第五章《变频器故障处理》

1、变频器原理应用维修,内部资料,注意保存,中国工业自动化培训网,变频器原理应用维修,主讲,骆建方,MPE-mail,课间欢迎学员随时提出疑问讨论问题,第五章,变频器故障的处理,第,5,章,变频器常见故障的处理,本章主要从以下几个方面进行分析,1,变频器维护基本要点,2,过压原因及故障处理,3,过流原因及故障处理,4,过载原因及故障处理,5,缺相原因及故障处理,6,通讯故障原因及故障处理,第五章,变频器故障的处理,5.1,修改参数排除变频器故障,一般来说，变频器“故障或报警”可以分,为变频器故障或报警、变频器接口故障或,报警和电机故障或报警三种。也可以分为,有“代码显示”

2、故障或报警和没有代码显,示故障或报警二种,第五章,变频器故障的处理,当变频器出现了故障或报警，可以使用以下方,法进行排除,5.1.1,参数设置,变频器操作面板是最重要的人机操作界面，它不,仅能够实现参数的输入功能，还能实现频率、电,流、转速、线速度、输出功率、输出转矩、端子,状态、闭环参数、长度等物理量，以及对这些物,理量进行在线存储与修改，以及变频器故障的基,本信息，所有这些都可以为变频器的故障排除提,供必要的信息。图所示为三菱和艾默生变频器的,操作面板,第五章,变频器故障的处理,变频器一旦检测到故障信号，即进入故障报警显示状态,闪烁显示故障代码（如图所示的,E.OC1,加速过流故障和,E0

3、08,输入侧缺相故障,第五章,变频器故障的处理,艾默生操作面板,第五章,变频器故障的处理,5.1.2,报警发生时的注意事项,由于变频器的很多故障或报警是源于参数设置不,当或者参数需要优化，因此通过参数设置来消除,故障报警这是一种最简单的办法,当选择自动重启动功能时，由于电机会在故障停,止后突然再启动，所以应远离设备,操作面板上的,STOP,键仅在相应功能设置已经,被设定时才有效，特殊情况应准备紧急停止开关,如果故障复位是使用外部端子进行设定，将会发,生突然启动。请预先检查外部端子信号是否处于,关断位，否则可能发生意外事故,第五章,变频器故障的处理,5.2,变频器简易故障处理及报警的排除,变频器

4、的很多简易故障往往只需要根据变频,器说明书的提示即可完成，包括电机不转,电机反转、转速与给定偏差太大、变频器,加速,减速不平滑、电机电流过高、转速不,增加、转速不稳定等,第五章,变频器故障的处理,2,变频器故障处理及报警排除的基本步骤,变频器故障或报警时，一般都需要遵照以下步骤进行排除,1,故障机受理，记录变频器型号、编码、运行工况、故,障代码等信息,2,变频器主电路检测,3,变频器控制电路检测,4,变频器上电检测，记录主控板参数，并根据故障代码,进行参数设定,5,变频器整机带载测试,6,故障原因分析总结，填写报告并存档,第五章变频器故障的处理,5.3,过压问题的处理,1,过压问题的提出,通用

5、变频器大都为电压型交,直,交变频器，从第,1,章的基,本结构图中可以知道三相交流电首先通过二极管不控整流,桥得到脉动直流电，再经电解电容滤波稳压，最后经无源,逆变输出电压、频率可调的交流电给电动机供电。一般而,言，负载的能量可以分为动能和势能两种。动能（由负载,的速度和重量确定其大小）随着物体的运动而累积，当动,能减为零时，该物体就处在停止状态。图所示为电机传动,的四种运行方式，在本章中所涉及到负载的共同特点，就,是要求电机不仅运行于电动状态（一、三象限），而且要,运行于发电制动状态（二、四象限,第五章,变频器故障的处理,过压问题的提出,第五章变频器故障的处理,变频器过压故障的危害性,变频器过

6、压主要是指其中间直流回路过压,中间直流回路过压主要危害在于,对中间直流回路滤波电容器寿命有直接,影响，严重时会引起电容器爆裂。因而变,频器厂家一般将中间直流回路过压值限定,在,DC700V,一旦其电压超过限定值，变频,器将按限定要求跳闸保护,第五章变频器故障的处理,产生变频器过压的原因,电动机回馈电能,第五章,变频器故障的处理,过电压故障,1,来自电源输入侧的过电压,正常情况下，以,380V,输入线电压计算，直流母线电压,平均为,515V,当输入线电压过高或过低时，直流母线电压,高至,760V,左右时，变频器过电压保护动作；下限低于,323V,左右时会欠电压保护停机,变频器出现过、欠压保护，大

7、多是由于电网的波动引,起的，在变频器的供电回路中，电机的直接启动或停车,引起电网瞬间的大范围波动即会引起变频器欠压保护而不,能正常工作，一般情况不会持续太久，电网波动过后即可,正常运行。这种情况的改善只有增大供电变压器容量及改,善电网质量才能避免,第五章,变频器故障的处理,2,来自负载侧的过电压,从变频器负载侧可能引起过电压的情况及主要原因如,下,1,变频器减速时间参数设定相对较小及未使用变频,器减速过电压煞车功能。当变频器拖动大惯性负载时，其,减速时间设定的比较小时，在减速过程中，变频器输出频,率低，而负载惯性比较大，靠本身阻力减速比较慢，使负,载拖动电动机的转速比变频器输出的转速还要高，电

8、动机,处于发电状态，而变频器没有能量处理单元或其作用有限,因而导致主回路电压升高，超出保护值，就会出现过电压,跳闸故障,第五章,变频器故障的处理,2,工艺要求在限定时间内减速至规定频率或停止运行,其工艺流程限定了负载的减速时间，合理设定相关参数也,不能减缓这一故障，系统也没有采取别的措施，必然会引,发过压跳闸故障,3,当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将处于,再生发电制动状态，下降过快，过多回馈能量超过中间直,流回路及其位能负载能量处理单元的承受能力，过电压发,生,4,变频器负载突降会使负载的转速明显上升，使负载,电机进入再生发电状态，从负载侧向变频器主回路回馈能,量，短时间内能量的集中引

9、发过压跳闸,第五章,变频器故障的处理,5,变频器中间直流回路电容容量下降,变频器在运行多年后，中间直流回路电容,容量下降将不可避免，其影响中间直流回,路突波电压的吸收及平波作用，在电源脉,动较大时，发生变频器过电压跳闸几率会,增大，这时应对变频器主回路电容器容量,情况进行检查,第五章,变频器故障的处理,对于过电压故障的处理，关键一是中间直流回路,多余能量如何及时处理,二是如何避免向中间直流,回路馈送，使其过电压的程度限定在允许的限值,之内。下面是主要的对策,1,在电源输入侧增加吸收装置，减少过电,压因素,对于电源输入侧有冲击过电压、雷电引起,的过电压，可以采用在输入侧并联浪涌吸收装置,补偿电容

10、或串联电抗器等方法加以解决,第五章,变频器故障的处理,2,变频器已设定的参数中寻找解决办法,在变频,器可设定的参数中主要有两点,l,减速时间参数和变频器减速过电压自处理,功能。在工艺流程中如不限定负载减速时间时,时间参数的设定不要太短，而使得负载动能释放,的太快，该参数的设定要以不引起中间回路电压,升高，特别要注意负载惯性较大时该参数的设定,如果工艺流程对负载减速时间有限制，而在限定,时间停车时出现过电压跳闸现象，就要设定变频,器失速自整定功能以配合煞车的作用,2,是中间直流回路过电压倍数,第五章,变频器故障的处理,3,采用增加煞车电阻的方法。一般小于,7.5kW,的变频器在,出厂时内部中间直

11、流回路均装有控制单元，需根据实际情,况外加泄放电阻，为中间直流回路多余能量释放提供通道,其不足之处是能耗高，可能出现频繁投切或长时间投运,而致使电阻温度升高,4,在输入侧增加逆变电路的方法,处理变频器中间直流回路能量最好的方法就是在输入,侧增加逆变电路，可以将多余的电量反馈回电网。但逆变,桥价格昂贵，技术要求复杂，不是较经济的方法。这样在,实际中就限制了它的应用，从而只在高级的场合才使用,第五章,变频器故障的处理,6,在条件允许的情况下适当降低工频电源电压,目前变频器电源侧一般采用不可控整流桥，电源,电压高，中间直流回路电压也高，电压,380V,400V,450V,时，直流回路电压分别为,53

12、7V,565V,636V,有的变频器距离变压器很近，变频器工作,在,400V,以上时，对变频器中间直流回路承受过电,压能力影响很大，在这种情况下，如果条件允许,的分接开关放置在低压档，通过适当降低电源电,压的方式，达到相对提高变频器过电压能力。这,在实际应用中是个不错的方法,第五章,变频器故障的处理,7,多台变频器共用直流母线的方法,至少两台同时运行的变频器共用直流,母线可以很好的解决变频器中间直流回路,过电压,一台变频器从直流母线上取用的,电流一般均大于同时间从外部馈入的多余,电流，这样就可共用直流母线的电压。使,用共用直流母线存在的最大的问题应是共,用直流母线保护上的问题，直流母线解决,过

13、电压的问题时应注意这一点,第五章,变频器故障的处理,8,通过控制系统功能优势解决变频器过电压问题,在很多,工艺流程中，变频器的减速和负载的突降是受控制系统支,配的，可以利用控制系统功能，在变频器的减速和负载的,突降前进行控制，减少过多的能量馈入变频器中间直流回,路，避免减速过电压故障，可将变频器输入侧的不可控整,流桥换成半可控或全控整流桥，在减速前控制可控整流的,导通角，将中间直流回路电压控制在允许的较低值，相对,加大中间直流回路承受馈入能量的能力，避免产生过电压,故障,处理这类故障时应注重电网电压对变频器的影响，必,要时应将输入电压进行调整。当电网工作正常时，即在允,许波动范围,380V,2

14、0,内时，若变频器仍出现这种保护,此时系内部的检测电路出现故障了,第五章,变频器故障的处理,案例分析：茶叶机变频器恒速运行过压,某茶叶厂用户在使用茶叶机械时使用两台三菱变频器,FR-E540-2.2K-CH,2.2KW,变频器，控制两台,6CBC,型八角炒干机（如图所示），其中,一台变频器一直运行良好，一台变频器运行两星期后开始偶尔出现,E.OV2,恒速过压故障。后用户将此变频器功率换高一档为,3.7KW,变频,器仍然会出现,E.OV2,故障,第五章变频器故障的处理,案例分析：茶叶机变频器恒速运行过压,由于变频器能在复位后正常运行，所以应重点检查变频器在运行中的,电压变化情况。测量变频器,FR

15、-E540-2.2K-CH,的直流母线电压,UPN,在恒,速运行过程中电压偶尔有上升现象，当电压达到,760V,时变频器报,E.OV2,恒速过压故障），从此现象可以看出此台八角炒干机在恒速,运行过程中由于机械部分重心不稳而出现再生回馈,第五章变频器故障的处理,案例分析：茶叶机变频器恒速运行过压,变频器上电后，重新修改以下参数,Pr.30,再生功能选择为,1,该参数根据实际情况进行设定，即,0,为无,能耗制动组件或外接制动单元的方式进行能耗制,动，而,1,为有能耗制动组件,Pr.70,制动使用率为,10,制动使用率根据实际情况选择为,10,当,Pr.30,为,0,时,Pr.70,没有显示，制动使

16、用率固,定在,3,另外,Pr.70,必须设定在所使用的制动,电阻发热功率内，否则会有过热的危险,第五章,变频器故障的处理,5.4,过流原因分析,变频器中过流保护的对象主要指带有突变性质的、电流的峰值超过了过,流检测值,约额定电流的,200,不同变频器的保护值不一样,变频,器则显示,OC,Over Current,表示过流，由于逆变器件的过载能力较,差，所以变频器的过流保护是至关重要的一环,第五章,变频器故障的处理,过流是变频器报警最为频繁的现象,1.1,现象,1,重新启动时，一升速就跳闸。这是过电流,十分严重的现象。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

17、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,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,第五章,变频器故障的处理,实例分析,1,一台,LG-IS3-4,3.7kW,变频器一启动就跳,OC,分析与维修,打开机盖没有发现任何烧坏的迹象，在线测,量,IGBT(7MBR25NF-120,基本判断没有问题，为进一步判断,问题，把,IGBT,拆下后测量,7,个单元的大功率晶体管开通与关,闭都很好。在测量上半桥的驱动电路时发现有一路与其他,两路有明显区别，经仔细检查发现一只光耦,A312

18、0,输出脚与,电源负极短路，更换后三路基本一样。模块装上上电运行,一切良好,2,一台,BELTRO-VERT,2.2kW,变频通电就跳,OC,且不能,复位,分析与维修,首先检查逆变模块没有发现问题。其次检查,驱动电路也没有异常现象，估计问题不在这一块，可能出,在过流信号处理这一部位，将其电路传感器拆掉后上电,显示一切正常，故认为传感器已坏，找一新品换上后带负,载实验一切正常,第五章变频器故障的处理,1,自动限流,针对变频器容易过流的现象，很多变频器都推出了自动限流功能，即通,过对负载电流的实时控制，自动限定其不超过设定的自动限流水平值,通常以额定电流的百分比来表示），以防止电流过冲而引起的故障

19、,跳闸，这对于一些惯量较大或变化剧烈的负载场合，尤其适用,第五章变频器故障的处理,案例分析：换热加泵变频器过流,某用户用一台西门子,MM440,系列变频器,22KW,来控制纺织车间集中供热换热,系统（如图所示），在停机加泵时总是出现,F001,过流故障,第五章变频器故障的处理,案例分析：换热加泵变频器过流,用户现场检查参数发现，变频器的停车方式为,OFF1,即变频器按照选定,的斜坡下降速率减速并停止），这也就意味着变频器在从运行频率减,速到,0Hz,过程中，始终是有电压输出的,第五章变频器故障的处理,案例分析：换热加泵变频器过,为解决停车问题，需要将相应参数修改,P0701,数字输入,1,的功

20、能为,3,将数字输入,1,的功能从,ON/OFF1,改为,OFF2,这一命令将使电动机依照惯,性滑行，最后停车（脉冲被封锁），也就是自由停车,第五章变频器故障的处理,5.5,过载的原因及处理,电动机能够旋转，但运行电流超过了额定值，称为过载。过载的基本,特征是：电流虽然超过了额定值，但超过的幅度不大，一般也不形成,较大的冲击电流（否则就变成过流故障），而且过载是有一个时间的,积累，当积累值达到时才报过载故障,第五章变频器故障的处理,1,过载的主要原因,过载发生的主要原因有以下几点,1,机械负荷过重，其主要特征是电动机发热，可从变频器显示屏上,读取运行电流来发现,2,三相电压不平衡，引起某相的运

21、行电流过大，导致过载跳闸，其,特点是电动机发热不均衡，从显示屏上读取运行电流时不一定能发现,因很多变频器显示屏只显示一相电流,3,误动作，变频器内部的电流检测部分发生故障，检测出的电流信,号偏大，导致过载跳闸,第五章变频器故障的处理,2,过载故障的解决对策,1,检查电动机是否发热，如果电动机的温升不,高，则首先应检查变频器的电子热保护功能预置,得是否合理，如变频器尚有余量，则应放宽电子,热保护功能的预置值,如果电动机的温升过高，而所出现的过载又属于,正常过载，则说明是电动机的负荷过重。这时,应考虑能否适当加大传动比，以减轻电动机轴上,的负荷。如能够加大，则加大传动比。如果传动,比无法加大，则应

22、加大电动机的容量,第五章,变频器故障的处理,2,检查电动机侧三相电压是否平衡，如果电动机侧,的三相电压不平衡，则应再检查变频器输出端的,三相电压是否平衡，如也不平衡，则问题在变频,器内部。如变频器输出端的电压平衡，则问题在,从变频器到电动机之间的线路上，应检查所有接,线端的螺钉是否都已拧紧，如果在变频器和电动,机之间有接触器或其它电器，则还应检查有关电,器的接线端是否都已拧紧，以及触点的接触状况,是否良好等,第五章变频器故障的处理,案例分析：水泵变频器过载,某供水单位使用艾默生,TD2000-4T0300P,30KW,变频器拖动水泵负载,使用过程中变频器经常报,E013,故障，检查故障电流记录

23、,58A,变频器,额定电流,60A,经查说明书：风机、水泵变频器过载能力,110,额定电,流,1,分钟，是否与上述现象发生冲突,第五章变频器故障的处理,案例分析：水泵变频器过载,经现场了解和查看，发现水泵负载长期工作在,48Hz,电流长期在,58A,左右,E013,的原因为变频器,带载能力不够，需要更换更高一级的变频器，即,TD2000-4T0370P,或,EV2000-4T0370P,37KW,变频器运行过程输出电流大于等于变频器额定电,流，但达不到变频器过流点，在运行一段时间后,产生过载保护，变频器过载保护按反时限曲线不,同分为,G,型和,P,型,第五章变频器故障的处理,本例机型分为,P,

24、型机，其,P,型反时限曲线说明当变频器输出,电流达到,95,持续时间达到,1,小时则报,E013,当变频器输,出电流达到,110,持续时间达到,1,分钟也同时报,E013,第五章,变频器故障的处理,5.6,缺相故障的原因及处理,1,缺相故障的原因分析,变频器产品中主要有单相,220V,与三相,380V,的区分，当然输入缺相检,测只存在于三相的产品中。图所示为变频器主电路,R,S,T,为三相,交流输入，当其中的一相因为熔断器或断路器的故障而断开时，便认,为是发生了缺相故障,第五章,变频器故障的处理,缺相故障原因分析,当变频器不发生缺相的正常情况下工作时,Udc,上的电压如图所示，一,个工频周期内

25、将有,6,个波头，此时直流电压,Udc,将不会低于,470V,实际,上对于一个,7.5KW,的变频器而言，其,C,的值大小一般为,900uf,当满载,运行时，可以计算出周期性的电压降落大致为,40V,纹波系数不会超,过,7.5,而当输入缺相发生时，一个工频周期中只有,2,个电压波头,且整流电压最低值为零。此时在上述条件下，可以估算出电压降落大,致为,150V,纹波系数要达到,30,左右,第五章,变频器故障的处理,案例分析：输入整流桥缺相故障,某塑料挤出机，其采用艾默生,TD2000-4T0550G,变频器作为主驱动，在运,行过程中，听见变频器内有异响，但变频器能继续运行。怀疑变频器,有问题，但

26、无任何故障代码，停机后仍能继续运行。用电流钳型表检,查输入进线电流，发现其中一相基本无电流，但变频器未报,E008,输入,缺相故障,第五章,变频器故障的处理,电路检查,检查变频器的所有故障,代码，均无输入缺相,E008,故障,检测变频器主回路，发,现其中一个整流桥有炸,裂痕迹，用万用表检测,D2/D5,发现“二极管,正向不导通，反向也不,导通,即变频器缺相,第五章变频器故障的处理,案例分析：输入整流桥缺,相故障,图中,1,接触器,2,滤波电容,3,整流电桥,4,热敏电阻,5,整流桥风扇,6,IPM,7,驱动板,8,工频变压器,9,限流电阻,10,IPM,风扇,第五章,变频器故障的处理,过热,O

27、H,过热也是一种比较常见的故障，主要原,因,周围温度过高，风机堵转，温度传感器,性能不良，马达过热,当变频器发出过热故障信息时，首先应,检查散热风扇是否运转，此外,30kW,以上的,变频器内部也带有一个散热风扇，此风扇,的损坏也会导致,OH,的报警,第五章变频器故障的处理,案例分享,一台,ABB,ACS500,22kW,变频器客户反映在运,行半小时左右跳,OH,分析与维修,因为是在运行一段时间后才有,故障，所以温度传感器坏的可能性不大，可,能变频器的温度确实太高，通电后发现风机,转动缓慢，防护罩里面堵满了很多棉絮,因,该变频器是用在纺织行业,经打扫后开机,风机运行良好，运行数小时后没有再跳此故

28、,障,第五章,变频器故障的处理,开关电源损坏,这是众多变频器最常见的故障，通常是,由于开关电源的负载发生短路造成的，丹,佛斯变频器采用了新型脉宽集成控制器,UC2844,来调整开关电源的输出，同时,UC2844,还带有电流检测，电压反馈等功能,当发生无显示，控制端子无电压,DC12V,24V,风扇不运转等现象时我们首先应,该考虑是否开关电源损坏了,第五章,变频器故障的处理,GF,接地故障,接地故障也是平时会碰到的故障，在排,除电机接地存在问题的原因外，最可能发,生故障的部分就是霍尔传感器了，霍尔传,感器由于受温度，湿度等环境因数的影响,工作点很容易发生飘移，导致,GF,报警,第五章,变频器故障

29、的处理,假故障显示,V2,决定,光耦发光二极管电,流,R1,变大,欠压,R1,变小过压,变大,过压,R2,变小欠压,过压或是欠压,变值,光耦损坏,R2,光耦损坏,R,电流取样,电阻电压法,电流互,感器（交流,VR,i,R,VR,决定,光耦发,光,二极管,发光量,R,变值,R,变大,过流,第五章变频器故障的处理,5.7,通讯故障原因分析,通讯功能是所有变频器都会配置的，如提供,RS232,RS485,串行通讯或总线通讯，并以此为基础，组成,单主单从或单主多从的通讯控制系统，并利用上,位机,PC,机,PLC,控制器或,DCS,控制系统）软件可,实现对网络中变频器的实时监控，完成远程控制,自动控制，

30、以及实现更复杂的运行控制，如无限,多段程序运行。因此，变频器通讯一旦故障，涉,及面会特别广,通过综合变频器的故障现象，通讯故障主要集中,硬件接线错误、通讯卡失常,EMC,干扰、通讯协议,出错、总线软件配置出错等,第五章变频器故障的处理,5.8,电磁干扰故障的排除,5.8.1,变频器干扰分析,变频器的干扰问题一般分为变频器自身干扰,外界设备产生的电磁波对变频器干扰；变频器对,其它弱电设备干扰,3,类情况,变频器的干扰问题主要体现在电机的运行情况,上。例如电机在运行过程中突然停机，电动机运,行时快时慢，运行速度不稳定，电动机停不下来,按钮不起任何作用等等，这些都是变频器受到干,扰情况的体现,第五章

31、变频器故障的处理,案例,变频器不能停机,有一变频器一直运转，按停止按钮不起作用。经检查发现变,频器的地线只与变压器的中性线相连接，而变压器的中性线,没有连接到大地，将变压器的中性线接地后变频器恢复正常,现在的很多小型工厂里面一般不重视地线的连接。由于该用,户从变压器过来三根相线和一根中性线，只把中性线接到,N,端子上，而地线没有和中性线相连，虽说控制线使用了,屏蔽线，屏蔽层也接到了接地螺钉，但没有和大地相连,起不到屏蔽作用，导致了变频器因干扰失控电机停不下来,第五章变频器故障的处理,其他保护类故障分析,1,短路保护,若变频器运行当中出现短路保护，说,明是变频器内部或外部出现以下几方面的,原因,第五章变频器故障的处理,1,负载出现短路,这种情况下如果把负载甩开，即将变,频器与负载断开，空开变频器，变频器应,工作正常，用兆欧表,或称摇表,测量一下,电机绝缘，电机绕组将对地短路，或电机,线及接线端子板绝缘查电机及附属设施,变频器内部问题如果上述检测后负载无问,题，变频器空开仍出现短路保护，这是变,频器内部出现问题,第五章,变频器故障的处理,2,