变频器故障与预防综述

1、 变频器故障与预防变频器故障与预防 2015年年9月月10日日 张志辉张志辉 变频器变频器是一个电源设备，变频器具有良好的调速性能，是一个电源设备，变频器具有良好的调速性能，启动性能好，控制精度高。在电厂中风机、水泵等设备广泛启动性能好，控制精度高。在电厂中风机、水泵等设备广泛地采用了变频技术。但随着使用量的增加，变频器的故障也地采用了变频技术。但随着使用量的增加，变频器的故障也逐渐凸显和暴露。逐渐凸显和暴露。 根据对变频器实际故障发生次数和停机时间统计，主根据对变频器实际故障发生次数和停机时间统计，主电路的故障率占电路的故障率占60%60%以上；运行参数设定不当导致的故障以上；运行参数设定不

2、当导致的故障占占20%20%左右；控制电路板出现的故障占左右；控制电路板出现的故障占15%15%；操作失误和；操作失误和外部异常引起的故障占外部异常引起的故障占5%5%。变频器故障变频器故障变频器外部故障变频器外部故障变频器内部故障变频器内部故障变频器轻故障变频器轻故障变频器重故障变频器重故障按变频器的故障程度按变频器的故障程度按变频器的故障类型按变频器的故障类型外部故障外部故障安装环境安装环境电磁干扰电磁干扰电源异常电源异常 某电厂输煤皮带电机某电厂输煤皮带电机变频器安装于输煤段下部变频器安装于输煤段下部的操作室内，变频器运行的操作室内，变频器运行环境差，操作室粉尘多，环境差，操作室粉尘多，

3、夏季室内温度高，曾多次夏季室内温度高，曾多次发生变频器故障。在对操发生变频器故障。在对操作室进行密封和加装冷却作室进行密封和加装冷却设施后，情况大为改善。设施后，情况大为改善。室内灰尘室内灰尘弥漫弥漫安装环境安装环境 变频器在安装及使用时必须变频器在安装及使用时必须为变频器提供一个好的运行环境。为变频器提供一个好的运行环境。要注意保持变频器周围环境清洁、要注意保持变频器周围环境清洁、干燥，严禁在变频器附近放置杂干燥，严禁在变频器附近放置杂物。原则上周围物体间隔不小于物。原则上周围物体间隔不小于100mm100mm，不宜受阳光直射或靠近，不宜受阳光直射或靠近发热体。环境发热体。环境温度温度和和湿

4、度湿度不宜超不宜超限，防止水或水蒸气进入变频器限，防止水或水蒸气进入变频器内。变频器安装平面宜高出地面内。变频器安装平面宜高出地面800mm800mm。在粉尘大的场合要有防。在粉尘大的场合要有防尘措施，必要时设置单独的变频尘措施，必要时设置单独的变频器小间，做好防尘措施并器小间，做好防尘措施并加装空加装空调调进行冷却。进行冷却。安装环境安装环境 某电厂锅炉一次风机变频器某电厂锅炉一次风机变频器连续两次跳闸。变频器均显示连续两次跳闸。变频器均显示“C1C1单元驱动故障单元驱动故障”。初步分。初步分析原因为单元模块故障。厂家技析原因为单元模块故障。厂家技术人员在低压模式下对变频器单术人员在低压模式

5、下对变频器单元单体波形进行了测试，结果测元单体波形进行了测试，结果测试波形未见异常。但对该单元进试波形未见异常。但对该单元进行结构及布线检查时发现单元控行结构及布线检查时发现单元控制板及驱动板间连接线缆与输出制板及驱动板间连接线缆与输出母排间距非常近。由此产生的系母排间距非常近。由此产生的系统干扰引发模块驱动故障。统干扰引发模块驱动故障。电磁干扰电磁干扰母排与接线母排与接线距离很近距离很近 加大控制电缆与干扰源电缆加大控制电缆与干扰源电缆的距离，达到导体直径的距离，达到导体直径4040倍以上倍以上时，干扰程度就不大明显。在两时，干扰程度就不大明显。在两电缆间设置屏蔽导体，再将屏蔽电缆间设置屏蔽

6、导体，再将屏蔽导体接地。敷设的路线越短，抗导体接地。敷设的路线越短，抗干扰效果越好。对继电器采用并干扰效果越好。对继电器采用并联触点或镀金触点继电器或选用联触点或镀金触点继电器或选用密封式继电器。对电缆应定期做密封式继电器。对电缆应定期做拧紧加固处理。变频器的控制电拧紧加固处理。变频器的控制电源由独立系统供电，在控制电源源由独立系统供电，在控制电源的输入侧装设线路滤波器或隔离的输入侧装设线路滤波器或隔离变压器，且屏蔽接地。变压器，且屏蔽接地。电磁干扰电磁干扰 某电厂所用的九台变频某电厂所用的九台变频器在短期内烧毁三台，故障器在短期内烧毁三台，故障都是变频器控制的变压器烧都是变频器控制的变压器烧

7、毁导致主板等部件损坏。据毁导致主板等部件损坏。据了解，该地区电网电压有时了解，该地区电网电压有时高达高达480480V V，远超过变频器说，远超过变频器说明书中规定的明书中规定的+10%+10%的电压上的电压上限，使绝缘裕度较小的控制限，使绝缘裕度较小的控制变压器烧毁。这是一个变频变压器烧毁。这是一个变频器用于严重过压条件下而损器用于严重过压条件下而损坏的曲型事例。坏的曲型事例。电源异常电源异常 当输入电压超过正常当输入电压超过正常范围，一般发生在节假日。范围，一般发生在节假日。由于负载较轻，电压升高由于负载较轻，电压升高或降低而线路出现故障，或降低而线路出现故障，此时最好断开电源，检查、此时

8、最好断开电源，检查、处理。为防止电源波动的处理。为防止电源波动的影响，通常将为变频器提影响，通常将为变频器提供的电源独立，从而减少供的电源独立，从而减少相互之间的影响。相互之间的影响。电源异常电源异常过流故障过流故障过压故障过压故障单元模块故障过热故障过热故障欠压故障欠压故障参数设置参数设置内部故障内部故障确认电机参数，变频器在参数中设定电机的功率、电流、确认电机参数，变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。得到。变频器采取的控制方式，即速度控制、转距控制、变频器采取的控制方式，即速度控制、转

9、距控制、PID控制控制或其它方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要或其它方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。进行静态或动态辨识。参数设置故障参数设置故障设定变频器的启动方式，一般变频器在出厂时设定从面板启动，设定变频器的启动方式，一般变频器在出厂时设定从面板启动，用户可以根据实际情况选择启动方式，可以用面板、外部端子、用户可以根据实际情况选择启动方式，可以用面板、外部端子、通讯方式等几种。通讯方式等几种。给定信号的选择，一般可分为面板给定、外部给定、外部电给定信号的选择，一般可分为面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通讯方式给定，频率给定也可以是这几种

10、方压或电流给定、通讯方式给定，频率给定也可以是这几种方式的一种或几种方式之和。式的一种或几种方式之和。参数设置故障参数设置故障 一旦发生了参数设一旦发生了参数设置类故障后，变频器都置类故障后，变频器都不能正常运行，一般可不能正常运行，一般可根据说明书进行修改参根据说明书进行修改参数。如果以上不行，最数。如果以上不行，最好是能够把所有参数恢好是能够把所有参数恢复出厂值，然后按上述复出厂值，然后按上述步骤重新设置，对于每步骤重新设置，对于每一个公司的变频器其参一个公司的变频器其参数恢复方式也不相同。数恢复方式也不相同。 参数设置故障参数设置故障(1) 重新启动时，一升速就跳闸。这是过电流十分严重的

11、现象。主要原因有:负载短路、机械部位有卡住、逆变模块损坏、电动机的转矩过小等现象引起。 (2) 上电就跳，这种现象一般不能复位，主要原因有:模块坏、驱动电路坏、电流检测电路坏。 (3) 重新启动时并不立即跳闸而是在加速时跳闸，主要原因有:加速时间设置太短、电流上限设置太小、转矩补偿(V/F)设定较高。过流故障过流故障 过流故障可分为变频器在加过流故障可分为变频器在加速、减速用匀速过程中的过电流。速、减速用匀速过程中的过电流。这时一般可通过延长加减速时间、这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线元件、进行负荷分配设计、对线

12、路进行检查。如果断开负载，变路进行检查。如果断开负载，变频器还是过流故障，说明变频器频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已经损坏。如果无这些逆变电路已经损坏。如果无这些现象，可以断开输出侧的电流互现象，可以断开输出侧的电流互感器和直流侧的电流检测点，复感器和直流侧的电流检测点，复位后运行，看是否出现过流现象。位后运行，看是否出现过流现象。过流故障过流故障 1 1、变频器输出短路。、变频器输出短路。2 2、功率单元内、功率单元内IGBTIGBT被击穿。被击穿。3 3、驱动检测电路损、驱动检测电路损坏。坏。4 4、检测电路被干扰。、检测电路被干扰。IGBT过流故障的原因及解决办法过流故障的原因及解

13、决办法 检测方法是根据监控检测方法是根据监控界面显示的故障定位找到界面显示的故障定位找到对应的模块，拆开检查对应的模块，拆开检查IGBTIGBT是否损坏，判断的方是否损坏，判断的方法是找到功率单元内部直法是找到功率单元内部直流母线的正极与负极流母线的正极与负极 ，将，将万用表进行检查判断。万用表进行检查判断。IGBT的故障判断的故障判断 过载故障包括变频过载和电机过载。其可能是加速时过载故障包括变频过载和电机过载。其可能是加速时间太短，直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等原间太短，直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检因引起的。一般可通

14、过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重，所选的电机和变频器不能拖动查电网电压等。负载过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器；如后者则要对生产机械进行更换大功率的电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。检修。过载故障过载故障 变频器的过电压主要表现在直流母线的电压上。变频器的过电压主要表现在直流母线的电压上。正常情况下，变频器直流电为三相全波整流后的平正常情况下，变频器直流电为三相全波整流后的平均值。在过电压发生时，直流母线的储能电容将被均值。在过电压发生时，

15、直流母线的储能电容将被充电，当电压升至充电，当电压升至750V左右时，变频器过电压保护左右时，变频器过电压保护就会动作。因此，变频器来说，都有一个正常的工就会动作。因此，变频器来说，都有一个正常的工作电压范围，当电压超过这个范围时很可能损坏变作电压范围，当电压超过这个范围时很可能损坏变频器。常见的过电压有两类。一是输入交流电源过频器。常见的过电压有两类。一是输入交流电源过压。二是发电类过电压。压。二是发电类过电压。过电压故障过电压故障 过热故障的原因主要是由于环境温度的升高，过热故障的原因主要是由于环境温度的升高，风机散热口堵塞，还有就是冷却风机损坏，温度检风机散热口堵塞，还有就是冷却风机损坏

16、，温度检测装置发生故障产生异常判断等。为了避免过热故测装置发生故障产生异常判断等。为了避免过热故障的产生，在实际生产中要定期检查风机散热口是障的产生，在实际生产中要定期检查风机散热口是否通畅，温度检测装置是否正常。冷却装置是否能否通畅，温度检测装置是否正常。冷却装置是否能够正常工作等。够正常工作等。过热故障过热故障 变频器的欠压故障就是给变频器提供电源的电压突然变频器的欠压故障就是给变频器提供电源的电压突然降低或者是缺相。如果电网的电能质量不好，会产生瞬间降低或者是缺相。如果电网的电能质量不好，会产生瞬间电压降低的现象，这势必会造成直流母线电压过低。为了电压降低的现象，这势必会造成直流母线电压

17、过低。为了解决变频器欠压故障可以设置变频器的自启动功能，即当解决变频器欠压故障可以设置变频器的自启动功能，即当电网的电压突然降低至变频器停止工作，当电网恢复正常电网的电压突然降低至变频器停止工作，当电网恢复正常之后，变频器再重新启动。之后，变频器再重新启动。欠压故障欠压故障一般故障表现为单元输出过流或一般故障表现为单元输出过流或单元外部出现短路情况。这时要单元外部出现短路情况。这时要查看负载有无故障，参数设置是查看负载有无故障，参数设置是否合理。若否合理。若IGBT损坏。应检查损坏。应检查I G B T ， 更 换 损 坏 的 器 件 。， 更 换 损 坏 的 器 件 。若若IGBT与单元驱动

18、板之间的接与单元驱动板之间的接线错误或者松动。应检查接线，线错误或者松动。应检查接线，确保接线正确无误，牢固可靠。确保接线正确无误，牢固可靠。若单元驱动板上的输入电源电压若单元驱动板上的输入电源电压低于低于12V。应检查测试单元控制。应检查测试单元控制板 上 的 输 出 ， 做 相 应 处 理 。板 上 的 输 出 ， 做 相 应 处 理 。单元驱动故障单元驱动故障1 1）光纤连接部位接触不良或光纤连接部位接触不良或光纤头脱落。光纤头脱落。2 2）光纤信号发送光纤信号发送/ /接收器内接收器内部堆积灰尘。部堆积灰尘。3 3）光纤折断。光纤折断。4 4）光纤通信控制板损坏。光纤通信控制板损坏。光

19、纤通信故障光纤通信故障 单元输入缺相单元输入缺相 一般为单元输出过流导致输入电流超过熔断器的正常工一般为单元输出过流导致输入电流超过熔断器的正常工作值而熔断。应查看负载有无故障，参数设置是否合理。作值而熔断。应查看负载有无故障，参数设置是否合理。单元过热单元过热 一般故障原因为滤网堵塞造成通风不畅，单元柜上的风机一般故障原因为滤网堵塞造成通风不畅，单元柜上的风机故障，影响功率单元的散热，若温度开关上的输出信号线与单故障，影响功率单元的散热，若温度开关上的输出信号线与单元控制板的连接端子松动，或未插好。则应检查并确认连接稳元控制板的连接端子松动，或未插好。则应检查并确认连接稳固。固。单元模块故障

20、单元模块故障 变频器整流块均以二极管整流为主，目前部分整流块采变频器整流块均以二极管整流为主，目前部分整流块采用晶闸管的整流方式（调压调频型变频器）。中、大功率用晶闸管的整流方式（调压调频型变频器）。中、大功率普通变频器整流模块一般为三相全波整流，承担着变频器普通变频器整流模块一般为三相全波整流，承担着变频器所有输出电能的整流，易过热，也易击穿，其损坏后一般所有输出电能的整流，易过热，也易击穿，其损坏后一般会出现变频器不能送电、保险熔断等现象，三相输入或输会出现变频器不能送电、保险熔断等现象，三相输入或输出端呈低阻值（正常时其阻值达到兆欧以上）或短路。在出端呈低阻值（正常时其阻值达到兆欧以上）

21、或短路。在更换整流块时，要求其在与散热片接触面上均匀地涂上一更换整流块时，要求其在与散热片接触面上均匀地涂上一层传热性能良好的硅导热膏，再紧固螺丝。层传热性能良好的硅导热膏，再紧固螺丝。整流块的损坏整流块的损坏 导致变频器充电电阻、导致变频器充电电阻、电容损坏原因一般是：电容损坏原因一般是：如主回路接触器吸合不如主回路接触器吸合不好时；或充电电流太大好时；或充电电流太大而烧坏电阻；或由于重而烧坏电阻；或由于重载启动时，主回路通电载启动时，主回路通电和和 RUNRUN信号同时接通，信号同时接通，使充电电阻既要通过充使充电电阻既要通过充电电流，同时又要通过电电流，同时又要通过负载逆变电流，故易被负

22、载逆变电流，故易被烧坏。烧坏。充电电阻电容损坏充电电阻电容损坏逆变器模块的损坏原因很多逆变器模块的损坏原因很多: :如输出负载发生短路；负载如输出负载发生短路；负载过大，大电流持续运行；负过大，大电流持续运行；负载波动很大，导致浪涌电流载波动很大，导致浪涌电流过大；冷却风扇效果差；致过大；冷却风扇效果差；致使模块温度过高，导致模块使模块温度过高，导致模块烧坏、性能变差、参数变化烧坏、性能变差、参数变化等问题，引起逆变器输出异等问题，引起逆变器输出异常。常。逆变器模块烧坏逆变器模块烧坏 在平时运行中我们可能会碰到变频器提示电流极限。在平时运行中我们可能会碰到变频器提示电流极限。对于一般的变频器在

23、限流报警出现时不能正常平滑的工对于一般的变频器在限流报警出现时不能正常平滑的工作，电压作，电压(频率频率)首先要降下来，直到电流下降到允许的首先要降下来，直到电流下降到允许的范围，一旦电流低于允许值，电压范围，一旦电流低于允许值，电压(频率频率)会再次上升，会再次上升，从而导致系统的不稳定。变频器通常采用内部斜率控制，从而导致系统的不稳定。变频器通常采用内部斜率控制，在不超过预定限流值的情况下寻找工作点，并控制电机在不超过预定限流值的情况下寻找工作点，并控制电机平稳地运行在工作点，并将警告信号反馈客户，依据警平稳地运行在工作点，并将警告信号反馈客户，依据警告信息我们再去检查负载和电机是否有问题。告信息我们再去检查负载和电机是否有问题。限流运行限流运行变频器重故障变频器重故障