变频器应用与检修变频器常见故障与诊断

变频器应用与检修变频器常见故障与诊断思考的问题该电路名称是什么？电路可完成什么功能？3控制部分可用什么器件来替代它？继电器与变频器接线对比

变频调速技术在港口起重机电气传动上的应用具有以下特点:1变频系统与直流传动方案相比,

可以不用制造复杂、价格昂贵、维护麻烦的直流电动机,而选用方便,节能,经济的交流电动机；2变频系统与常规电气控制方案相比,省去了电动机转子侧的大功率电阻、加速接触器和电动机正反转交流接触器；3电机加减速时间可调整，可实现系统的软启动，软停止，速度变化平滑，运行平稳，低速性能稳定；4能满足起升机构对调速硬度、低频转矩特性及四象限运行的要求;可以长时间低速运行;能采用矢量控制闭环方式有效的防止重载空中溜钩现象；5，0Hz时起升电机也能以额定转矩输出.实现零速抱闸，可以全速受控，减少抱闸闭合时的振动及抱闸磨损；6无需采用机械变速装置，利用变频调速50Hz以上恒功率调速方式即可将空钩及轻载工况的起升速度提高一倍，类似于直流电机的弱磁升速方式，可大大提高生产率；7配用PLC后，控制柜体积大为减少，元件少，若和变频器之间采用通信方式，则无需使用PLC的I/O接口及变频器输入端子。电动机变频调速方式

从上式中可以看出，当异步电动机的磁极对数Pn一定，转差率s—定时，改变定子绕组的供电频率f1可以达到调速目的，电动机转速n基本上与电源的频率f1成正比，因此，平滑地调节供电电源的频率，就能平滑，无级地调节异步电动机的转速。变频调速范围大，低速特性较硬，基频f=50Hz以下，属于恒转矩调速方式，在基频以上，属于恒功率调速方式，与直流电动机的降压和弱磁调速十分相似。且采用变频起动更能显著改善交流电动机的起动性能，大幅度降低电机的起动电流，增加起动转矩。所以变频调速是交流电动机的理想调速方案。由电机理论知道，三相异步电动机定子每相电动势的有效值是

Eg=4.44ƒ1N1фm

式中：Eg—气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值（V）；

f1—定子频率（Hz）；

N1—定子每相绕组串联匝数；

фm—每极磁通量（Wb）。

电机转矩为常数，与电机结构有关旋转磁场每极磁通转子电流转子电路的功率因数

对异步电动机进行调速控制时，希望电动机的主磁通保持额定值不变。磁通太弱，铁心利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩小，电动机的负载能力下降；磁通太强，则处于过励磁状态，使励磁电流过大，电机温升快，容易损坏。由公式

Eg=4.44ƒ1N1фm可见，фm的值是由Eg和f1共同决定，对Eg和f1进行适当的控制，就可以使气隙磁通фm保持额定值不变，达到控制фm的目的。对此，需要考虑基频（额定频率）以下和基频以上两种情况。

（1）基频以下调速

为了保持电动机的负载能力，应保持气隙磁通фm不变，这就要求频率f1从额定值向下调节时，必须同时降Eg使

即保持电动势与频率之比常数进行控制。这种控制又称为恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式。但是，Eg难于直接检测和直接控制。（当Eg和f1的值较高时，定子的漏阻抗压降相对比较小，如忽略不计，则可近似地保持定子相电压U1和频率f1的比值为常数，即认为U1=Eg，保持U1/f1=常数即可）。这就是恒压频比控制方式，是近似的恒磁通控制。

变压变频目的：恒力矩（磁通）可限流。

低频时，U1和Eg都较小，定子漏阻抗压降（主要是定子电阻压降）不能再忽略。这种情况下，可以人为地适当提高定子电压以补偿定子电阻压降的影响，使气隙磁通基本保持不变。（近似的Eg/f1=c）。

（2）基频以上调速

在基频以上调速时，频率可以从f1N往上增上，但电压U1却不能超过额定电压UN，最多只能保持U1=U1N。由式2-2可知，这必然会使主磁通фm随着f1的上升而减小，相当于直流电动机弱磁升速的情况，属于近似的恒功率调速方式。

功率∝力矩×速度=常数由上可见，异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压和频率，即必须通过变频装置获得电压频率均可调的供电电源。变频器功能特点功能

利用功率开关将直流电变成不同频率、不同电压幅值的交流电。

通过控制电力电子器件的导通与关断时间，实现交流无触点的开关、调压、调速等的目的特点变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术，既要处理巨大电能的转换(整流、逆变)，又要处理信息的收集、交换和传输，因此它的共性技术必定分成功率和控制两大部分。前者要解决与高电压大电流有关的技术问题，后者要解决控制模块的硬、软件开发问题

变频器电路硬件组成1）主控板：输入输出口，故障信号，热敏电阻，与驱动板通信，操作面板2）IGBT：大功率绝缘栅双极型晶体管开关频率很高，动态响应快，触发电压低，但在高速运转时一旦有短路电流，IGBT易被击穿3）驱动板：触发IGBT的信号4）阻容吸收模块，吸收高次谐波5）限流电阻6）滤波电容7）内部接触器8）制动单元、制动电阻9）电源板10）接线端子变频器电路1构造由主电路和控制电路两大部分组成变频器方框图变频器=整流回路中间回路逆变回路++PG反馈主控板电机驱动板通信板PLC的CPU，其它变频器主电路主电路2主电路一套直流电源供多台变频器使用好处是节能、占用空间少等3控制电路主板、驱动板等包括运算电路、检测电路、输入/输出口电路、驱动电路等完成功能对变频器运转模式、运行状态、保护装置监控，生产脉冲信号控制驱动板；对变频器内部、外部保护检测信号进行实时监控以保护变频器正常运行；具有运算、加减速速率调节、PWM波形产生等功能。（1）脉幅调制（PAM）变频器将变压与变频分开完成，即在把交流电整流为直流电的同时改变直流电压的幅值，而后将直流电压逆变为交流电时改变交流电频率的变压变频控制方式。

（2）正弦波脉宽调制（SPWM）变频器输出电压的大小是通过调节脉冲占空比来实现的，且载频信号用等腰三角波，而基准信号采用正弦波。

中、小容量的通用变频器几乎全都采用此类变频器。变频器应用技术4驱动电路变频器驱动电路图注意：严禁在整机运行状态下，直接下笔测量驱动电路——由表笔引入的干扰信号会误触通IBGT，造成严重损坏！在脱开逆变电路或切断逆变电路供电的情况下，和CPU主板能输出正常六路驱动脉冲的情况下，可以在线检测驱动光耦的工作状态。

5反馈制动电路

提升电机在下放重物时，由于重力加速度的原因，电机反转处于再生制动状态，拖动系统的机械能转化为电能，并存储在电压型变频器的滤波电容器的两端，使直流电压不断上升，甚至能够击穿电器绝缘。当电压上升到设定值时，接入泄能电阻来消耗直流电路的这部分能量，保证变频器安全运行。

制动电路分析安川变频器应用简介安川变频器应用参数控制方式转矩可调速范围速度精度使用事项V/f控制3Hz

150%1:40±2-3%带PG

V/f控制3Hz

150%1:40±0.03无PG矢量控制0.3Hz

200%1:200±0.2%带PG矢量控制0min-1

200%1:1500±0.01%PM用无PG矢量控制5%速度

100%1:20±0.2%(不能用于升降机)PM用无PG高级矢量控制0min-1

200%1:100±0.2%(不能用于升降机)PM用带PG矢量控制0min-1

200%1:1500±0.01%

主电路变频器设计寿命：10年

采用使用年限长的风扇、电容器、继电器、IGBT等部件，变频器的设计寿命可达10年整流回路逆变回路安川变频器操作盘状态指示灯按键数字操作器（616G7)操作键示意表安川变频器基本参数设置模式选择：驱动模式、QUICK（简易）模式、ADVANCED（全程序）模式、校验模式、自学习模式A1-02=2选择控制模式0无PG的V/F控制、1带PGV/F控制、2无PG的矢量控制1、3带PG矢量控制、4无PG矢量控制2B、运行模式选择：

b1-01=1频率指令0面板操作、1控制回路端子（模拟量输入）模拟量、

2MEMOBUS通信、3选择卡、4脉冲序列输入

b1-02=1选择运行指令0数字式（面板键）1控制回路端子（顺控输入）开关量、2MEMOBUS通信、3选择卡b1-03=0停止方式法0按斜波下降时间停止1惯性停止、2直流制动停止

3时间选择停止）

安川变频器基本参数设置C：调整C1-01=10S频率从0%升到100%所需时间（加速时间）（10S）C1-02=10S频率从100%降到0%所需时间（减速时间）（10S）C6-02=6选择载波频率的固定曲线C6-11=4选择无PG矢量2控制的载波频率4=8KHZD指令：d1-01=？HZ频率指令1用O1-03为单位设定频率指令d1-02=？频率指令2多段速指令2d1-03=？频率指令3多段速指令3d1-04=？频率指令4多段速指令4d1-17=？点动频率指令多功能选择指令E电机参数：E1-01=400输入电压设定E1-04=50.0最高输出频率E1-5=380/400V最高输出电压E1-09=0.5HZ最低频率E2-01=电机电流E2-04=？电机极数E2-11=？电机功率F01-01=600PG参数PG脉冲数安川变频器基本参数设置H端子功能选择（H1输入端子H2输出端子H3模拟量输入H4多功能模拟量输出）

H1-01=24端子S3功能选择（外部安全回路）

H1-03=F无用S5功能选择（减速）

H2-01=5M1M2功能选择（抱闸信号）要设定L4-01（抱闸临界频率）L4-01=3~10HZ观察U1-83峰值电流（1HZ）H3-01=0频率指令端子A1信号电平选择0代表0~+10伏H3-02=100%端子A1输入增益H3-03=0%端子A1输入偏置H4-01=2端子FM监视选择H4-01=2表示监视U1-02（输出频率）H4-02=0~100%端子FM增益（1）H4-04=3端子AM监视选择H4-04=3表示监视U1-03（输出电流）H4-05=0~100%端子AM增益（0.5）L保护功能L1-01=1各种电机保护功能0无效益1为通用电机2变频专用电机

3矢量专用电机

L3-04=30无效1有效2最适调整3减速中防止失速功能（带制动电阻）L7-01=120%正转电动转矩极限L7-02=-120%反转电动转矩极限安川变频器基本参数设置自学习按MENU键选择ATUNE自学习模式按DATA/ENTER进入自学习模式T1-00=1电机选择T1-01=0旋转型自学习T1-02=？电机的额定输出功率（单位为Kw）T1-03=？电机额定电压VT1-04=？电机额定电流AT1-05=？电机额定频率HZTI-06=？电机的极数T1-07=？电机的额定转速变频器的故障判断与检修一变频器接线图机型安川CIMR-G7A4055故障现象一台门机变幅机构控制电动机的变频器不能正常工作，其显示屏显示故障信息：UV1故障分析故障信息UV1其含义表示主回路直流电压过低。

维修案例一分析变频器主回路直流电压过低,主要原因有：

（1）三相电源电压偏低；

（2）整流桥器件不良；（3）旁路接触器触头不能吸合；（4）直流电压滤波电容失效等。

(5)充电电阻不良

电路分析参看下图维修案例一变频器主电路安川变频器原理图整流回路逆变回路故三相交流电源输入点L1、L2、L3障检一组或两组整流桥正反向电阻值测关接触器触点旁通是否良好键点两只滤波电容容量是否衰退或开路维修案例一变频器整流路主接触器充电灯储能电容整流桥

三相交流电源输入电压误差不宜超过±20伏；二极管整流桥内部短路会发生烧保险，若开路会出现直流电压降低；接触器触点接触不良，电阻R1长期串入，造成电容两端的所充电压达不到要求；由于该类电容的容量较大，数千微法以上，一些仪器难以测试，可用指针式万用表（如MF47型）进行测量，一般用电阻R100档或R1K档测电容的充放电情况粗略判断其容量大小。还可以利用在线电压测量法来诊断电容的好坏。维修案例一

关于变频器输入电源的供电问题

(1)若输入电源为三相380V，变频器直流母线上可得

220×2.34=513(V)

（2）若输入电源为三相缺相，变频器直流母线上只得

380×0.9=342（V）这时，变频器因直流电压过低而跳闸（3）如用单相（或两相）供电，为保证直流母线上电压在额定范围内，需用变压器升高输入到变频器上的电压至 570V，这时变频器直流母线上的电压仍为

570×0.9=513（V）因单相全波整流后的脉动直流电压为100Hz(三相全波整流为300HZ），所以要加大滤波电容的容量，具体由变频器的功率及负载而定。维修案例一变频器整流电压维修案例一

本例中，通过对上述各点进行详细检测后，发现两个滤波电容其中一个外壳有澎胀现象，且容量严重减少，判断其开路失效。由于电容开路，直流电压的滤波作用失效，变频器的操作手柄刚一动作，直流电压即下降严重致使微处理器检索到欠压信号并发出报警保护，关断变频器的输出。该例还可根据指示灯的工作状态来判断：将输入电源关断后，若指示灯很快熄灭，可基本确定电容器存在开路现象。维修案例一机型与上例相同故障现象变频器刚一起动显示屏即打出报警信号

OC代码故障分析OC故障码表示主电流输出过流。变频器输出电流过大应检查以下部位：电动机及其线路短路

传动机构堵死、抱闸松不开变频器驱动信号异常变频器IGBT模块短路维修案例二IGBT好坏检测采用指针式万用表（MF47型）维修案二a

将万用表置R1K档红表笔接E极、黑表笔接C极，此时电阻值无穷大；调换表笔电阻值为数百欧；然后测量G极对C、E极电阻，无论表笔如何换接，电阻均为无穷大，以上测量结果说明IGBT没有短路损坏。维修案二IGBT好坏检测采用指针式万用表（MF47型）a

将万用表置R1K档红表笔接E极、黑表笔接C极，此时电阻值无穷大；调换表笔电阻值为数百欧；然后测量G极对C、E极电阻，无论表笔如何换接，电阻均为无穷大，以上测量结果说明IGBT没有短路损坏。b

先将万用表置R10K档，红笔接E极，黑笔点接一下G极，然后换为R10档，红笔仍然接E，黑笔接C极，阻值接近为零，说明管子具有控制导通作用。维修案二b

先将万用表置R10K档，红笔接E极，黑笔点接一下G极，然后换为R10档，红笔仍然接E，黑笔接C极，阻值接近为零，说明管子具有控制导通作用。维修案二

测量后应将G极与E极短接放电安装管子后需检查G极控制电路是否开路注意检查驱动信号应能使管子饱和导通或迅速截止检查驱动板的驱动信号时，不能直接用 测笔测试信号端，防止驱动信号受干扰而使逆变器模块误动作。

预防IGBT损坏要点

导通时，在集射电流一定的情况下，VGE越高，VCE就越低，器件的尽可能损耗就越小，管子的工作越安全。IGBT的VGE一般选正3~15V，而晶体管的VBE大约在0.7V左右,两者区别很大。关断时，为了能向IGBT提供足够的反向栅压，应给处于截止状态的管子加一反向栅压（约为负的5~15V）。

预防IGBT损坏要点变频器常见故障还有

过压跳闸发电机反馈制动能量处理电路负载开路电动机主线路接触不良加减速时间设置不合理驱动板损坏等重点检查制动电阻等部位IGBT损坏后连带重点检查部位烧断路器

一台30KW变频器的断路器跳闸，电工没查清楚就合上它，结果发出巨响，开关被炸烂！虽然没造成伤害，但场