(浙江省建德市恒大混凝土有限公司 311606)

建筑行業(yè)變頻器的故障與維護

姜理峰

(浙江省建德市恒大混凝土有限公司 311606)

隨著電力電子技術、微電子技術的發(fā)展以及自動控制原理的進步，還有變頻器具有高效率的性能和良好的控制特性，目前已經廣泛地應用于交流電動機的速度控制中。人們使用變頻器不但可以節(jié)省能量，而且可以提高產品質量與數量。在建筑系統(tǒng)中應用變頻器主要還是為了節(jié)能與獲得良好的起動特性。在建筑行業(yè)，變頻器是使用頻次較高的電氣設備，本文在長期實踐和查閱大量變頻器相關資料的基礎上，對建筑行業(yè)變頻器故障產生的因素進行詳細分析，并提出了一些變頻器維護方法。

建筑行業(yè)；變頻器故障；變頻器維護

一、變頻器概述

變頻技術是從60年代開始的一門電機應用技術。從電力電子器件中的SCR(晶閘管)、GTO(門極可關斷晶閘管)等開始發(fā)展，在今天更有IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管)等新型電力變換器件。同時，在70年代脈寬調制變壓變頻(PWM-VVVF)調速開始得到了應用。在80年代，以PWM模式優(yōu)化問題為變頻技術核心的技術得到了更廣泛的應用，并且得到了市場的廣泛推廣。

我國在90年代開始，隨著大功率晶體管技術的成熟和成本的降低，同時控制技術也在計算機的扶助下有了更強大的支持，在各個行業(yè)中得到了廣泛的應用。變頻技術在工業(yè)以外也得到了更多的應用，在促進民用建筑節(jié)能的今天，變頻技術作為可以大量節(jié)省能源的技術更得到了建設者和設計者的青睞。

變頻器的廣泛使用是世界生產力高度發(fā)展的必然，機身產過程和理化、實現(xiàn)高作業(yè)效率和高產品品質的需要。在建筑行業(yè)中，交流傳動以其優(yōu)越于直流傳動的特點，在很多場合中都被作為首選的傳動方案。變頻器的這些特點使其在電力電子系統(tǒng)、工業(yè)自動控制等領域的應用廣泛。市場上不同型號規(guī)格變頻器的安裝、接線、調試各有特點，但主要方法及注意事項基本一致、但使用變頻器時，一旦發(fā)生故障，建筑行業(yè)的普通運行人員就很難處理。變頻器故障的產生可能是產品質量問題、運行問題、應用方式問題，也可能是變頻器參數設置問題。

二、建筑用變頻器的故障分析

變頻器是由眾多的半導體電子元件、電力電子元件和電器元件組成的復雜裝置，其結構多采用單元化或模塊化形式。它由主回路、邏輯控制回路、電源回路、IPM驅動及保護回路、冷卻風扇等幾部分組成、由于變頻器電路板多采用SMT表面貼裝技術，在變頻器故障診斷中，因檢測儀器、技術資料及技術水平等因素，在工程上一般只限于根據故障情況找出故障的單元或模塊，即只做單元級或板級變頻器內的控制電路框圖檢查維修。

變頻器內的控制電路框圖

（一）外部因素

引發(fā)變頻器故障的外部因素主要是由于使用方法不正確或安裝環(huán)境不合理，故容易引發(fā)變頻器的誤動作或發(fā)生故障。

1．外部的電磁感應干擾

如果變頻器周圍存在干擾源，則干擾源產生的干擾信號將通過輻射、耦合及傳導到變頻器的內部，干擾變頻器控制回路的正常工作，造成變頻調速系統(tǒng)不能正常運行，嚴重時甚至可以損毀變頻器。變頻器在設計中雖然也采取我一定干擾措施，但由于變頻器的工作環(huán)境差異較大，故其抗干擾措施不具有普遍性，所以在變頻器外部采取噪聲抑制措施、消除干擾源顯得更加實際和必要。

2．變頻器的工作環(huán)境

變頻器屬于電力電子器件高度集中的電子裝置，在應用中，若安裝環(huán)境無法滿足其技術規(guī)格書中的有關安裝使用環(huán)境的要求時，必須采取相應技術措施，如變頻器若安裝在潮濕、有腐蝕性氣體及塵埃的環(huán)境時，則應選用控制板進行防腐、防塵處理的變頻器，還要對變頻器柜采取封閉式結構設計，以避免因潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等原因造成電子器件生銹、接觸不良、絕緣降低，變頻器的安裝環(huán)境應具有良好的通風條件，要避免日光直射或靠近熱源。

3．供電電源

變頻器供電電源異常表現(xiàn)的形式有缺相、電壓波動及瞬間停電，有時幾種異常形式可同時出現(xiàn)。三種常見的情況有：缺相、電壓波動、瞬間停電。

4．感應雷電和操作過電壓

雷擊或感應雷形成的浪涌電壓有時也能造成變頻器的損毀。在變頻器中，一般設有雷電吸收網絡，主要防止因瞬間的雷電入侵造成的變頻器損壞。

5．噪聲、振動

振動通常是由于電動機的脈動轉矩及機械系統(tǒng)的共振引起的，特別是當脈動轉矩與機械共振頻率恰好一致時將更為嚴重。噪聲通常分為變頻器噪聲和電動機噪聲，在分清噪聲的性質后應采取以下不同的處理措施。

（二）本身因素

早期生產的變頻器，由于開關器件為晶體管，故在應用中容易過流、過壓跳閘，不容易再啟動，過負載性。能力低。隨著開關器件制造技術及微處理器技術的迅速發(fā)展，變頻器主電路采用現(xiàn)代電力電子器件；控制電路采用功能強大的微處理器，可增強和完善變頻器的自診斷及故障防范功能，大幅度提高了變頻器的可靠。

（三）常見故障分析及處理

變頻器常見的故障類型主要有：過電流、短路、接地、過電壓、欠電壓、電源缺相、過熱、過載、CPU異常、通信異常等。變頻器故障大多數情況下可以根據其顯示的信息迅速找到故障原因并排除。但也有一些故障用常規(guī)的手段難以檢測，需要從多方面分析，逐一排除才能找到故障點。

故障檢查或維修時，注意先切斷電源，切忌停機后立即進行檢查。因變頻器額定運行時，其直流側濾波電容儲存大量電能，停機后須待電解電容的電壓放電降低后，方可開柜進行檢查。市場上不同型號規(guī)格的變頻器各有特點，但其故障的類別和分析處理方法有一定的共性：

1．過電流故障。變頻器在加減速及運行工程中出現(xiàn)過電流跳閘現(xiàn)象，一般用OC顯示其過電流故障。故障分析及處理：檢查負載側是否短路或接地；檢查工作機械是否卡住，減小負載；檢查逆變管是否完好；適當延長加減速時間；適當減小轉矩提升量；變頻器內部故障或諧波干擾大等。

2．過電壓故障。變頻器顯示OV表示其過電壓故障。故障分析及處理：檢查電源電壓是否過高；適當延長減速時間；檢查放電支路或新增外接制動電阻或制動單元。

3．欠電壓故障。變頻器顯示LV表示其出現(xiàn)欠電壓故障。故障分析及處理：檢查電源電壓過低、缺相；檢查主回路斷路器、接觸器、整流回路是否完好；同一電源系統(tǒng)中是否有大啟動電流的負載啟動。

4．過載故障。變頻器顯示OL表示其出現(xiàn)過載故障。故障分析及處理：過負載或變頻器容量過??；熱繼電器保護設定值??；轉矩提升量設定太小；變頻器內部故障等。

5．過熱故障。變頻器顯示OH表示其出現(xiàn)過熱故障。故障分析及處理：過負載或環(huán)境溫度太高，散熱片堵塞；冷卻風扇工作不正常，跟換冷卻風扇；變頻器內部故障。

三、建筑用變頻器的日常維護保養(yǎng)

變頻器在運行過程中，可以從變頻器外部檢查運行情況有無異常，通常檢查的項目有以下幾項。

1．通過變頻器操作面板檢查變頻器輸出電流、電壓、頻率、直流母線電壓等運行數據有無異常。

2．變頻器安裝環(huán)境，如溫度、濕度、粉塵等是否符合運行要求。

3．變頻器有無異常聲音、振動和異常氣味。

4．檢查變頻器散熱風扇運轉是否正常，變頻器有無過熱現(xiàn)象。

四、結論

以上是筆者在實際工作過程中通過對在建筑電氣自動控制系統(tǒng)中實現(xiàn)節(jié)能或控制的變頻器的一些維修養(yǎng)護的體會。變頻器在建筑系統(tǒng)中的應用還遠遠不止這些，如在音樂噴泉、鍋爐系統(tǒng)、空調壓縮機以及家用空調等方面，可以預見，它的應用將隨著電子技術的發(fā)展與變頻器的不斷更新會越來越廣泛。那么對通用變頻器運行過程中存在問題的分析，提出了解決這些問題的實際對策。只有滿足其設計工作要求和正常使用的各項條件，才能使其長期、安全、穩(wěn)定的運行。隨著新技術和新理論不斷在變頻器上的應用，變頻器存在的這些問題有望通過變頻器本身的功能和補償來解決。

[1]孫豐濤，張承慧，崔納新，杜春水.變頻器故障診斷技術研究與分析.電機與控制學報，2005.

[2]熊莉.高壓變頻器常見故障的處理及防范措施.河北電力技術，2016.

[3]謝勇來.變頻器故障診斷及容錯控制研究.科技創(chuàng)新導報,2017.

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1007-6344（2017）06-0126-02

姜理峰（1974.9--），男；籍貫：浙江省江山市；本科學歷；研究方向：自動控制；工作單位：浙江省建德市恒大混凝土有限公司；單位郵編：311606 。