变频器毕业论文.docVIP

摘 要 近年来，随着工业自动化产业的高速发展，变频器的应用日益广泛。为此，只有充分掌握变频器的技术特性，才能拥有将变频器用应到工程实践中的理论基础，确保采用变频器的电气传动系统具有高性能比、最简单的外围电路及最佳的性能指标。变频器故障分析与诊断是维护变频器所必需的实际操作技能，也是变频器安全稳定运行的前提。本文在查阅大量变频器相关资料的基础上，对变频器故障产生的因素进行详细分析。主要的分析结果如下：引发变频器故障的外部因素主要是由于使用方法不正确或安装环境不合理，故容易引发变频器的误动作或发生故障。引发变频器故障的内部因素是由于变频器内部电器元件的性能和控制电路的功能决定的。经过上述分析可以更轻松准确地排除故障以及日常的维护保养。关键字：变频器故障 变频器维护目 录摘要 3一、 绪论 5二、 变频器的故障分析及处理 6（一）、外部因素 6（二）、本身因素 8（三）、常见故障分析及处理 8三、 变频器的日常维护保养 9四、 结论 10五、 参考文献 10一、绪论21世纪，交流电动机变频传动是工业生产、日常生活等所依赖的基本技术之一，其重要性随着社会和生产力的发展变得越来越突出。变频器可与三相交流电机、减速机构（视需要）构成完整的传动系统。在现代工业传动应用中，这种“一站式”驱动解决方案具有明显的优势。这种理念正如德国伦茨公司所提出：“上至电网，下至输出轴的传动。”这种传动系统的中心就是变频器。变频传动在控制性能、调速性能、效率以及维护方面性能优良，因此变频技术已成为现代传动控制技术必不可少的重要手段。有人曾经这样描述：“变频器+异步电动机=高性能传动系统。”使用时只要将变频器的输入接入电源，变频器的输出与电动机相连就可以了，比起变频器内部的复杂程度，使用实在是方便了。变频器在设计时尽可能地为用户提供了众多的功能，以满足不同应用场合下使用；早先变频传动的对象绝大部分是鼠笼型异步电动机，这种鼠笼结构转子的交流电动机，在所有电动机中，结构简单、坚固耐用、易于维护和价格便宜，正是因为这一系列的优点，给变频器带来了巨大的市场。实际上，在1889年三相交流异步电动机诞生之日时，人们就知道只要改变交流电动机定子的电源频率，就能改变其转子的旋转速度，但真正“变频”的愿望几乎是在一个世纪之后，即计算机技术、电力电子技术和功率变换技术高度发展的今天才得以实现。当然，现代变频器所驱动的对象已经不仅仅是异步电动机，它还包括同步电动机、伺服电动机。变频器大的广泛使用是世界生产力高度发展的必然，机身产过程和理化、实现高作业效率和高产品品质的需要。在现代工业中，交流传动以其优越于直流传动的特点，在很多场合中都被作为首选的传动方案，采用变频器控制的电机系统，有着节能效果显着、调节控制方便、维护简单、可网络化集中、远程控制、可与plc组成自动化控制系统等优点。变频器的这些特点使其在电力电子系统、工业自动控制等领域的应用广泛。市场上不同型号规格变频器的安装、接线、调试各有特点，但主要方法及注意事项基本一致、但使用变频器时，一旦发生故障，工矿企业的普通运行人员就很难处理。变频器故障的产生可能是产品质量问题、运行问题、应用方式问题，也可能是变频器参数设置问题。二、变频器的故障分析变频器是由众多的半导体电子元件、电力电子元件和电器元件组成的复杂装置，其结构多采用单元化或模块化形式。它由主回路、逻辑控制回路、电源回路、IPM驱动及保护回路、冷却风扇等几部分组成、由于变频器电路板多采用SMT表面贴装技术，在变频器故障诊断中，因检测仪器、技术资料及技术水平等因素，在工程上一般只限于根据故障情况找出故障的单元或模块，即只做单元级或板级变频器内的控制电路框图检查维修。变频器内的控制电路框图（一）外部因素引发变频器故障的外部因素主要是由于使用方法不正确或安装环境不合理，故容易引发变频器的误动作或发生故障。1、外部的电磁感应干扰如果变频器周围存在干扰源，则干扰源产生的干扰信号将通过辐射、耦合及传导到变频器的内部，干扰变频器控制回路的正常工作，造成变频调速系统不能正常运行，严重时甚至可以损毁变频器。变频器在设计中虽然也采取我一定干扰措施，但由于变频器的工作环境差异较大，故其抗干扰措施不具有普遍性，所以在变频器外部采取噪声抑制措施、消除干扰源显得更加实际和必要。抗干扰采取以下措施：（1）在变频器工作环境周围有触头控制电路（继电器、接触器、断路器）的控制线圈上需加防止浪涌电压的吸收装置；（2）尽量缩短变频器控制回路的配线距离，并使其与变频器供电和输出主线路隔离；（3）对于要求采用屏蔽电缆的控制回路，必须按规定实施并按要求实施可靠的屏蔽接地；(4)变频器接地端子应按规定要求进行安全可靠的一点接地；（5）为避免有电源进线引入干扰，在变频器的电源输入端应安装进线滤波器。2、变频器的工作环境变频器属于电力电子器件高度集中的电子装置，在应用中，若安装环境无法满足其技术规格书中的有关安装使用环境的要求时，必须采取相应技术措施，以保证变频器的安全可靠运行。（1）变频器若安装在振动冲击较大的场合，则应采用橡胶等减震措施。（2）变频器若安装在潮湿、有腐蚀性气体及尘埃的环境时，则应选用控制板进行防腐、防尘处理的变频器，还要对变频器柜采取封闭式结构设计，以避免因潮湿、腐蚀性气体及尘埃等原因造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低。（3）变频器的安装环境应具有良好的通风条件，要避免日光直射或靠近热源。3、供电电源变频器供电电源异常表现的形式有缺相、电压波动及瞬间停电，有时几种异常形式可同时出现。（1）缺相。变频器若在供电电源缺相时长期运行，将对变频器的寿命及可靠性造成不良影响，变频器电源系统应有缺相保护和报警装置。（2）电压波动。造成变频器供电电源的电压波动有系统的原因，入同一供电系统内出现对地短路及相间短路故障而引起的电压波动，也有同一供电内由直接气动打电动机和电弧炉等设备或运行而引起的电压波动，此时变频器的供电系统可采取与其他用电设备不在同一配电变压器供电，以减少相互影响。（3）瞬间停电。对于数毫秒以内的瞬间停电，变频器的控制回路工作正常。但瞬间停电如果达到10ms以上时，变频器将停止运行。对于瞬间停电后要求变频器调速系统继续运行的，则应在系统设计时选择具有瞬间停电功能的变频器，外部控制回路应设有瞬停补偿方式和测速单元。当电源恢复后，通过速度追踪和测速电动机的检测来防止在系统加速中的过电流。4、感应雷电和操作过电压雷击或感应雷形成的浪涌电压有时也能造成变频器的损毁。在变频器中，一般设有雷电吸收网络，主要防止因瞬间的雷电入侵造成的变频器损坏。在雷电活跃地区，如果电源是架空进线，则在电源进线处设变频专用避雷针（选件），或按规范要求在离变频器20m远的电源线应穿预埋钢管敷设，保护钢管要可靠接地。如果电源是由电缆引入的，则应做好控制室的防雷系统。5、电源高次谐波由于在目前的电力系统中大量应用非线性负载（如整流器、电弧炉、高压灯具等），使供电网络中存在着高次谐波电流和电压闪变，而变频器自身也是高次谐波的发生源，其产生的高次谐波对电源系统产生严重影响。通常采取以下措施抑制高次谐波的影响：（1）变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器，以切断谐波电流。（2）在变频器输入侧与输出测串接合适的电抗器或安装谐波滤波器，滤波器的组成必须是LC型，吸收谐波和增大电源或负载的阻抗，达到抑制谐波的目的。（3）电动机和变频器之间的电缆应穿管敷设或用铠装电缆，并与其他弱电信号在不同的电缆沟中分别敷设，以避免辐射干扰。（4）变频器使用专用接地线，且用粗短线接地，领近其他电气设备的地线必须与变频器配线分开，使用短线。（5）信号线采用屏蔽线，且布线时与变频器主回路控制线错开一定距离（至少20cm以上），以切断辐射干扰。6、电动机温度过热（1）对电动机进行强冷通风或提高电动机规格等级；（2）更换变频专用机；（3）限定运行范围，避开低速区。7、噪声、振动振动通常是由于电动机的脉动转矩及机械系统的共振引起的，特别是当脉动转矩与机械共振频率恰好一致时将更为严重。噪声通常分为变频器噪声和电动机噪声，在分清噪声的性质后应采取以下不同的处理措施；（1）应尽量减小脉冲转矩成分。（2）注意防止发生共振。（3）变频装置噪声。应考虑加大额定功率，增加辅助的强风冷却。（4）变频器柜内除本机专用的空气开关外，不以安置其他操作型开关电器，以避免开关噪声入侵变频器，从而造成误动作。在电动机与变频器之间应合理设置交流电抗器，以减少PWM调制方式造成的高次谐波。（二）本身因素早期生产的变频器，由于开关器件为晶体管，故在应用中容易过流、过压跳闸，不容易再启动，过负载性。能力低。随着开关器件制造技术及微处理器技术的迅速发展，变频器主电路采用现代电力电子器件；控制电路采用功能强大的微处理器，可增强和完善变频器的自诊断及故障防范功能，大幅度提高了变频器的可靠。（三）常见故障分析及处理变频器常见的故障类型主要有：过电流、短路、接地、过电压、欠电压、电源缺相、过热、过载、CPU异常、通信异常等。变频器具有完善的自诊断、保护及报警功能，当发生这些故障时，变频器会立即报警或自动停止保护，并显示故障代码或故障类型，大多数情况下可以根据其显示的信息迅速找到故障原因并排除故障。但也有一些故障用常规的手段难以检测，需要从多方面分析，逐一排除才能找到故障点。故障检查或维修时，注意先切断电源，切忌停机后立即进行检查。因变频器额定运行时，其直流侧滤波电容储存大量电能，停机后须待电解电容的电压放电降低后，方可开柜进行检查。市场上不同型号规格的变频器各有特点，但其故障的类别和分析处理方法有一定的共性：1、过电流故障变频器在加减速及运行工程中出现过电流跳闸现象，一般用OC显示其过电流故障。故障分析及处理：（1）检查负载侧是否短路或接地。（2）检查工作机械是否卡住，减小负载。（3）检查逆变管是否完好。（4）适当延长加减速时间。（5）适当减小转矩提升量。（6）变频器内部故障或谐波干扰大等。2、过电压故障变频器显示OV表示其过电压故障。故障分析及处理：（1）检查电源电压是否过高。（2）适当延长减速时间。（3）检查放电支路或新增外接制动电阻或制动单元。3、欠电压故障变频器显示LV表示其出现欠电压故障。故障分析及处理：（1）检查电源电压过低、缺相。（2）检查主回路断路器、接触器、整流回路是否完好。（3）同一电源系统中是否有大启动电流的负载启动。4、过载故障变频器显示OL表示其出现过载故障。故障分析及处理:（1）过负载或变频器容量过小。（2）热继电器保护设定值小。（3）转矩提升量设定太小。（4）变频器内部故障等。5、过热故障变频器显示OH表示其出现过热故障。故障分析及处理：（1）过负载或环境温度太高，散热片堵塞。（2）冷却风扇工作不正常，跟换冷却风扇。（3）变频器内部故障。6、电机不旋转或旋转异常故障分析及处理：（1）运行方法的设定有错误，正确选择键盘给定或外接给定方式。（2）频率指令太低，频率指令低于输出频率设定值的时候，变频器不能运行，变更频率指令使之大于最低频率。（3）选择了禁止反转或正转，调整相应的功能参数。（4）减少负载或延长加速时间。另外，也可以考虑加大电机的频率。三、变频器的日常维护保养变频器在运行过程中，可以从变频器外部检查运行情况有无异常，通常检查的项目有以下几项。1、通过变频器操作面板检查变频器输出电流、电压、频率、直流母线电压等运行数据有无异常。2、变频器安装环境，如温度、湿度、粉尘等是否符合运行要求。3、变频器有无异常声音、振动和异常气味。4、检查变频器散热风扇运转是否正常，变频器有无过热现象。四、结论本文通过对通用变频器运行过程中存在问题的分析，提出了解决这些问题的实际对策。只有满足其设计工作要求和正常使用的各项条件，才能使其长期、安全、稳定的运行。