劉可夫 常亮 宋其軍

【摘 要】隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，各領域不斷地提高，對電力的需求也不斷增大。在電力不斷改革中變頻器控制得到了大量的應用。由于安裝使用量越來越大，在其優(yōu)勢突顯的同時，不可避免地故障維修量也同時加大了。

【關鍵詞】變頻器；主電路；檢測；維修

引言

通用變頻器的內(nèi)部設計電路中，是應用檢測電路把變頻器與電機的運行狀態(tài)經(jīng)過數(shù)字化轉換后回饋給中央處理器，中央處理器把收到的數(shù)字信號通過算法優(yōu)化處理之后給各分部電路下達控制指令或保護指令，來對變頻器的頻率輸出進行控制，同時也達到對變頻器和電機進行保護的目的。

1變頻器主電路結構

目前，絕大部分低壓變頻器均采用先整流再逆變的結構方式，所以其主電路基本都是由整流和逆變兩大部分環(huán)節(jié)構成。一般三相電流輸入端都是分別用R、S、T三個字母表示，輸入380V或者220V三相交流電流，經(jīng)D1至D6六只二極管組成的三相整流橋電路整流后，成為直流電，其電壓標記為UD，整流過后的脈動直流電流經(jīng)過濾波電容器C1和C2濾波。整流濾波過后的直流電，再經(jīng)過斬波處理后，將處理過后的直流電流經(jīng)由V1至V6六只IGBT晶體管（絕緣柵雙極性晶體管）組成的三相逆變電路，進行逆變處理，最終形成電壓和頻率可任意調整的三相交流電流輸出給電動機使用。

2濾波電容檢察

日常生產(chǎn)中我中心變頻器逆變模塊的損壞主要原因就是電容的容量減小，失容和失效。驅動電路異常造成逆變模塊損壞反而不是很常見。電容的容量不足輕者表現(xiàn)為帶負載能力差，負載加重時往往跳直流回路欠壓故障，電容的進一步損壞就有可能造成逆變模塊燒壞。此類故障比較隱蔽不易引起人們的重視，檢察時也比較費周折，有的電容測量其容量似乎是好電容，但好壞則不一定。尤其是大功率變頻器中電容，運行多年后，其引出電極常年累月數(shù)百赫茲的大電流沖放電沖擊，會出現(xiàn)不同的氧化現(xiàn)象，用電容表測量，容量正常，但接在電路中，則因充、放電阻增大，致使直流回路電壓下降，變頻器不能工作，檢修人員往往會做出判斷。失容后則極容易出現(xiàn)諧振過壓導致模塊炸裂。檢修兩年或運行年限更長的變頻器，儲能電容要引起重視；對逆變模塊不明原因的損壞，則應首先徹查直流回路電容。變頻器未損壞前跳“減速過電流”的現(xiàn)象，應說明的是，減速過電流是發(fā)生在加速啟動過程中。變頻器在加速中用頻率自動下調來抑制啟動過電流，就要考慮濾波電容是否正常。直流回路儲能電容的“硬”損壞，會出現(xiàn)明顯的濺液、鼓頂、炸裂等現(xiàn)象，觀察即能看出。兩只電容串聯(lián)與電路中容量應相等或接近，偏差過大時，容量小的電容會因承受高過電壓而損壞。儲能電容有“老化失效現(xiàn)象”電容表測量不出容量異常，單在運行中會造成直流回路電壓下降，變頻器頻報欠壓故障，帶載能力差。電容測量只能對變頻器解體單獨用電容表測量電容的大小，同時也要做電容的耐壓實驗。為此我中心設計了電容充放電實驗裝置。此裝置除了可以用于檢測電容好壞外，還可用于變頻器在用電容的檢測，以此判斷在用電容是否合格，是否需要更換，防止因電容超過使用壽命后各項指標不合格造成變頻器損傷。我中心員工根據(jù)電容充放電原理，利用調壓器、升壓變壓器、電阻、電容等元器件自行設計了一款電容充放電實驗裝置。其中T1為調壓器，調壓范圍為AC0～220V，通過升壓變壓器，可為整流橋輸入端提供AC0～690V的可控電壓，經(jīng)過橋式整流后，可輸出DC0～621V，電容C1、C2、C3及均壓電阻R1、R2、R3組成了濾波單元，最終在被測電容兩端可得到600V左右的直流電壓，因電容出廠時耐受電壓預設值為550V左右，該裝置完全能夠實現(xiàn)對電容的沖擊試驗。充電實驗：接上待測電容C后為控制回路供電，按下充電啟動按鈕SB1，使得充電繼電器KM1吸合，緩慢調節(jié)變壓器T1輸出電壓，直到電壓表顯示600V左右，觀察待測電容有無異常現(xiàn)象，若無，停止控制回路后再啟動SB1，模擬600V左右的電網(wǎng)電壓直接沖擊電容，若電容完好無異常，則待測電容合格，可以使用。放電實驗：斷開測量回路電源，啟動放電按鈕SB2，使放電繼電器KM2得電吸合，放電過程中電壓表會直觀地顯示待測電容兩端的剩余電壓，該過程中，放電指示燈會經(jīng)歷由亮到暗的過程，直到放電完成指示燈處于熄滅狀態(tài)。

3變頻器故障類型及其故障處理方法

3.1電壓超過固定范圍

變頻器都具有一個正常的工作電壓范圍，當電壓超過這個范圍時，會發(fā)生過壓，可能會損壞變頻器，常見的過壓主要分為兩種，分別為輸入交流過壓以及發(fā)電狀態(tài)中過壓。輸入交流過壓是指輸入的交流電源的電壓值高于正常值，一般在節(jié)假日過程中線路負載較大時，電路的電壓會升高或者線路出現(xiàn)故障時，指示燈會提示與報警，過一會再進行送電重啟，變頻器即可恢復正常。發(fā)電狀態(tài)過壓主要是指電動機的轉速較高，進而使電動機處于發(fā)電狀況。這種情況在故障中較為常見。第一，當變頻器對大慣性的負載進行拖動時，其減速時間設置較短，在減速期間，變頻器輸出的頻率逐漸減小，且減小的速度逐漸加快，負載方面主要是借助本身阻力進行減速，使得負載拖動轉速增加，高于正常自身轉動頻率。而電動機自身處于發(fā)電狀態(tài)，沒有回饋功能，對于問題也不能進行反饋，導致電壓逐漸升高，超過相應的保護數(shù)值，變頻器出現(xiàn)故障。第二，當多個電機共同發(fā)生負載時，也可能會出現(xiàn)過壓問題。主要是由于負荷沒有進行正常分配，即每個電機的轉速是不相同的。例如：兩個電機對同一個負載進行拖動，當一個電機的轉速較大時，轉速大的那個電機為原電機，而轉速較低的電機會處于發(fā)電狀態(tài)，進而導致電機出現(xiàn)故障，這種故障可能會導致電壓增加或者變頻器的參數(shù)發(fā)生改變。

3.2變頻器發(fā)生過載故障

變頻器的過載故障主要包括變頻過載故障以及電機過載故障。導致故障出現(xiàn)的原因可能為電機加速的時間較短、電網(wǎng)中的電壓過低或者負載過重導致的。在一般情況下，處理方式會使用延長加速時間、對電網(wǎng)的電壓進行檢查等。負載過程可能是因為電機以及變頻器對于負載不能拖動，或由于機械潤滑油缺少而引起的，需要對電機或變頻器進行更換或者加以檢修，進行檢測。

3.3電壓過低導致變頻器出現(xiàn)故障

電壓過低可能導致電源的輸入方面存在問題，導致線路電壓超載或者線路方面接觸不良。例如：在西門子系列的變頻器中，pmu的液晶屏上顯示：“e”，在這種情況中，變頻器不能夠正常工作，重新進行停電或者送電均不可以，在說明書中沒有詳細介紹，在對外接的電源進行檢查中發(fā)現(xiàn)電壓較低，不能滿足電路中的電壓需求，解決電壓過低的問題后，問題解決。

3.4溫度過高導致變頻器出現(xiàn)故障

溫度過高也會導致變頻器出現(xiàn)故障，例如：變頻器發(fā)生溫度過高的預警但是檢查過程中發(fā)現(xiàn)傳感器穩(wěn)定正常，這可能來源于其他干擾將故障屏蔽了。如果遇到類似的故障，可以與變頻器的廠家進行聯(lián)系，得到比較好的解決方法。

結語

對變頻器進行維修是一項集理論工作、實踐經(jīng)驗以及操作方式相結合的工作，工作人員的技術水平影響我國變頻器的質量。作為工作人員，應不斷更新相關知識，掌握其特點及功能，不斷提升工作質量及工作效率，解決一些維修過程中的常見問題，研究出一套合理的故障解決方案，提升自身技術水平。

參考文獻：

[1]張燕賓，編著.SPWM變頻調速應用技術[J].二版.北京：機械工業(yè)出版社，2017：58.

[2]周志敏，周紀海，紀愛華，編著.變頻器工程應用·電磁兼容·故障診斷[M].北京：電子工業(yè)出版社，2017：79-84，93-97.

（作者單位：1大慶油田有限責任公司第三采油廠電力維修大隊；

2中油電能公司售電事業(yè)部紅崗營業(yè)所黑龍江；

3 中油電能公司售電事業(yè)部紅崗營業(yè)所黑龍江）