低壓變頻器故障分析與維護(hù)對(duì)策

摘要：針對(duì)低壓變頻器的常見(jiàn)故障，分析故障原因，提出了相應(yīng)的維護(hù)對(duì)策，為保障變頻器的現(xiàn)場(chǎng)有效應(yīng)用提供了參考。

關(guān)鍵詞：變頻器;過(guò)熱;IGBT;參數(shù)設(shè)置

0 引言

變頻器因具備頻率可調(diào)、節(jié)能等特點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用，但是由于變頻器本身屬于比較精密的設(shè)備，使得設(shè)備維護(hù)工作量提升、設(shè)備整體運(yùn)行可靠性降低，容易產(chǎn)生故障，存在故障查找、維護(hù)困難等比較突出的問(wèn)題。

本文將結(jié)合某電站變頻器出現(xiàn)的故障情況，分析變頻器故障原因，并結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)提出一些變頻器常見(jiàn)的故障檢查、處理方法。

1 變頻器故障分析

某電站變頻器運(yùn)行過(guò)程中的主要故障包括參數(shù)設(shè)置問(wèn)題、過(guò)流問(wèn)題、IGBT問(wèn)題、變頻器過(guò)熱問(wèn)題等。

某電站變頻器總體運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，但已經(jīng)發(fā)生了數(shù)十起故障，通過(guò)分析可知，變頻器過(guò)熱問(wèn)題及參數(shù)設(shè)置問(wèn)題出現(xiàn)的比例最高，其中過(guò)熱問(wèn)題主要表現(xiàn)在變頻器風(fēng)扇損壞、風(fēng)道堵塞等;參數(shù)設(shè)置問(wèn)題主要表現(xiàn)在PID數(shù)據(jù)與變頻器數(shù)據(jù)不一致導(dǎo)致通信失敗，設(shè)置參數(shù)錯(cuò)誤等。經(jīng)分析，這些故障主要是由于維護(hù)頻度、人員技能、設(shè)備老化、設(shè)備運(yùn)行工況變化等方面造成。

2 變頻器過(guò)熱問(wèn)題對(duì)策

（1）對(duì)于變頻器運(yùn)行環(huán)境溫度較高的地方，建議降低變頻器所在場(chǎng)所溫度，加強(qiáng)冷卻和通風(fēng);（2）增加定期維護(hù)變頻器風(fēng)扇、風(fēng)道等頻次，以此提升變頻器運(yùn)行環(huán)境，使變頻器保持持續(xù)散熱能力;（3）監(jiān)測(cè)變頻器運(yùn)行溫度，建議采用變色測(cè)溫貼片法監(jiān)視變頻器發(fā)熱情況。

3 參數(shù)設(shè)置問(wèn)題對(duì)策

變頻器投入運(yùn)行前需要對(duì)其進(jìn)行基本參數(shù)的設(shè)置，主要包括基本頻率和最高頻率、上限頻率和下限頻率、加速時(shí)間和減速時(shí)間、轉(zhuǎn)矩提升和電子熱過(guò)載保護(hù)等。

（1）變頻器控制模式的設(shè)定主要包括頻率（速度）控制、轉(zhuǎn)矩控制、矢量控制或其他控制模式，并且每個(gè)控制模式對(duì)應(yīng)一組數(shù)據(jù)的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)置。如果這些數(shù)據(jù)范圍設(shè)置不當(dāng)，變頻器將不工作或非正常工作，也可能引起跳閘，顯示故障類(lèi)型代碼。（2）變頻器在出廠時(shí)一般設(shè)定為面板啟動(dòng)，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇用面板、外部端子、通信方式等，除面板啟動(dòng)外，其他需要與相對(duì)應(yīng)的給定參數(shù)及控制端子相匹配。（3）頻率給定參數(shù)的正確選擇。通常有許多方法給定變頻器的頻率，如外部給定、面板給定、外部電壓或電流設(shè)定、通信模式設(shè)定等，可以選擇一種或幾種方法組合。設(shè)置正確參數(shù)后，還必須確保信號(hào)源的正常工作，否則變頻器將無(wú)法正常工作，并且頻繁保護(hù)動(dòng)作，甚至發(fā)生損壞事故。

4 IGBT故障判定對(duì)策

在直流儲(chǔ)能電容與三相IGBT之間的斷開(kāi)點(diǎn)連接兩只25 W、220 V電壓供電的燈泡檢測(cè)IGBT故障。

在實(shí)際應(yīng)用中，電路這部分一般為連接銅排或快熔，把連接銅牌和快熔去掉，將三相逆變IGBT正電源與直流儲(chǔ)能電容之間斷開(kāi)，把燈泡接在兩點(diǎn)之間即可。IGBT檢測(cè)方法接線如圖1所示。

當(dāng)逆變電路出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，燈泡有限流作用，保護(hù)逆變模塊，燈泡接法如圖1所示。

（1）一上電燈泡就亮且變頻器不運(yùn)行。該情形可以說(shuō)明三只逆變模塊中至少有一相上下橋IGBT被擊穿或漏電了。

低電壓時(shí)這種情況偶爾會(huì)表現(xiàn)出來(lái)，但接上直流540 V高壓時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較大的漏電流，表明模塊內(nèi)部絕緣有問(wèn)題。出現(xiàn)此種問(wèn)題我們可以將單只IGBT逐一拆除，如果拆到哪一相的IGBT燈泡不亮了，就表明該相IGBT壞了。圖2為故障原理分析圖，假設(shè)U相的兩個(gè)IGBT都擊穿了，相當(dāng)于U相短路，此時(shí)一上電燈泡即亮。

（2）通電后沒(méi)有問(wèn)題，但是一但運(yùn)行燈泡就亮起，并且燈泡的亮度隨頻率的變化而變化。上述現(xiàn)象說(shuō)明三相模塊中出現(xiàn)了一相上橋或下橋損壞的情況，如圖3所示。比如說(shuō)，假設(shè)U相上橋V1收到觸發(fā)激勵(lì)信號(hào)而飽和導(dǎo)通，已經(jīng)損壞的U相下橋V2與已經(jīng)飽和導(dǎo)通的V1就形成了電源短路，故而發(fā)光。

（3）上電運(yùn)行時(shí)燈泡都不亮，且三相輸出的電壓不平衡。

上述現(xiàn)象表明某相IGBT內(nèi)部開(kāi)路，造成導(dǎo)通內(nèi)阻增大，接近開(kāi)路狀態(tài)。若發(fā)現(xiàn)此種問(wèn)題可根據(jù)以下方式進(jìn)行測(cè)量：利用萬(wàn)用表的直流檔測(cè)量三相輸出與地或進(jìn)線零線間的電壓，正常情形下直流幾乎為零，若是發(fā)現(xiàn)直流電壓說(shuō)明其中某相上下橋的一個(gè)橋?qū)ú涣?，?dǎo)致輸出的正負(fù)半波不對(duì)稱(chēng);測(cè)量三相輸出與直流母線電壓的正負(fù)端，正常情形下均分直流母線電壓，若是出現(xiàn)某相測(cè)量的時(shí)候大于母線電壓的1/2，或直接接近母線電壓，表明此相IGBT半橋?qū)ú涣肌?/p>

5 結(jié)語(yǔ)

雖然變頻器的應(yīng)用可靠性非常強(qiáng)，但如果使用不當(dāng)或出現(xiàn)意外時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致變頻器損壞。因此，對(duì)于技術(shù)人員和崗位操作人員需要充分掌握變頻器常見(jiàn)故障的日常維護(hù)和注意事項(xiàng)，以保障變頻器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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收稿日期：2020-02-01

作者簡(jiǎn)介：王仲恒（1986—），男，浙江人，工程師，研究方向：電氣維修。