摘要：变频器作为一种高效节能的电机调速装置，因其较高的性能价格比，在工厂得到了越来越广泛的应用。变频器在使用过程中的维护保养很重要，要想做好变频器的维护保养工作，提高变频器的工作性能延长变频器的使用寿命就必须做好日常维护保养，做好维护的基础就是了解变频器的基本结构和工作原理。所以本文主要介绍了变频器的结构原理及故障类型法，以便初步了解变频器，更好地提升变频器的维护质量。
关键词：变频器；故障分析
一、变频器的组成及原理
1.变频器的组成与分类
电压型变频器主电路包括：整流电路、中间直流电路、逆变电路三部分组。
2.变频器的基本分类
变频器总体分为“交-交变频器”与“交-直-交变频器”两种：
交-交变频器在结构上没有明显的中间直流环节（或者叫“中间直流储能环节”、或“中间滤波环节”），来自电网的交流电被直接变换为电压、频率均可调的交流电，所以称为直接式变频器。
交-直-交变频器有明显的中间直流环节，工作时，首先把来自电网的交流电变换为直流电，经过中间直流环节之后，再通过逆变器变换为电压、频率均可调的交流电，故又称为间接式变频器。
3.变频器的基本原理
变频器的工作原理是通过控制电路来控制主电路，主电路中的整流器将交流电转变为直流电，直流中间电路将直流电进行平滑滤波，逆变器最后将直流电再转换为所需频率和电压的交流电，部分变频器还会在电路内加入CPU等部件，来进行必要的转矩运算。
二、提高变频器的故障分析
变频器由许多集成芯片，电子元器件等组成，装置较为复杂，寿命一般小于10年，使用过程中不可避免的会出现各种故障，正确的维护，简单的检修可保证生产生活的正常进行。目前工厂在用的各类变频器的电机基本上为各装置区内的重要设备，平时因变频器故障影响工艺生产的事故没少发生。另外，各装置现存变频器的类型也有不同，主要有美国的ABB，丹麦的丹佛斯，日本的富士，德国的西门子，法国的阿尔斯通。对变频器常见故障进行分析如下：
温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，可安装散热装置并避免日光直射以避免温度过高；振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，可安装在振动冲击较小的部位或者采用橡胶等避振措施；潮湿、腐蚀性气体及尘埃等会造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路，可对控制柜进行防腐防尘
1.变频器外部引起的故障
1.1 变频器的工作环境
处理，并采用封闭式结构。
1.2 外部的电磁感应干扰
外部的电磁感应干扰可能会引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。可采用以下方法抑制噪声干扰：①采用屏蔽线回路②接地端子单独使用；③缩短控制回路的配线距离④周围的继电器、接触器线圈上加装RC吸收器；⑤输入端安装噪声滤波器。
1.3电源异常
为保证设备的正常运行，对变频器供电电源也有相应的要求。如果附近有直接起动电动机和电磁炉等设备，应和变频器供电系统分离，减小相互影响。对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合，除选择合适价格的变频器外，还应预先考虑负载电机的降速比例。变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式，当电压回复后，通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加速中的过电流。对于要求不能停止运行的设备，要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。
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2.变频器内部引起的故障
2.1参数设置引起的故障
应多注意电动机参数、变频器控制方式和启动方式的设定等，若发生参数设置故障，可根据故障代码或产品说明书进行参数修改，必要时可恢复出厂值，重新设置。
2.2过电流和过载
如果变频器一上电就报过流故障，可能是整流桥或逆变管损坏，需予以更换；若去掉电动机不再报警，可能是变频器和电机间存在断路；若运行中，出现机械卡死、重载、加速时间设置过短或负载突变也有可能引起过流，应从上述可能性逐一排查。
2.3过电压和欠电压
过电压主要体现为电机拖动大惯性负载或多电机拖动同一负载时由于负荷分配不均引起；欠电压主要由电源电压过低或缺相、一个直流母线上的电压过低或欠压检测元件出现问题引起，可检查供电电压是否正常，更换故障元件或维修相应检测电路
2.4过热故障
应注意变频器的环境温度，尽量通风，检查变频器风扇等。
3.变频器对周边设备的干扰及对策
供电电源的畸变，使处于同一供电电源的其他设备出现误动作，过热、和振动，严重时不能正常工作，对变频器的外部控制信号产生干扰，这些控制信号受干扰后，就不能准确、正常地控制变频器运行，使被变频器驱动的电动机产生噪音，振动和发热现象。
3.1 对接在同一电源设备带来的干扰
当变频器的容量较大时，将使网络电压产生畸变，通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰传入其它电路。消除或削弱对接在同一电源的设备带来的干扰，可以将变频器的输入端串入交流电抗器，在变频器的整流侧插入直流电抗器。
3.2对于产生的振动干扰
采用变频器对电动机进行调速控制时，同噪音相同的原因，会使电动机产生振动。特别是较低阶的高次谐波所产生的脉动转矩，给电动机的转矩输出带来较大的振动。若机械系统与这种振动发生共振时，其振动就更为严重。
通常可以采取以下措施减小振动：
3.2.1强化机械结构的刚性，将刚性连接改为强性连接。
3.2.2在变频器与电动机之间串入电抗器
3.3对于导致控制部件电动机过热的干扰
采用变频器对电动机进行调速控制，由于高次谐波的原因，即使是对同一电动机，在同一频率下运行，电动机也将增加5%～10%的电流。电动机温度会提高。此外，普通电动机的冷却风扇安装在电动机轴上的，在连续进行低速运行时，由于自身的冷却风扇的冷却能力不足，而出现电动机过热现象。电动机过热的对策有以下几种：
3.3.1 为电动机另配冷却风扇，改自冷式为他冷式。增加低速运行时的冷却能力。
3.3.2选用较大容量的电动机。
3.3.3改变调速方案，避免电动机连续低速运行。
随着工厂电气自动化程度的提高，各种干扰也日益增多，只有对变频器的干扰问题有深入的认识，并采取相应的处理措施，才能够减少彼此之间的相互危害，更大程度的确保生产的正常进行和设备的稳定。
三、结论
随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展，促进了电气传动的技术革命。交流调速取代直流调速，变频调速以其高效率，高功率因数，以及优异的调速和启制动性 能等诸多优点而被公认为最有发展前途的调速方式。
参考文献：
[1]王廷才.主编.《变频器原理及应用》.机械工业出版社.
[2]何超.主编.《交流变频调速技术》.北京航空航天大学出版社.
[3]陈国呈，周勤利.变频技术研究[J].上海大学自动化学院学报.
[4]陈伯时，陈敏逊.交流调速系统（第2版）.机械工业出版社.
论文作者:李林东,靳昊良,孙远军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/8
标签：变频器论文; 电动机论文; 干扰论文; 电压论文; 故障论文; 电路论文; 交流电论文; 《电力设备》2017年第11期论文;