发表于：2009/4/9 11:10:56
#0楼
一．概述
随着电力电子技术和控制理论的快速发展，目前采用交流电机变频调速的场合也越来越多，变频调速大有取代直流调速的趋势。随着变频器数量的增加，变频器故障处理也受到人们越来越多的关注。而变频器由于结构和控制种类繁多，故障处理也需采取不同手段，故障处理人员可能因为各种原因走弯路，花费不少时间。我们通过大量的现场变频器故障处理，从中总结出一些规律，下面以最常见的电压型矢量控制变频器为例进行说明，
电压型矢量控制变频器的主回路结构如下图所示。
一般整流部分采用二极管桥式整流方式，逆变部分采用全控型器件三相逆变方式。目前所采用的全控型器件最常见的为电压控制型器件IGBT。
二．常见故障类型
通用变频器的故障种类很多，常见的有过载、过电流、直流过电压、欠电压、接地等。其中过电流故障的破坏性最大，在处理这种故障常常要涉及到主回路元器件的更换，对恢复变频器的功能带来一定的难度。下面以日立和西门子变频器为例进行说明。
三．故障原因分析、测试方法与判断标准
下面对常见的故障进行分析并简单介绍一般的处理方法。
1、 过载
一般变频器过载的原因可能为：负载过大、电流检测器件故障、控制板功能异常，这可用电流钳形表、万用表同时测量比较判断。采取相应措施即可。
2、 过电压
一般过压是指直流过电压，可能的原因有：三相交流输入电压异常，电压变换器异常，加减速时间设定不正确等。前二者可用万用表测量进行简单判断，而加减速时间设定不正常比较难以判断，有可能因为负载变化后造成转动惯量增大，减速时间参数没有改变，造成减速时回馈能量来不及反馈回电网，导致变频器直流电压升高，变频器故障。可根据情况适当增大变频器减速时间即可。
3、 欠电压
常见原因为三相输入电压偏低、缺相或整流器缺相，电压变换器功能异常造成。这三方面皆可用万用表测试判断，采取相应措施即可。
4、 接地
由于故障原因比较少，通过万用表或摇表即可判断故障点。注意有时接地点用万用表无法检测出，需用摇表。如若用摇表，一定要根据变频器说明书合理选择测试点，避免故障扩大化。
5、 过电流
由于过电流故障的破坏性最大，在处理这种故障常常要涉及到主回路元器件的更换，对恢复变频器的功能带来一定的难度。下面就详细介绍过电流故障的处理方法和判断标准。
通用变频器的过电流故障通常是由于负载的突变甚至电机堵转、控制系统故障（如脉冲错误、控制电源失电或电流变换器异常等）、主回路元器件故障引起的。通用变频器的逆变侧功率器件多采用IGBT或GTR，因为这类器件对过电流的耐受能力很差，而且快熔也不能有效保护它们，所以在过电流故障中一般都有逆变侧的功率器件损坏，甚至有整流侧器件的损坏。对于这类故障的恢复，因为涉及主回路器件，所以需要进行完整的试验以免发生二次故障。
发生过电流故障后，首先应检查变频器的进线侧快熔是否熔断。如果没有熔断，则可根据生产节奏决定复位后试运行还是进行以下试验。如果快熔熔断，则必须进行以下试验。
然后进一步目视检查变频器元器件的外观和控制板的表面，如果有明显的损坏点（如黑点、裂纹或鼓胀等），则更换相应的部件。接着用模拟式万用表测试主回路的元器件，测试时使用测电阻×1K档或×10K档，测量中数据可能有一些变化但只要能反映二极管特性就属正常。如果测试中发现有明显偏差的，那么说明该功率器件已经损坏。更换损坏的元器件，并检查接线均正确后，进行下一步试验。
将变频器控制方式改为V/F控制方式，进行脉冲试验以检查逆变侧功率器件的导通/关断性能和系统控制板是否正常工作。先在P2 – N之间加10～20V的直流电压，并向系统发出速度指令（按产品说明书中提供的试验方法操作）。然后用录波仪或示波器观察输出波形（U-V,V-W,W-U），波形应是SPWM调制波，两电平变频器的输出参考波形见附图1，三电平的见附图2，注意三电平变频器在一般情况下，如果速度指令在额定速度的50%以下时，输出电压波形依旧为两电平波形，如附图1。如果波形异常，则说明逆变侧功率器件、脉冲或控制板存在故障，需要检查、处理至波形正常为止。
附图1：两电平变频器的相间电压波形。
附图2：三电平变频器的相间电压波形。
以上试验完成后即可送电试运行。试运行正常后，变频器即可投入正常生产。
三．几个注意点
1． 如果在故障中有拉弧现象，那么必须找到拉弧点并妥善处理后才能送电试运行。
2． 因为变频器整体不允许做绝缘试验且功率器件在与其它部件断开前也不能测试耐压，所以上述试验中没有涉及变频器对地绝缘和功率器件的耐压试验。因此在送电试运行时仍有可能出现故障，在试运转时必须监视变频器运行状况并做好应急预案。
四．特殊情况下的故障处理
在一些情况下，比如变频器能运行，但是电流显示不正常，波动大，甚至过电流，或由于结构紧凑，不能在PN之间加直流电压，则可采用下列方法对故障进行判断。
1、将变频器控制方式改为V/F控制方式，运行，如果变频器输出电压波形依旧不正常。
2、将电机从变频器上脱开，变频器控制方式改为V/F控制方式，运行。如果变频器输出电压波形正常，如附图1或附图2，则可判断变频器无异常，检查变频器的外围器件如测速机、编码器、输出电缆或电机。
3、如果变频器输出电压波形与附图1或附图2异常，则可判断变频器内部异常，可根据当时的故障现象，通过更换相应的线路板或元器件排除异常。
注意当逆变器采用IPM（智能功率模块）模块时，用万用表测量逆变模块可能有检测不出异常，因IPM集成功率模块、驱动和保护电路，存在功率模块正常，驱动、保护电路异常的可能性。
当然由于各厂家所生产的变频器由于结构不同，采用的控制方式不同，出现的故障可能会表现为各种不同的现象。对此故障处理人员要根据变频器的结构和控制原理采取相应的措施，但是故障处理的思路应该是相同的。可按照上面所述方法进行处理。
随着电力电子技术和控制理论的快速发展，目前采用交流电机变频调速的场合也越来越多，变频调速大有取代直流调速的趋势。随着变频器数量的增加，变频器故障处理也受到人们越来越多的关注。而变频器由于结构和控制种类繁多，故障处理也需采取不同手段，故障处理人员可能因为各种原因走弯路，花费不少时间。我们通过大量的现场变频器故障处理，从中总结出一些规律，下面以最常见的电压型矢量控制变频器为例进行说明，
电压型矢量控制变频器的主回路结构如下图所示。
一般整流部分采用二极管桥式整流方式，逆变部分采用全控型器件三相逆变方式。目前所采用的全控型器件最常见的为电压控制型器件IGBT。
二．常见故障类型
通用变频器的故障种类很多，常见的有过载、过电流、直流过电压、欠电压、接地等。其中过电流故障的破坏性最大，在处理这种故障常常要涉及到主回路元器件的更换，对恢复变频器的功能带来一定的难度。下面以日立和西门子变频器为例进行说明。
三．故障原因分析、测试方法与判断标准
下面对常见的故障进行分析并简单介绍一般的处理方法。
1、 过载
一般变频器过载的原因可能为：负载过大、电流检测器件故障、控制板功能异常，这可用电流钳形表、万用表同时测量比较判断。采取相应措施即可。
2、 过电压
一般过压是指直流过电压，可能的原因有：三相交流输入电压异常，电压变换器异常，加减速时间设定不正确等。前二者可用万用表测量进行简单判断，而加减速时间设定不正常比较难以判断，有可能因为负载变化后造成转动惯量增大，减速时间参数没有改变，造成减速时回馈能量来不及反馈回电网，导致变频器直流电压升高，变频器故障。可根据情况适当增大变频器减速时间即可。
3、 欠电压
常见原因为三相输入电压偏低、缺相或整流器缺相，电压变换器功能异常造成。这三方面皆可用万用表测试判断，采取相应措施即可。
4、 接地
由于故障原因比较少，通过万用表或摇表即可判断故障点。注意有时接地点用万用表无法检测出，需用摇表。如若用摇表，一定要根据变频器说明书合理选择测试点，避免故障扩大化。
5、 过电流
由于过电流故障的破坏性最大，在处理这种故障常常要涉及到主回路元器件的更换，对恢复变频器的功能带来一定的难度。下面就详细介绍过电流故障的处理方法和判断标准。
通用变频器的过电流故障通常是由于负载的突变甚至电机堵转、控制系统故障（如脉冲错误、控制电源失电或电流变换器异常等）、主回路元器件故障引起的。通用变频器的逆变侧功率器件多采用IGBT或GTR，因为这类器件对过电流的耐受能力很差，而且快熔也不能有效保护它们，所以在过电流故障中一般都有逆变侧的功率器件损坏，甚至有整流侧器件的损坏。对于这类故障的恢复，因为涉及主回路器件，所以需要进行完整的试验以免发生二次故障。
发生过电流故障后，首先应检查变频器的进线侧快熔是否熔断。如果没有熔断，则可根据生产节奏决定复位后试运行还是进行以下试验。如果快熔熔断，则必须进行以下试验。
然后进一步目视检查变频器元器件的外观和控制板的表面，如果有明显的损坏点（如黑点、裂纹或鼓胀等），则更换相应的部件。接着用模拟式万用表测试主回路的元器件，测试时使用测电阻×1K档或×10K档，测量中数据可能有一些变化但只要能反映二极管特性就属正常。如果测试中发现有明显偏差的，那么说明该功率器件已经损坏。更换损坏的元器件，并检查接线均正确后，进行下一步试验。
将变频器控制方式改为V/F控制方式，进行脉冲试验以检查逆变侧功率器件的导通/关断性能和系统控制板是否正常工作。先在P2 – N之间加10～20V的直流电压，并向系统发出速度指令（按产品说明书中提供的试验方法操作）。然后用录波仪或示波器观察输出波形（U-V,V-W,W-U），波形应是SPWM调制波，两电平变频器的输出参考波形见附图1，三电平的见附图2，注意三电平变频器在一般情况下，如果速度指令在额定速度的50%以下时，输出电压波形依旧为两电平波形，如附图1。如果波形异常，则说明逆变侧功率器件、脉冲或控制板存在故障，需要检查、处理至波形正常为止。
附图1：两电平变频器的相间电压波形。
附图2：三电平变频器的相间电压波形。
以上试验完成后即可送电试运行。试运行正常后，变频器即可投入正常生产。
三．几个注意点
1． 如果在故障中有拉弧现象，那么必须找到拉弧点并妥善处理后才能送电试运行。
2． 因为变频器整体不允许做绝缘试验且功率器件在与其它部件断开前也不能测试耐压，所以上述试验中没有涉及变频器对地绝缘和功率器件的耐压试验。因此在送电试运行时仍有可能出现故障，在试运转时必须监视变频器运行状况并做好应急预案。
四．特殊情况下的故障处理
在一些情况下，比如变频器能运行，但是电流显示不正常，波动大，甚至过电流，或由于结构紧凑，不能在PN之间加直流电压，则可采用下列方法对故障进行判断。
1、将变频器控制方式改为V/F控制方式，运行，如果变频器输出电压波形依旧不正常。
2、将电机从变频器上脱开，变频器控制方式改为V/F控制方式，运行。如果变频器输出电压波形正常，如附图1或附图2，则可判断变频器无异常，检查变频器的外围器件如测速机、编码器、输出电缆或电机。
3、如果变频器输出电压波形与附图1或附图2异常，则可判断变频器内部异常，可根据当时的故障现象，通过更换相应的线路板或元器件排除异常。
注意当逆变器采用IPM（智能功率模块）模块时，用万用表测量逆变模块可能有检测不出异常，因IPM集成功率模块、驱动和保护电路，存在功率模块正常，驱动、保护电路异常的可能性。
当然由于各厂家所生产的变频器由于结构不同，采用的控制方式不同，出现的故障可能会表现为各种不同的现象。对此故障处理人员要根据变频器的结构和控制原理采取相应的措施，但是故障处理的思路应该是相同的。可按照上面所述方法进行处理。
