變頻器由主回路、電源回路、IPM驅動及保護回路、冷leng卻que風feng扇shan等deng幾ji部bu分fen組zu成cheng。其qi結jie構gou多duo為wei單dan元yuan化hua或huo模mo塊kuai化hua形xing式shi。由you於yu使shi用yong方fang法fa不bu正zheng確que或huo設she置zhi環huan境jing不bu合he理li,將jiang容rong易yi造zao成cheng變bian頻pin器qi誤wu動dong作zuo及ji發fa生sheng故gu障zhang,或huo者zhe無wu法fa滿man足zu預yu期qi的de運yun行xing效xiao果guo。為wei防fang患huan於yu未wei然ran,事shi先xian對dui故gu障zhang原yuan因yin進jin行xing認ren真zhen分fen析xi尤you為wei重zhong要yao。
主回路常見故障分析
主回路主要由三相或單相整流橋、平滑電容器、濾波電容器、IPM逆變橋、限流電阻、接(jie)觸(chu)器(qi)等(deng)元(yuan)件(jian)組(zu)成(cheng)。其(qi)中(zhong)許(xu)多(duo)常(chang)見(jian)故(gu)障(zhang)是(shi)由(you)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)引(yin)起(qi)。電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)的(de)壽(shou)命(ming)主(zhu)要(yao)由(you)加(jia)在(zai)其(qi)兩(liang)端(duan)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)和(he)內(nei)部(bu)溫(wen)度(du)所(suo)決(jue)定(ding),在(zai)回(hui)路(lu)設(she)計(ji)時(shi)已(yi)經(jing)選(xuan)定(ding)了(le)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)型(xing)號(hao),所(suo)以(yi)內(nei)部(bu)的(de)溫(wen)度(du)對(dui)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)壽(shou)命(ming)起(qi)決(jue)定(ding)作(zuo)用(yong)。電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)器(qi)會(hui)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming),一(yi)般(ban)溫(wen)度(du)每(mei)上(shang)升(sheng)10℃,shoumingjianban。yinciyifangmianzaianzhuangshiyaokaolvshidangdehuanjingwendu,lingyifangmiankeyicaiqucuoshijianshaomaidongdianliu。caiyonggaishangonglvyinshudejiaoliuhuozhiliudiankangqikeyijianshaomaidongdianliu,congeryanchangdianjiedianrongqideshouming。
在電容器維護時,通常以比較容易測量的靜電容量來判斷電解電容器的劣化情況,當靜電容量低於額定值的80%,絕緣阻抗在5MΩ以下時,應考慮更換電解電容器。
主回路典型故障分析
故障現象:變頻器在加速、減速或正常運行時出現過電流跳閘。
首(shou)先(xian)應(ying)區(qu)分(fen)是(shi)由(you)於(yu)負(fu)載(zai)原(yuan)因(yin),還(hai)是(shi)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)原(yuan)因(yin)引(yin)起(qi)的(de)。如(ru)果(guo)是(shi)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)故(gu)障(zhang),可(ke)通(tong)過(guo)曆(li)史(shi)記(ji)錄(lu)查(zha)詢(xun)在(zai)跳(tiao)閘(zha)時(shi)的(de)電(dian)流(liu),超(chao)過(guo)了(le)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)或(huo)電(dian)子(zi)熱(re)繼(ji)電(dian)器(qi)的(de)設(she)定(ding)值(zhi),而(er)三(san)相(xiang)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)是(shi)平(ping)衡(heng)的(de),則(ze)應(ying)考(kao)慮(lv)是(shi)否(fou)有(you)過(guo)載(zai)或(huo)突(tu)變(bian),如(ru)電(dian)機(ji)堵(du)轉(zhuan)等(deng)。在(zai)負(fu)載(zai)慣(guan)性(xing)較(jiao)大(da)時(shi),可(ke)適(shi)當(dang)延(yan)長(chang)加(jia)速(su)時(shi)間(jian),此(ci)過(guo)程(cheng)對(dui)變(bian)頻(pin)器(qi)本(ben)身(shen)並(bing)無(wu)損(sun)壞(huai)。若(ruo)跳(tiao)閘(zha)時(shi)的(de)電(dian)流(liu),在(zai)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)或(huo)在(zai)電(dian)子(zi)熱(re)繼(ji)電(dian)器(qi)的(de)設(she)定(ding)範(fan)圍(wei)內(nei),可(ke)判(pan)斷(duan)是(shi)IPM模塊或相關部分發生故障。首先可以通過測量變頻器的主回路輸出端子U、V、W,分別與直流側的P、N端子之間的正反向電阻,來判斷IPM模塊是否損壞。如模塊未損壞,則是驅動電路出了故障。如果減速時IPM模塊過流或變頻器對地短路跳閘,一般是逆變器的上半橋的模塊或其驅動電路故障;而加速時IPM模塊過流,則是下半橋的模塊或其驅動電路部分故障,發生這些故障的原因,多是由於外部灰塵進入變頻器內部或環境潮濕引起。
控製回路故障分析
控製回路影響變頻器壽命的是電源部分,是平滑電容器和IPM電(dian)路(lu)板(ban)中(zhong)的(de)緩(huan)衝(chong)電(dian)容(rong)器(qi),其(qi)原(yuan)理(li)與(yu)前(qian)述(shu)相(xiang)同(tong),但(dan)這(zhe)裏(li)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)中(zhong)通(tong)過(guo)的(de)脈(mai)動(dong)電(dian)流(liu),是(shi)基(ji)本(ben)不(bu)受(shou)主(zhu)回(hui)路(lu)負(fu)載(zai)影(ying)響(xiang)的(de)定(ding)值(zhi),故(gu)其(qi)壽(shou)命(ming)主(zhu)要(yao)由(you)溫(wen)度(du)和(he)通(tong)電(dian)時(shi)間(jian)決(jue)定(ding)。由(you)於(yu)電(dian)容(rong)器(qi)都(dou)焊(han)接(jie)在(zai)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang),通(tong)過(guo)測(ce)量(liang)靜(jing)電(dian)容(rong)量(liang)來(lai)判(pan)斷(duan)劣(lie)化(hua)情(qing)況(kuang)比(bi)較(jiao)困(kun)難(nan),一(yi)般(ban)根(gen)據(ju)電(dian)容(rong)器(qi)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)以(yi)及(ji)使(shi)用(yong)時(shi)間(jian),來(lai)推(tui)算(suan)是(shi)否(fou)接(jie)近(jin)其(qi)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。
電源電路板給控製回路、IPM驅qu動dong電dian路lu和he表biao麵mian操cao作zuo顯xian示shi板ban以yi及ji風feng扇shan等deng提ti供gong電dian源yuan,這zhe些xie電dian源yuan一yi般ban都dou是shi從cong主zhu電dian路lu輸shu出chu的de直zhi流liu電dian壓ya,通tong過guo開kai關guan電dian源yuan再zai分fen別bie整zheng流liu而er得de到dao的de。因yin此ci,某mou一yi路lu電dian源yuan短duan路lu,除chu了le本ben路lu的de整zheng流liu電dian路lu受shou損sun外wai,還hai可ke能neng影ying響xiang其qi他ta部bu分fen的de電dian源yuan,如ru由you於yu誤wu操cao作zuo而er使shi控kong製zhi電dian源yuan與yu公gong共gong接jie地di短duan接jie,致zhi使shi電dian源yuan電dian路lu板ban上shang開kai關guan電dian源yuan部bu分fen損sun壞huai,風feng扇shan電dian源yuan的de短duan路lu導dao致zhi其qi他ta電dian源yuan斷duan電dian等deng。一yi般ban通tong過guo觀guan察cha電dian源yuan電dian路lu板ban就jiu比bi較jiao容rong易yi發fa現xian。
邏輯控製電路板是變頻器的核心,它集中了CPU、MPU、RAM、EEPROM等大規模集成電路,具有很高的可靠性,本身出現故障的概率很小,但有時會因開機而使全部控製端子同時閉合,導致變頻器出現EEPROM故障,這隻要對EEPROM重新複位就可以了。
IPM電路板包含驅動和緩衝電路,以及過電壓、缺相等保護電路。從邏輯控製板來的PWM信號,通過光耦合將電壓驅動信號輸入IPM模塊,因而在檢測模快的同時,還應測量IPM模塊上的光耦。
冷卻係統
冷卻係統主要包括散熱片和冷卻風扇。其中冷卻風扇壽命較短,臨近使用壽命時,風扇產生震動,噪聲增大最後停轉,變頻器出現IPM過熱跳閘。冷卻風扇的壽命受陷於軸承,大約為10000~35000h。當變頻器連續運轉時,需要2~3年更換一次風扇或軸承。為了延長風扇的壽命,一些產品的風扇隻在變頻器運轉時而不是電源開啟時運行。
外部的電磁感應幹擾
如ru果guo變bian頻pin器qi周zhou圍wei存cun在zai幹gan擾rao源yuan,它ta們men將jiang通tong過guo輻fu射she或huo電dian源yuan線xian侵qin入ru變bian頻pin器qi的de內nei部bu,引yin起qi控kong製zhi回hui路lu誤wu動dong作zuo,造zao成cheng工gong作zuo不bu正zheng常chang或huo停ting機ji,嚴yan重zhong時shi甚shen至zhi損sun壞huai變bian頻pin器qi。減jian少shao噪zao聲sheng幹gan擾rao的de具ju體ti方fang法fa有you:變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控製線圈上,加裝防止衝擊電壓的吸收裝置,如RC浪湧吸收器,其接線不能超過20cm;盡量縮短控製回路的配線距離,並使其與主回路分離;變頻器控製回路配線絞合節距離應在15mm以上,與主回路保持10cm以上的間距;變頻器距離電動機很遠時(超過100m),這時一方麵可加大導線截麵麵積,保證線路壓降在2%以yi內nei,同tong時shi應ying加jia裝zhuang變bian頻pin器qi輸shu出chu電dian抗kang器qi,用yong來lai補bu償chang因yin長chang距ju離li導dao線xian產chan生sheng的de分fen布bu電dian容rong的de充chong電dian電dian流liu。變bian頻pin器qi接jie地di端duan子zi應ying按an規gui定ding進jin行xing接jie地di,必bi須xu在zai專zhuan用yong接jie地di點dian可ke靠kao接jie地di,不bu能neng同tong電dian焊han、動力接地混用;變頻器輸入端安裝無線電噪聲濾波器,減少輸入高次諧波,從而可降低從電源線到電子設備的噪聲影響;同時在變頻器的輸出端也安裝無線電噪聲濾波器,以降低其輸出端的線路噪聲。
安裝環境
bianpinqishuyudianziqijianzhuangzhi,duianzhuanghuanjingyaoqiubijiaoyange,zaiqishuomingshuzhongyouxiangxianzhuangshiyonghuanjingdeyaoqiu。zaiteshuqingkuangxia,ruoqueshiwufamanzuzhexieyaoqiu,bixujinliangcaiyongxiangyingyizhicuoshi:振動是對電子器件造成機械損傷的主要原因,對於振動衝擊較大的場合,應采用橡膠等避振措施;潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件鏽蝕、接觸不良、絕緣降低而形成短路,作為防範措施,應對控製板進行防腐防塵處理,並采用封閉式結構;溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素,特別是半導體器件,應根據裝置要求的環境條件安裝空調或避免日光直射。
除(chu)上(shang)述(shu)幾(ji)點(dian)外(wai),定(ding)期(qi)檢(jian)查(zha)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)空(kong)氣(qi)濾(lv)清(qing)器(qi)及(ji)冷(leng)卻(que)風(feng)扇(shan)也(ye)是(shi)非(fei)常(chang)必(bi)要(yao)的(de)。對(dui)於(yu)特(te)殊(shu)的(de)高(gao)寒(han)場(chang)合(he),為(wei)防(fang)止(zhi)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)因(yin)溫(wen)度(du)過(guo)低(di)不(bu)能(neng)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo),應(ying)采(cai)取(qu)設(she)置(zhi)空(kong)氣(qi)加(jia)熱(re)器(qi)等(deng)必(bi)要(yao)措(cuo)施(shi)。
電源異常
電源異常大致分以下3種,即缺相、低電壓、停電,有時也出現它們的混合形式。這些異常現象的主要原因,多半是輸電線路因風、雪、雷(lei)擊(ji)造(zao)成(cheng)的(de),有(you)時(shi)也(ye)因(yin)為(wei)同(tong)一(yi)供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)內(nei)出(chu)現(xian)對(dui)地(di)短(duan)路(lu)及(ji)相(xiang)間(jian)短(duan)路(lu)。而(er)雷(lei)擊(ji)因(yin)地(di)域(yu)和(he)季(ji)節(jie)有(you)很(hen)大(da)差(cha)異(yi)。除(chu)電(dian)壓(ya)波(bo)動(dong)外(wai),有(you)些(xie)電(dian)網(wang)或(huo)自(zi)行(xing)發(fa)電(dian)的(de)單(dan)位(wei),也(ye)會(hui)出(chu)現(xian)頻(pin)率(lv)波(bo)動(dong),並(bing)且(qie)這(zhe)些(xie)現(xian)象(xiang)有(you)時(shi)在(zai)短(duan)時(shi)間(jian)內(nei)重(zhong)複(fu)出(chu)現(xian),為(wei)保(bao)證(zheng)設(she)備(bei)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing),對(dui)變(bian)頻(pin)器(qi)供(gong)電(dian)電(dian)源(yuan)也(ye)提(ti)出(chu)相(xiang)應(ying)要(yao)求(qiu)。
如ru果guo附fu近jin有you直zhi接jie啟qi動dong的de電dian動dong機ji和he電dian磁ci爐lu等deng設she備bei,為wei防fang止zhi這zhe些xie設she備bei投tou入ru時shi造zao成cheng的de電dian壓ya降jiang低di,其qi電dian源yuan應ying和he變bian頻pin器qi的de電dian源yuan分fen離li,減jian小xiao相xiang互hu影ying響xiang。
對dui於yu要yao求qiu瞬shun時shi停ting電dian後hou仍reng能neng繼ji續xu運yun行xing的de設she備bei,除chu選xuan擇ze合he適shi價jia格ge的de變bian頻pin器qi外wai,還hai應ying預yu先xian考kao慮lv電dian機ji負fu載zai的de降jiang速su比bi例li。當dang變bian頻pin器qi和he外wai部bu控kong製zhi回hui路lu都dou采cai用yong瞬shun間jian停ting電dian補bu償chang方fang式shi時shi,失shi壓ya回hui複fu後hou,通tong過guo測ce速su電dian機ji測ce速su來lai防fang止zhi在zai加jia速su中zhong的de過guo電dian流liu。
對dui於yu要yao求qiu必bi須xu連lian續xu運yun行xing的de設she備bei,應ying對dui變bian頻pin器qi加jia裝zhuang自zi動dong切qie換huan的de不bu停ting電dian電dian源yuan裝zhuang置zhi。像xiang帶dai有you二er極ji管guan輸shu入ru及ji使shi用yong單dan相xiang控kong製zhi電dian源yuan的de變bian頻pin器qi,雖sui然ran在zai缺que相xiang狀zhuang態tai,但dan也ye能neng繼ji續xu工gong作zuo,但dan整zheng流liu器qi中zhong個ge別bie器qi件jian電dian流liu過guo大da,及ji電dian容rong器qi的de脈mai衝chong電dian流liu過guo大da,若ruo長chang期qi運yun行xing將jiang對dui變bian頻pin器qi的de壽shou命ming及ji可ke靠kao性xing造zao成cheng不bu良liang影ying響xiang,應ying及ji早zao檢jian查zha處chu理li。
雷擊、感應雷電
leijihuoganyingleijixingchengdechongjidianya,youshiyehuizaochengbianpinqidesunhuai。ciwai,dangdianyuanxitongyicicedaiyouzhenkongduanluqishi,duanlukaibihuichanshengjiaogaodechongjidianya。weifangzhiyinchongjidianyazaochengguodianyasunhuai,tongchangxuyaozaibianpinqideshuruduanjiayamindianzudengxishouqijian。zhenkongduanluqiyingzengjiaRC浪湧吸收器。若變壓器一次側有真空斷路器,應在控製時序上,保證真空斷路器動作前先將變頻器斷開。
變頻器本身的故障自診斷及預防功能
老型號的晶體管變頻器主要有以下缺點:容易跳閘、不容易再啟動、過負載能力低。由於IGBT及CPU的迅速發展,變頻器內部增加了完善的自診斷及故障防範功能,大幅度提高了變頻器的可靠性。
如果使用矢量控製變頻器中的“全領域自動轉矩補償功能”,其中的“啟動轉矩不足”、“環境條件變化造成出力下降”等(deng)故(gu)障(zhang)原(yuan)因(yin),將(jiang)得(de)到(dao)很(hen)好(hao)的(de)克(ke)服(fu)。該(gai)功(gong)能(neng)是(shi)利(li)用(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)內(nei)部(bu)的(de)微(wei)型(xing)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)高(gao)速(su)運(yun)算(suan),計(ji)算(suan)出(chu)當(dang)前(qian)時(shi)刻(ke)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)轉(zhuan)矩(ju),迅(xun)速(su)對(dui)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)進(jin)行(xing)修(xiu)正(zheng)和(he)補(bu)償(chang),以(yi)抵(di)消(xiao)因(yin)外(wai)部(bu)條(tiao)件(jian)變(bian)化(hua)而(er)造(zao)成(cheng)的(de)變(bian)頻(pin)器(qi)輸(shu)出(chu)轉(zhuan)矩(ju)變(bian)化(hua)。
此外,由於變頻器的軟件開發更加完善,可以預先在變頻器的內部設置各種故障防止措施,並使故障化解後,仍能保持繼續運行,例如:對自由停車過程中的電機進行再啟動;對內部故障自動複位並保持連續運行;負載轉矩過大時,能自動調整運行曲線,能夠對機械係統的異常轉矩進行檢測。
造成變頻器故障的原因是多方麵的,隻有在實踐中,不斷摸索總結,才能及時消除各種各樣的故障。
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