huì)導(dǎo)致變頻器報(bào)警而不能正常工作。
1.參數(shù)設(shè)置
變頻器出廠時(shí)，廠家對(duì)每個(gè)參數(shù)都預(yù)設(shè)一個(gè)值這些參數(shù)叫出廠（缺?。┲?。一般缺省值并不能滿足大多數(shù)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求。所以用戶在正確使用變頻器之前，要求對(duì)變頻器參數(shù)做如下設(shè)置：
（1）確認(rèn)電機(jī)參數(shù)設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率。這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。
（2）變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)拒控制、PID或其它方式。選定控制方式后，一般要根據(jù)控制精度需要進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨別。
（3）設(shè)定變頻器的啟動(dòng)方式，一般變頻器在出廠時(shí)設(shè)定從面板啟動(dòng)，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況選擇啟動(dòng)方式?？梢杂妹姘?、外部端子、通訊方式等幾種。
（4）給定信號(hào)的選擇，一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式。面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定。當(dāng)然對(duì)于變頻給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式之和，正確設(shè)置以上參數(shù)后，變頻器基本能正常工作，如要獲得更好的控制效果則只能根據(jù)實(shí)際情況修改相關(guān)參數(shù)。一旦發(fā)生參數(shù)設(shè)置鼓掌，可根據(jù)說明書進(jìn)行修改參數(shù)。如果不行可數(shù)據(jù)初始化，恢復(fù)缺省值。然后按上述步驟重新設(shè)置，對(duì)于不同品牌的變頻器其參數(shù)恢復(fù)出廠值方式也不同。
2.“0C”過流報(bào)警故障
這是變頻最常見故障，我們首先排除由于參數(shù)問題而導(dǎo)致的故障，例如：電流限制，加速時(shí)間過短有可能導(dǎo)致過流的產(chǎn)生。然后我們就必須判斷是否電流檢測(cè)電路問題，以FVR-075G7S-4EX為例，我們有時(shí)看到FVR-075G7S-4EX在不接電機(jī)運(yùn)行的時(shí)候面板會(huì)有電流顯示，電流來自于哪里呢？這時(shí)就要測(cè)試一下它的3個(gè)霍爾傳感器是否出了問題。
3.“0V”過壓故障
首先先要排除由于參數(shù)問題而導(dǎo)致的故障，例如：減速時(shí)間過短，以及由于再生負(fù)載而導(dǎo)致的過壓等。然后我們可以看一下電壓檢測(cè)電路是否出現(xiàn)了故障。一般的電壓檢測(cè)電路的電壓采樣點(diǎn)都是中間直流母線取樣后（530V左右的直流）通過阻值較大的電阻降壓后再由光耦進(jìn)行隔離，當(dāng)電壓超過一定值時(shí)，顯示“5”過壓（此機(jī)為數(shù)碼管顯示）我們可以看一下電阻是否氧化變值，光耦是否有短路現(xiàn)象。
4.“UV”欠壓故障
首先我們可以看一下輸入端電壓是否偏低、缺相，然后看一下電壓檢測(cè)電路鼓掌，判斷和電壓相同。
5.“OH”過熱故障
變頻器溫度過高，檢查變頻器的通風(fēng)情況，及軸流風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)是否良好。有些變頻器有電動(dòng)機(jī)溫度檢測(cè)裝置，檢查電動(dòng)機(jī)的散熱情況，然后我們檢查檢測(cè)電路各器件是否正常。
6.“SC”短路故障
我們可以檢測(cè)一下變頻器內(nèi)部器件是否有短路現(xiàn)象。以安川616G545P5為列模塊、驅(qū)動(dòng)電路、光耦是否有問題一般為模塊和驅(qū)動(dòng)的問題。更換模塊修復(fù)驅(qū)動(dòng)電路。“SC”故障會(huì)消除。
7.“FU”快速熔斷故障
現(xiàn)行推出的變頻器大多推出了快熔故障檢測(cè)功能。特別是大功率變頻器，以LG SV030IH-4變頻器為例。它主要是對(duì)快熔前面后面的電壓進(jìn)行采樣檢測(cè)。當(dāng)快熔損壞以后必然會(huì)出現(xiàn)快熔一端電壓丟失，此時(shí)隔離光耦動(dòng)作，出現(xiàn)FU報(bào)警。
更換快熔就應(yīng)能解決問題，特別應(yīng)該注意的是更換快熔前必須判斷主回路是否有問題。
五、逆變電路
逆變電路同整流電路相反，逆變電路是將直流電壓變換為所要頻率的交流電壓，以所確定的時(shí)間使上橋5個(gè)，下橋6個(gè)功率開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷。從而可以在輸出端U、V、W三相上得到相位互相差2/3II的三相交流電壓。
逆變電路通常指的就是IGBT逆變模塊（早期生產(chǎn)的變頻器為GTR等功率模塊）IGBT模塊損壞也是變頻器常見的故障。對(duì)于IGBT模塊，我們介紹最簡單的測(cè)量方法（專業(yè)不是這樣測(cè)量）用指針萬用表電阻10K檔表棒去觸發(fā)GwEw（黑筆碰Gw，紅筆碰Ew）則P到W可導(dǎo)通。當(dāng)Gw Ew短路，P到W則關(guān)閉，其它各管引腳同理。
測(cè)量耐壓值可用晶體管參數(shù)測(cè)試儀，但是要短接觸發(fā)端G-E才能測(cè)C-E的耐壓值。IGBT模塊損壞，大多情況下會(huì)損壞驅(qū)動(dòng)元器件。最容易損壞的器件是穩(wěn)壓管及光耦。反過來如驅(qū)動(dòng)電路的元件有問題如電容漏液、擊穿、光耦老化，老會(huì)導(dǎo)致IGBT模塊燒壞或變頻輸出電壓不平衡。檢查驅(qū)動(dòng)電路是否有問題，可在沒通電時(shí)比較一下各路觸發(fā)端電阻是否一致。通電開機(jī)可測(cè)量觸發(fā)端的電壓波形。但是有的變頻器不裝模塊開不了機(jī)，這時(shí)在模塊P端串入假負(fù)載防止檢查時(shí)誤碰觸發(fā)端或其他線路引起燒壞模塊。
六、結(jié)束語
變頻器的科技含量較高，是強(qiáng)電與弱電相結(jié)合的，因此其故障多種多樣。我們只能從實(shí)踐中不斷的總結(jié)、探索出一套快速有效處理變頻器故障的辦法。
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