变频器常见故障原因分析及对策

1、变频器常见故障原因分析及对策,赵清湘,什么是创新？,问题点就是改进点，改进点就是创新点， 创新点就是价值点，价值点就是兴奋点。,-王军,具有明显作用和效果的办法和措施,-张鹏翔,小岗位也有大舞台，洋设备也有改进的地方,湘钢人从来不缺创新精神 -张鹏翔,大纲,MM440、6SE70变频器预充电回路故障 变频器主回路的简单测试 变频器制动与停车的控制 西门子变频器控制信号故障速查 变频器报过电流故障的原因及对策 变频器报过电压故障的原因及对策 变频器报欠电压故障的原因及对策 变频器的点检与维护,今年以来，五米板天车、宽厚板天车的MM440变频器，6SE70变频器，宽厚板连铸6SE70多次发生预充电

2、电阻烧坏，甚至预充电整流模块发生爆炸的事故。,案例1,西门子变频器预充电回路故障原因分析,烧坏的预充电电阻,MM440,6SE70变频器预充电电路故障,故障原因：制动单元损坏,交-直-交电压型变频器主回路的构成,MM440变频器主电路的构成,尺寸为FX、GX：,尺寸为A、B、C、D、E、F：,6SE70变频器主电路的构成,装机装柜型：,书本型：,尺寸为FX、GX的MM440预充电电路,PCU预充电板,PCC可控硅触发板,预充电电阻,6SE70装机装柜型变频器预充电电路,预充电电路原理分析,PCU模块主要是包含了变频器系统的AC/DC环节中的辅助二极管启动桥和它的阻容吸收元件。 1、保护变频器主

3、回路器件，完成预充电 2、为可控硅的触发提供正向阳极电压。,PCC模块的主要功能是触发前端AC/DC环节中的可控硅整流桥的各元件。,原因分析及改进措施,1、频繁停送电，造成预充电回路频繁工作预充电电阻温度过高而烧坏； 对策：避免频繁停送电,2、制动单元异常导通，使直流母线电压低于主电路晶闸管触发阀值，导致预充电整流桥带负载工作。 对策：1、检查、更换制动单元 2、在制动电阻上加装温度报警,变频器主回路好坏的简单测试,整流电路的简单测试方法,导通,不导通,导通,不导通,整流电路的简单测试方法,不导通,不导通,不导通,不导通,6SE70变频器整流/回馈单元主电路的构成,S120智能型整流模块主电路

4、结构,A,B,逆变电路的测试,较大阻值,不导通,较大阻值,不导通,变频器制动与停车的控制,变频器的电动,完成预充电,送电,切换到整流器,待机,ON命令+ 给定频率,按加速时间加速,运行,逆变器工作,变频器的电气制动,旋转磁场 转速降低,OFF1命令,电动机处于 回馈制动状态,直流母线 电压上升,直流母线电压 达到制动单元 的开通电平,停车,按减速时间 减速,变频器电气制动的性能与特点,西门子变频器停车方式,变频电机的机械制动,1、变频器带位能型负载，机械制动器的打开要求用以下参数控制： 以频率控制 以电机电流控制 以实际转矩控制,2、变频器带其它类型负载，若无特殊要求，可以由变频器启动信号控制

5、机械制动器打开,3、变频电机机械制动器的闭合一般由速度（频率）信号给出,变频器制动停车设置不合理带来的影响 安全方面的影响 机械制动器磨损过快 对机械设备的冲击,对株起天车大车走行变频调速系统的改进,案例2,MM440的Vdc-max 调节器功能描述,Vdc-max 控制器”激活阈值为r1242=1.151.414P0210 620V 内置制动单元激活阈值： P1254=0： VDC.Chopper = 1.13 1.414P0210 其他情况： VDC.Chopper = 0.98r1242 其中P0210为电源电压值。 外置制动单元激活阈值： 757V和673V,1、参数设置不合理，导致部

6、分天车制动单元没有投入,对于FX、GX尺寸的MM440,由于“最大直流电压 Vdc-max 控制器”的激活阈值小于制动单元的响应阈值，所以大车变频器配置的制动单元和制动电阻没有工作,怎样投入外接制动单元,2、机械制动器控制方式设置不合理,原设计：,改进后的设计：,变频器频率检测信号,变频器的运行信号,用户接口 （MM440变频器）,MM4数字量输出端子可以设置的功能,P2155 门限频率 f1,相关参数的设置,3#高炉运料小车6SE70变频器抱闸控制,功能图470 首先激活该功能图 U953.48=4 关抱闸-采用速度控制 P615=K148 P616=6.0%实际速度低于额定转速的6.0%关

7、闸 P617=延时时间值。 开抱闸-采用电流控制 P610=KK242 P611=80%达到额定电流的80%发出开闸信号 P601=B275控制电源板上专门继电器，从X9上的4#、5#端子输出到抱闸回路 。,西门子变频器控制信号故障速查,MM4控制信号故障的快速诊断,在BOP上，可以用参数r0722查看数字量信号输入情况,5,6,7,8,16,17,9,正转,反转,速度给定1,速度给定2,速度给定3,速度给定4,公共点,MM440,6SE70控制信号故障的快速诊断,在PMU上通过参数r646查看输入输出端子情况,五米板240T铸造吊大车变频器接线,S120控制信号故障的快速诊断（DP控制）,使

8、用STARTER软件通过状态字/控制字诊断,变频器报过电流故障的原因及对策,MM440的过载能力,瞬时到达变频器最大电流r0209就立即跳闸,6SE70的过载能力,1.36额定输出电流(对于过载时间 60s，间隔周期时间 300s) 1.60额定输出电流(对于过载时间 30s，间隔周期时间 300s) 重载连续工作的电流IH=0.91 额定输出电流,S120的过载能力,重载连续工作的电流IH=(0.71 0.87)*In IH、 In可在相关产品样本查到,过电流故障故障原因分析,过电流,频率刚上升就跳闸,升速过程中跳闸,升速时间设定太短,负载侧短路,工作机械卡住,逆变管损坏,运行过程中跳闸,运

9、行中碰到机械卡阻点,V/F控制时，低频输出转矩太小,V/F控制时，转矩补偿设定太大,1、升速时间设定太短，对动态性能要求太高,变频器过电流原因的分析及对策,电气传动运动方程式,T电机转矩T负载转矩,对策：在动态要求允许的情况下延长加速时间，否则要增大变频器的功率,判断方法：过电流是否发生在启动加速阶段,变频器过电流原因的分析及对策,2、负载过大或机械卡阻，或变频器容量选择过小,电气传动运动方程式,T电机转矩T负载转矩,对策：1、排除机械卡阻点 2、增大变频器的容量,判断方法：1、盘车，检查机械负载 2、运行电流检查,2008年，金顺物流一台龙门吊大车走行采用产电IH变频器，往南走正常，往北走报

10、过电流故障。,原因：扫轨器掉下，往南是拖着走，正常，往北走行时扫轨器顶在轨道上，造成堵转。,案例3,对变频器过电流原因的分析,3、做V/F控制时，低频运行时输出转矩太小，造成堵转,定子绕组电动势： E =U-i（r+X） U,恒转矩调速，要求调速过程中维持不变,电动机输出转矩 TM = KT I2COS2， 减小，TM减小,变频器低频运行时，U较低，在电动机定子绕组阻抗上的压降i（r+X）比例增大，导致E减小，减小；,=U/4.44KNf,E= 4.44KfN,判断方法：1、变频器控制方式是否是V/F控制 2、是否启动困难,对策：1、将变频器的控制方式改为矢量控制 2、采用转矩（电压）补偿,五

11、米板2#成品库3台钢性天车小车采用6SE70变频器调速，A小车在某处低速启动时有卡阻点，严重影响天车司机的操作，多次对机械提出整改要求，但机械方面处理难度大，时间长。,案例4,P318=1，选择电压补偿，P325=50V，补偿50V电压，P326=15，15HZ时补偿降为0。,改进措施,焦化6#焦炉2台装煤车的多个旋转给料装置采用产电IH变频器，2009年4月相继出现启动过电流故障。维修人员更换了2台变频器之后问题仍然得不到解决。,案例5,原因分析：由于连续下雨，造成煤湿，阻转矩过大，大于电机启动转矩而堵转过电流。,处理方法： FUN 8 : 正向转矩补偿 FUN 9 : 反向转矩补偿 设定范

12、围: 020 %,改进措施,转矩补偿预置要点,1、预置不当的后果 如果负载在低速时的转矩较大而转矩补偿(U/f比)预置得较小，则低速时带不动负载。反之, 如果负载在低速时的转矩较轻而转矩补偿(U/f比)预置得较大，则补偿过分，低速时电动机的磁路将饱和，励磁电流发生畸变，严重时会因励磁电流峰值过高而导致“过电流”跳闸。 2、 预置要点 调试时，U/f比的预置宜由小逐渐加大，每加大一档，观察在最低频时能否带得动负载？及至能带动时，还应反过来观察空载时会不会跳闸？一直到在最低频率下运行时，既能带得动负载，又不会空载跳闸时为止。,对变频器过电流原因的分析,4、逆变管损坏,5、负载短路,区分方法：断开变

13、频器的负载，空载启动变频器,变频器报过电压故障的原因及对策,直流母线过电压故障的直接原因,直接原因：直流母线电压超过了故障阈值DC800V左右,直流母线电压正常范围：1.35U 线1.414U线,如果实际线电压为380V，则直流母线电压范围513V 537V,对直流母线过电压原因的分析,1、电源电压过高,2、电压检测回路故障,3、再生过电压,过电压故障处理流程图,过电压,电源电压过高,发生在减速时，产生再生过电压,减速太快，超出了制动单元的能量转换能力,制动单元、制动电阻故障,检测回路故障,检测电源电压,检测电源电压、直流母线电压,不是发生在减速阶段,对再生过电压的处理,1、适当延长减速时间

14、2、检查制动单元、制动电阻及其接线是否完好 3、检查参数设置是否正确，制动单元是否正确投入 4、使用Vdc-max 调节器,五米板2#成品库1#天车大车走行采用西门子6SE70变频器调速，采用2台变频器拖动4台电动机， 2011年10月，运行第一档速度5HZ时正常，运行第二档15HZ时其中一台变频器报过电压故障。,案例6,原因分析：运行第二档15HZ时，由于控制电路故障，报过电压故障的那一台变频器运行在5HZ，电动机处于回馈制动状态。,变频器报欠电压故障的原因及对策,直流母线电压正常范围：1.35U线1.414U线 如果实际线电压为380V，则直流母线电压范围513V 537V 直接原因：直流

15、母线电压低于故障阈值DC430V左右,直流母线欠电压故障的直接原因,对欠电压原因的分析,1、电源电压过低,2、电源接触不良或 电源缺相,3、检测回路故障,4、整流部分功率器 件损坏,欠电压故障处理流程图,欠电压,电源电压过低,电源接触不良或电源缺相,检查电源线路,整流部分功率器件损坏,检测电源电压,检测回路故障,测量功率器件,检测电源电压、直流母线电压,焦化厂干熄焦电机车走行采用6SE70变频器调速，在投产初期高速运行时报F008欠电压故障，严重制约着湘钢第一座干熄焦的达产达效。,案例7,改进措施,对磨电道除锈，降低接触电阻 启用动能缓冲功能（Vdc-min调节器）,西门子变频器的点检与维护,

16、日常检查 定期检查,变频器的日常检查,1、温度： 0C至+40C或-10C至+50C,MM440的负载能力与环境温度之间的关系,2、湿度 空气的相对湿度95%，无凝露,变频器的日常检查,3、不要把变频器安装在存在大气污染的环境中，例如，安装在存在灰尘、腐蚀性气体等的环境中,4、不允许把变频器安装在有可能经常受到振动的地方。,5、冷却系统的检查：冷却风机运行是否正常，风道、空气过滤器是否堵塞，风量是否正常,变频器的日常检查,6、认真监视并记录变频器人机界面上的各显示参数 ：电源电压、输出电流、直流母线电压等，运行中是否有故障报警显示,7、电容器的检查：无漏液，外壳有无膨胀、鼓泡或变形，安全阀是否

17、破裂,8、用测温仪器检测变频器内部是否过热，是否有异味；接线柱表面温度不超过60，内部工作温度小于40。,9、异音、异味检查,变频器的定期检查,根据现场环境和使用情况，每半年至一年做一次，将检查重点放在变频器日常运行时无法巡视到的部位。,1、作定期检查时，操作前必须切断电源，变频器停电后待操作面板电源指示灯熄灭后，等待5min使得主电路直流滤波电容器充分放电，用万用表确认电容器放电完后，再进行操作。,2、将变频器控制板、主板拆下，用毛刷、吸尘器清扫变频器线路板及内部IGBT模块、输入输出电抗器等部位。线路板脏污的地方，应用棉布沾上酒精或中性化学剂擦除。,变频器的定期检查,3、检查变频器内部导线绝缘是否有腐蚀过热的痕迹及变色或破损等，如发现应及时进行处理或更换。,4、变频器由于振动、温度变化等影响，螺丝等紧固部件往往松动，应将所有螺丝全部紧固一遍。,5、检查变频器绝缘电阻是否在正常范围内(所有端子与接地端子)，注意不能用兆欧表对线路板进行测量，否则会损坏线路板的电子元器件。,变频器的定期检查,6、电容器的检查：无漏液，外壳有无膨胀、鼓泡或变形，安全阀是否破裂 ，电容器的容量可用数字电容表测量，当容量下降到额定容量的80%以下时，应予更换。 一般情况下滤波电容器使用周期大约为5年。,7、冷却风扇风扇工作寿