1 引言
隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，變頻器的運用越來越廣泛，隨之而來的維護和檢修問題也就不可避免。變頻器的維護和檢修問題當(dāng)然離不開其組成結(jié)構(gòu)和工作原理，對于現(xiàn)在大多數(shù)變頻器都是間接方式變頻工作的交-直-交工作方式，對于實際用量少的其他類變頻方式這里不做介紹。
圖1是交-直-交變頻器的工作原理框圖：
圖1 交-直-交變頻器工作原理框圖
從原理和結(jié)構(gòu)上容易看出它是由大功率電子元器件和幾塊不同功能的電路板組構(gòu)成，既然有電路板、大功率元件就需要對散熱方式和運行環(huán)境提出要求。
2 變頻器維護要點
對于變頻器裝置要求：環(huán)境溫度-15℃至50℃、環(huán)境濕度5%至85%、振動幅值不大1mm、振動加速度不大于7m/s2、輸入電源電壓偏差±10%、輸入電源頻率±5hz、變頻轉(zhuǎn)換效率98%。清灰、維護周期根據(jù)環(huán)境條件應(yīng)在6~12月進行必須一次，吹灰要求順著風(fēng)道方向進行；冷卻風(fēng)機軸承運行50000小時必須更換，以防突然損壞產(chǎn)生更大損失；變頻器整機備件儲備時間一年以上，由于大容量電解電容長時間不用自放電嚴(yán)重，不能立即給定額定電壓，否則會產(chǎn)生電容爆炸，應(yīng)先給定50%的額定電壓運行2小時后，再加到額定電壓運行。變頻器整機備件儲備時間超過二年以上，應(yīng)先給定25%的額定電壓運行2小時，增加到50%額定電壓運行2小時，再增加到75%的額定電壓運行2小時，最后增加到全部額定電壓運行；變頻器所帶負(fù)荷容量不應(yīng)小于變頻器額定負(fù)荷容量的六分之一，有利于穩(wěn)定運行。
變頻器由于大功率電子元件較多，在運行中由于種種原因，經(jīng)常損壞的有：igbt模塊、直流母線濾波電解電容、整流橋等。經(jīng)驗表明：通常在同一品牌同一系列同規(guī)格中，各種同功能電路板可以通用互換，也就是說變頻器內(nèi)部易損元件儲備時，可以只儲備同一規(guī)格（不同型號）中容量最大一種型號的易損器件，基本可以應(yīng)對突發(fā)事件，這樣做可以減少元件的儲備種類，大大降低庫存資金。
3 變頻器檢修思路
多數(shù)交-直-交變頻基本原理圖如圖2：
從圖2分析出交-直-交變頻基本原理：首先將三相交流電濾波后通過橋式整流電路轉(zhuǎn)換成直流電，濾波后將直流電由橋式逆變電路轉(zhuǎn)換成不同頻率的三相交流電輸出。
圖2 交-直-交變頻基本原理圖
3.1 確定變頻器的故障范圍
在實際經(jīng)驗檢修中，一般在沒有變頻器電路原理圖情況下，變頻器多由主電路電力電子元件的損壞造成。對于主回路部分首先應(yīng)判斷故障范圍，給變頻器上電，測量直流母線電壓值是否等于輸入電壓有效值的1.35倍。若電壓正?？煞峙袛嗄孀儾糠止收希駝t可能是整流功率元件、預(yù)充電回路或濾波電容等元件損壞。
對于少數(shù)內(nèi)部有接觸器的變頻器，接觸器是直流母線預(yù)充電部分，其啟動是由變頻器上電后，自檢測無故障報警信號和給定“啟動”信號后才啟動接觸器。接觸器如果不啟動沒有直流母線電壓，就無法判斷故障范圍。首先，模擬給定逆變部分“無故障”反饋信號和外部啟動信號，人為讓接觸器吸合，可測量到直流母線電壓，根據(jù)直流電壓大小判斷故障范圍，方法同上。注意啟動預(yù)充電接觸器前，給定的信號有時是脈沖觸發(fā)信號而不是電平信號。
3.2 整流單元靜態(tài)檢測
判斷整流部分某個功率元件損壞方法是利用整流元件的單向?qū)щ娦?，在靜態(tài)下正、反阻值正常時應(yīng)不同，具體方法如下：
整流部分的三相橋式整流電路可能是二極管整流、可控硅半控整流、可控硅全控整流或是igbt整流。不管是哪種方式，三相整流電路是對稱的，則靜態(tài)測試阻值結(jié)果應(yīng)符合對稱原則，即在靜態(tài)下三相輸入或輸出端相對直流母線正、負(fù)極正反測試值應(yīng)是對稱的。選擇萬用表的“二極管”檔。
(1)第一步，將紅表筆接直流母線正極，黑表筆分別接電源輸入三相接線端處，3個測試值應(yīng)該是相同的。再反過來，將黑表筆接直流母線正極，紅表筆分別接輸入電源三相接線處，3個測試值也應(yīng)該是相同的。若采用二極管整流橋進行整流導(dǎo)通時萬用表顯示0.4~0.6v，反向截止時顯示無窮大。如果三相測量值偏差較大，或是某相正反測量值相近或相同，則此二極管元件損壞。對于預(yù)充電回路設(shè)計在整流橋后的，通過上述操作可以判斷整流橋正半周3個整流元件的好壞。
(2)第二步，將紅表筆接直流母線負(fù)極，黑表筆分別接輸入電源三相接線處，3個測試值應(yīng)該是相同的。再反過來，將黑表筆接直流母線負(fù)極，紅表筆分別接輸入電源三相接線處，3個測試值也應(yīng)該是相同的，對于預(yù)充電回路設(shè)計在整流橋后的，這樣操作就可同樣判斷整流橋負(fù)半周3個整流元件的好壞（對于12脈波整流橋測試方法同上）。
注意：對于預(yù)充電回路設(shè)計在整流回路之前的，是采用可控硅半控或全控橋整流，測試結(jié)果應(yīng)有一相與其他兩相正反電阻測試值不相同，也就是說有一相實際是測試的二極管預(yù)充電回路的電阻值。
3.3 逆變單元靜態(tài)檢測
對于6脈波觸發(fā)的三相逆變橋原理也是利用每個逆變igbt模塊內(nèi)都并聯(lián)一個續(xù)流二極管，靜態(tài)下存在單向?qū)щ娦?，測量方法同整流橋檢測方法相同，就是直流母線正、負(fù)極對三相輸出點的測試值進行比較，應(yīng)三相測試值相同。元件單相導(dǎo)通時萬用表顯示0.3~0.4v，反向截止時顯示無窮大。主回路短路故障也有可能是保護功率元件的壓敏電阻異常所致，造成經(jīng)常損壞功率元件。#p#分頁標(biāo)題#e#
3.4 控制電路檢測
控制電路的檢測方法以acs800-04為例，變頻器加電后觀察aint主板上信號燈v204亮綠燈表示＋5v正常、v309亮紅燈表示防誤起保護處于on狀態(tài)、v310亮綠燈表示igbt門極驅(qū)動正常，rmio外部信號接口板上紅燈亮表示故障、綠燈亮表示電源＋24v正常。最后用示波器檢測每個功率元件的觸發(fā)極是否有觸發(fā)信號，一般正常有5v電壓觸發(fā)。沒有信號燈的電路板（rint主電路接口板、rrfc濾波板、rvar壓敏電阻板等）可以靜態(tài)測試可能損壞元件的阻值，進行粗略判斷，也不防換塊同型號電路板試試。通常情況下，控制板上應(yīng)該是綠燈正常，亮紅燈表示有故障。
3.5 常見故障檢測
控制電路常出現(xiàn)故障較多的是電源板，檢查其輸出應(yīng)有+24v、+5v、±15v或±12v等電源，若某相電壓不正常應(yīng)仔細(xì)檢查其供電負(fù)載和電源板本身；若出現(xiàn)“過流報警”信號應(yīng)檢查igbt模塊或電流傳感器部分。霍爾電流傳感器電源一般是雙電源供電，其輸出是0～10v或4～20am標(biāo)準(zhǔn)信號，隨負(fù)載電流變化而變化；若有“高溫報警”通常是風(fēng)機故障或測溫元件損壞，測溫元件一般安裝在散熱器上或內(nèi)置于igbt模塊中，其通常采用負(fù)溫度系數(shù)（ntc）電阻，常溫靜態(tài)下測試時承高阻值；若出現(xiàn)“直流母線過壓”信號應(yīng)檢查電源電壓、電壓互感器和制動斬波器部分，因負(fù)載工作不穩(wěn)定時常發(fā)生；有的變頻器內(nèi)部工作的直流電源有兩路，一路由輸入電壓降壓整流產(chǎn)生，另一路是采樣直流母線電壓經(jīng)串電阻降壓或直流斬波得到。
4 安全注意事項
檢修作業(yè)前應(yīng)注意安全，最好有專人監(jiān)護，確保人身、設(shè)備安全，不要人為將故障擴大。切忌將變頻器的輸入輸出端接反，否則直接損壞變頻器；在檢修過程中注意變頻器停電后直流母線上會有高壓，應(yīng)等待5分鐘以上，方可觸摸，或者人為對電容放電，按電容放電標(biāo)準(zhǔn)安全作業(yè)，放完電后方可繼續(xù)作業(yè)；變頻器在通電待機狀態(tài)下或已啟動在給定零轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，其輸出端三相對地都有直流200v左右高壓，請注意人身安全；在對控制板檢測時最好不要用手觸摸板上集成芯片的管腳，以防靜電損壞集成芯片，造成不必要的損失。
5 結(jié)束語
按要求維護變頻器可以大大延長其使用壽命，減少故障率。檢修變頻器在保證安全的前期下進行，按照常規(guī)診斷電氣故障的方法，首先判斷故障范圍，遵守先查主電路部分，后查控制電路部分的原則。通過學(xué)習(xí)掌握各種變頻器的工作原理，對實際經(jīng)驗檢修會帶來很大的幫助。
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