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        論變頻器的組成與常見故障及維修對(duì)策

        2013-07-05 05:27:52梁偉隋向東
        關(guān)鍵詞:變頻器故障

        梁偉 隋向東

        【摘 要】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,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)速平滑,范圍大,效率高,啟動(dòng)電流小,運(yùn)行平衡,而且節(jié)能效果明顯。交流變頻調(diào)整已逐漸取代了過去的傳統(tǒng)滑差調(diào)整、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)用于治金、紡織、印染、煙機(jī)生產(chǎn)線及樓宇,供水等領(lǐng)域。便是由于受到環(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。

        【關(guān)鍵詞】變頻器;故障;GTR模塊;IGBT模塊

        0.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,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)速平滑,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。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。

        1.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量來判斷整流模塊是否損壞,當(dāng)然我們還可以用電壓表來測試。

        有的品牌變頻器整流電路,上半橋?yàn)榫чl管,下半橋?yàn)槎O管。如大功率的丹佛斯、臺(tái)達(dá)等變頻器。判斷晶閘管好壞的簡易方法,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晶閘管的好壞。

        2.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的直流部分對(duì)主電路而言有余量,故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。

        3.控制電路

        現(xiàn)在變頻調(diào)速器基本系用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。

        變頻器是輸出電壓和頻率可調(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、電流檢測電路”,電動(dòng)機(jī)的“速度檢測電路”。運(yùn)算電路的控制信號(hào)送至“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。

        3.1參數(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)置故障,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。

        3.2“OC”過流報(bào)警故障

        這是變頻最常見故障,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。然后就必須判斷是否電流檢測電路問題,以FVR-075G7S-4EX為例,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)就要測試一下它的3個(gè)霍爾傳感器是否出了問題。

        3.3“OV”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。然后可以看一下電壓檢測電路是否出現(xiàn)了故障。一般的電壓檢測電路的電壓采樣點(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)可以看一下電阻是否氧化變值,光耦是否有短路現(xiàn)象。

        3.4“UV”欠壓故障

        首先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電路鼓掌,判斷和電壓相同。

        3.5“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)溫度檢測裝置,檢查電動(dòng)機(jī)的散熱情況,然后檢查檢測電路各器件是否正常。

        3.6“SC”短路故障

        可以檢測一下變頻器內(nèi)部器件是否有短路現(xiàn)象。以安川616G545P5為例,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。

        3.7“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。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,特別是應(yīng)該注意的是更換快熔前必須判斷主回路是否有問題。

        4.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、下橋的功率開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷。從而可以在輸出端U、V、W三相上得到相位互差120°電角度的三相交流電壓。

        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量方法(專業(yè)不是這樣測量),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)GwEw短路,P到W則關(guān)閉,其它各管引腳同理。

        測量耐壓值可用晶體管參數(shù)測試儀,但是要短接觸發(fā)端G-E才能測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,也會(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)端或其他線路燒壞模塊。

        5.結(jié)束語

        在變頻器的應(yīng)用中,只有滿足其設(shè)計(jì)工作要求和正常使用的各項(xiàng)條件,才能使其長期、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。如果是在惡劣的工作環(huán)境下使用,就要加倍重視變頻器的日常維護(hù)和檢修工作,改善變頻器使用環(huán)境和負(fù)載波動(dòng)大的現(xiàn)象。才能保證變頻器可靠、平穩(wěn)、安全地發(fā)揮其各項(xiàng)性能,達(dá)到調(diào)速運(yùn)行、節(jié)約電能和降低維修費(fèi)用的目的。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]吳忠智,吳加林.變頻器應(yīng)用手冊(cè).北京機(jī)械工業(yè)出版社,2007,4:269-345.

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