摘要：随着工业自动化程度的不断提高，变频器得到了非常广泛的应用，但随着工作场地的复杂化，加强对变频器的应用维护对延长变频器使用寿命，减少故障率尤为重要。本文针对变频器的应用维护及常见故障处理进行分析与探讨，希望能供本行业同僚参考。
关键词：变频器；故障处理；维护
引言
从目前变频器的工作原理来看，变频器工作原理层次明确，在具体的控制过程中控制效果较为理想。基于变频器的特点及使用情况，做好变频器的工作原理分析及应用维护情况分析，对解决变频器的使用问题和维护变频器的运行稳定具有重要意义。为此，我们应结合变频器的工作实际，分析变频器的应用情况，了解变频器故障原因并制定具体的变频器维护措施，保证变频器的应用和维护能够取得积极效果，从而提高变频器的应用质量。
1.变频器的原理
1.1变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等。
图1.1为变频器主回路图
2.变频器的应用及故障处理
2.1目前我厂所用变频器主要有西门子MM4系列，施耐德ATV71系列和ABB ACS355系列。现场应用有锅炉链条给煤机电机、磨煤机分离器电机、冷却塔补水泵电机、输煤皮带电机、电梯驱动电机等。现对我厂使用的西门子MM4系列变频器常见故障做如下探讨：
2.1.1.过电流故障：故障代码F0001，变频器过电流，变频器输出电流超过最大允许电流，常见故障可分为以下三类，电机故障、负载问题以及变频器故障，具体分析如下：
1）电机问题
a.电机绕组相间或对地短路；b.电机电缆有接地故障；c.电机电缆长度超过了最大允许的电缆长度；d.电机电缆接线存在接触不良的情况。
2）负载问题
a.负载电机遇到冲击或机械结构出现“卡住”现象，引起电机电流突然增加；b.变频器输出频率超过电机额定频率，电机处于弱磁状态负载波动引起过电流；c.变频器斜坡上升下降时间与负载特性不匹配，如加、减速时间太短；d.电动机功率与变频器的功率不相匹配，小变频器拖动大电机；e.PID 控制，反馈信号受到干扰波动较大，PI参数不合适；f.启动正在旋转的电机。
3）变频器问题
a.变频器 I/O 板接触不良；b.变频器内部器件短路；c.变频器电流检测元件故障；
常见处理办法：
处理变频器 F0001 故障，应首先明确变频器在何种工况下发生 F0001故障：
1）上电不运行就发生 F0001 故障，并且不能复位故障：
由变频器问题引起的可能性较大，可尝试拆除控制接线、电机接线，只保留变频器供电电源和地线，尝试能否复位故障，如不能复位，变频器可能损坏，应联系送修。如故障能复位，检查变频器外部接线是否存在问题。
2）上电没有 F0001 故障，一启动马上报 F0001故障，可以复位但启动马上又出现 F0001：
由电机问题引起的可能性较大，可尝试拆除控制接线、电机接线，只保留变频器供电电源和地线，尝试使用 BOP面板空载启动变频器，如果变频器不出现 F0001故障，请着重检查电机和电机电缆绝缘情况、电机电缆是否超长、以及电机电缆是否存在接触不良的情况，或更换电机进行测试。如果变频器仍然出现 F0001故障，变频器可能损坏，需联系送修。
3）正常运行过程中偶尔报 F0001故障：
可能由负载问题所致或是受谐波干扰电压质量不良，建议测试电压质量，采取相应措施。
2.2.2过电压故障：故障代码F0002，直流母线过电压，是指变频器的直流母线电压超过过电压阀值。
常见原因
1）电源电压过高
a.电源波动；b.电源侧其他设备引起的操作过电压。
2）负载能量回馈
a.大惯量负载减速；b.位能性负载；c.负载突变（突然减载）。
3）硬件问题
a.变频器直流电压检测回路故障；b. 输出侧电缆或电机接地故障；c. 输出侧电缆或电机端子虚接。
常见处理办法
1）电源电压过高
a.万用表测量变频器进线电压是否超过允许电压范围；b.现场是否有电容补偿柜投入，以及现场是否有其它设备导致电网电压存在尖峰。
2）负载能量回馈
a.大惯量负载减速可通过延长斜坡时间 P1121，或使用最大电压控制器避免过电压，如果需要大惯量负载快速减速需要使用制动单元+制动电阻；b. 位能负载应用需要使用制动单元+制动电阻。
3）硬件问题
a.万用表测量变频器进线电压，测量变频器直流母线电压（正常情况下为进线电压的 1.35 倍左右，不带载时电压会高些），查看变频器 r0026 参数显示直流母线电压，正常情况下测量的直流母线电压和 r0026 的值应该基本相同，判断这 3 个电压值的关系是否正确，如不正确变频器可能损坏；b.如果出现每次一启动就报，检查输出侧电缆或电机的绝缘。
2.2.3.变频器欠压故障：故障代码F0003，变频器的直流母线电压低于欠电压阀值。
常见原因
1）电源问题
a.进线电压过低；b.有短时掉电的情况发生；c.进线缺相。
2）负载问题
冲击性负载。
3）变频器问题
a.一相整流桥不能导通；b.整流桥损坏；c.制动单元接线错误。
常见处理方法
1）电源问题
a.检查进线电压；b.如果是瞬时掉电的情况，对于MM440变频器我们还可能尝试用动态缓冲功能来避免变频器欠电压跳闸，设置P1240=3，靠降低输出频率来保持直流回路的能量，但对于MM430，MM420并没有此功能；c.钳形表测量三相输入电流，如果三相输入电流有不平衡情况，可以检查是否有虚接，否则变频器整流桥存在问题。
2）负载问题
避免由于负载突然增大导致直流母线电压瞬间被拉低。
3）变频器问题
a.在变频器停止输出的情况下检查参数r0026，并用电压表实测DC+，DC-两端电压，如果所测量值与r0026不符，说明直流回路的检测回路存在问题，建议维修；b.检查制动单元是否正确接入。
如果确实因为电源电压不稳定，或者有瞬时跌落的情况，变频器无法避免出现F0003故障，作为补救措施，可以考虑使用自动再启动和捕捉再启动功能。相关参数设置如下：P1200=3，P1210=4。
3.变频器的参数设置
在变频器的使用过程中，内部参数的合理设置对于稳定运行也是有非常重要的作用。倘若一些参数设置有问题，会直接影响电机转动，进而导致电机无法进行正常的工作启动和制动，造成总开关跳闸，最终工作失败。严重时，甚至会烧坏变频器的内部结构，造成无法估计的严重后果。因此，在使用之前要对变频器进行有关参数的校核，主要的参数包括使用时的额定电压、电流最大承载范围、最大频率以及转速、配套使用电机的功率等，同时还要设置变频器所对应的控制方式，包括速度和转矩控制，以及其他方面的控制，控制精度也是设置重点。
4.变频器的正确使用及维护
针对变频器特点及使用情况，变频器储存时必须放置于无尘垢、干燥的位置，避免储存于含有腐蚀性气体、液体的环境中，环境温度适宜在-20℃到+60℃范围内，相对湿度适宜在0％到90％范围内，且无结露；长时间存放会导致电解电容的劣化，保证在6个月之内通一次电；变频器运行中环境温度一般为-15～40℃，环境湿度在30%～90%为宜，周围不可有腐蚀性、爆炸性或可燃性气体；为防止电磁干扰，控制线应有屏蔽措施，母线与动力线要保持不少于100mm的距离。此外，变频器还需定期检查输入、输出端子和铜排是否过热变色，变形；控制回路端子螺钉是否松动，用螺丝刀拧紧；输入R、S，T与输出U、V，W端子座是否有损伤，铜排连接是否牢固，用扳手拧紧；主回路和控制回路端子绝缘是否满足要求；动力电缆和控制电缆有无损伤和老化变色，污损的地方用抹布沾上中性化学剂擦，除粉尘，保持变频器散热性能良好。
结语
伴随电力行业的快速发展，越来越多的变频设备投入到社会各个领域，工程建设、化工厂、电厂等都需要变频设备，对变频器的维护要求也越来越高。日常维护工作是变频器长期使用的重要保障，在安装、调试、操作中，正确规范的操作是提高变频器运行效率的前提，生产人员应不断提升变频器的维护水平，牢牢掌握变频器的维护与检修方面的专业知识，不断加强维护与检修，以保证变频器的正常运行，让变频器发挥节能减排的优势。
参考文献
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[2]王斯然.异步电机高性能变频器若干关键技术的研究[D].浙江大学,2011.
[3]王兆义.变频器应用与实训指导[M].高等教育出版社,2005.
论文作者:周煜健
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/14
标签：变频器论文; 电机论文; 电压论文; 故障论文; 负载论文; 过电压论文; 母线论文; 《电力设备》2018年第3期论文;