变频器的维修与维护
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[摘要]：变频器作为近些年迅速崛起的节能设备，受到各行各业更加广泛的关注和应用。变频器主要用于对交流电动机（异步电机或同步电机）转速的调节，除了具有显著的节能作用之外，变频器还有卓越的调速性能。变频器能够保护附属电气设备，还可以避免直接启动给机械设备造成的冲击引起的机械故障，是理想的调速和控制装置。
[关键词]：变频器 维修 维护 IGBT
一、变频器的基本结构
变频器作为能够改变输出频率的设备，基本的结构有：整流器件部分、直流部分和逆变器件（IGBT）部分。基本结构示意图如下：
1、整流器件部分
作为变频器与三相交流电直接相连的部分，整流器件通过二极管搭成全桥整流电路实现对三相交流电的整流，把三相交流电变成直流电。
2、直流部分
直流部分是变频器的信号控制部分。整流器件把三相电变成直流电后，直流电部分取出所需的电压，带动驱动电路、检测电路和CPU控制器。驱动电路用来实现逆变器件的驱动，检测电路用来实现对温度、电流和电压的检测，CPU控制器实现判断和控制功能。
3、逆变器件部分
逆变器是能把直流电变成频率可调的交流电的器件。通过逆变器的驱动电路实现对逆变器的驱动，从变频器输出的电就变成了电压为380V，频率可调的交流电，驱动电机完成预想的控制工作。
二、变频器常见的故障
在维修变频器的同时我们不断分析和总结，现将常见故障列举如下：
1、 过载故障：
过载故障包括变频过载和电机过载。
1） 变频器过载：常常由于加速时间太短、直流制动量过大或电网电压太低等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等解决故障。
2）电机过载：由于变频器功率过小、电机负载过重、电机所带设备润滑不好或管线管径过小压力过大等引起的。变频器功率过小不能带动电机，则需要更换变频器适应电机；电机负载过重可能是因为电机所带设备机械润滑不好引起的，润滑设备使其能够正常运行；管径过小可能是由于有异物进入管线或粘稠液体使管径变小，结果压力过大，变频器无法带动电机。
实际中，我们在注入站遇到注聚泵的齿轮润滑不好，导致变频器不能带动电机，报过载故障。处理注聚泵后，变频器能够正常启动。
2、欠压、过压故障：当电压过小或过大时，变频器的检测器件会自动保护变频器，变频器会停止工作。欠压、过压故障主要是因为外部电源的故障引起的，也有少数故障是检测电路损坏引起的。
遇到欠压、过压故障时，先检查检测电路是否完好，然后再对外部电源进行检查。
3、过流故障：当电流过大时变频器启动过流保护，变频器停止工作。一般可从外部电器和变频器本身分析过流故障。
外部电器：1）电机负载突变，引起的冲击过大造成过流。2）电机和电机电缆相间或每相对地的绝缘破坏，造成匝间或相间对地短路，因而导致过流。3）当装有测速编码器时，速度反馈信号丢失或非正常时，也会引起过流，这时需要检查编码器和其电缆。
变频器本身的原因：1）参数设定问题：例如加速时间太短，PID调节器的比例P、积分时间I参数不合理，超调过大，造成变频器输出电流振荡。2）变频器硬件问题：A、电流互感器损坏，其现象表现为：变频器主回路送电，当变频器未起动时 ，有电流显示且电流在变化，这样可判断互感器已损坏。B、主电路接口板电流、电压检测通道被损坏，也会出现过流。可能原因有：电路板上有导电颗粒造成电路板静电损坏、腐蚀性物质使电路板受到腐蚀、接地不良使得电路板零伏受干扰、连接插件不牢等。
维修中，遇到过流故障，我们先用钳型电流表测量变频器输出的电流。看输出电流是否平衡，如果输出不平衡，说明变频器内部器件有问题。
4、外围电路损坏：在维修中发现，一些问题并不是变频器本省的问题，往往由于外围电路故障引起变频器不能正常使用。经过总结发现，继电器和交流接触器的故障占外围电路故障的大部分。在对变频器本身进行维修时，还要对其外围电路进行检查，同时也要对现场电机、泵等进行实地观察。
三、变频器的维修
根据变频器出现的故障，我们可以初步判断变频器那里出现损坏。在维修中，我们把维修分成：外围器件维修和变频器本身维修。
1）外围器件维修
外围器件维修时，先检查与变频器相连的交流接触器、开关、按钮和电能表等，看看这些器件能不能正常工作；测量与变频器相关的触点是否接触良好；接入变频器的三相电有无短路或虚接的情况。
外围器件维修时要特别注意线路的虚接问题。如果线路虚接，启动变频器时可能不能启动，情况严重的可能损坏变频器本身。
2）变频器本身维修
遇到损坏的变频器时，先使用万用表初步检查整流模块和逆变模块是否完好。如果整流模块损坏，在以后的维修中就要注意各种板卡是否有损坏；如果逆变模块损坏，就要检查驱动板卡是否完好。
（1）逆变模块（IGBT）的检测
在进一步的检查中，检测逆变模块的检测是重点之一。下面是检测逆变模块好坏的方法。
将万用表拨到R 10K档，用黑表笔接IGBT的集电极，红表笔接IGBT的发射极，此时万用表的指针在零位。用手指同时触及一下栅极和集电极，这时IBGT被触发导通，万用表的指针摆向阻值较小的方向，并能站住指示在某一位置。然后再用手指同时触及一下栅极和发射极，这时IGBT被阻断，万用表指针回零。这样可判定 IGBT是好的。
（2）驱动板的检测
首先，通过观察看看有没有明显的损坏，尤其是电容和模块。如果没有明晰那损坏，则要给驱动板供电进行测量。
在驱动板上，六路驱动电路与六路逆变桥臂对应。在给驱动板送电后，可以在相应的地方量到对应电压值。
由于变频器内部是500V左右的直流电，我们利用两只变压器的整流桥自制了驱动电源，确定驱动板的正负极后，接上电源。驱动板送电后，在相应的接口可以量到12V和24V，在六路的驱动电路上可以量到电压。
如果驱动板上有问题，通过测量电压可以判断哪些器件损坏，这样可以予以更换。
（3）检测器件的检查
确定驱动板没有问题后，把驱动板装到机器上，带电机试一下。如果检测器件损坏，则会有报警出现，这样就可以更换检测器件。
四、变频器的维护
实际工作中，完成维修任务的同时，我们还对变频器系统的维护进行了总结。
五、总结
文中谈及的都是在学习和实际工作中总结的，可能有更多好的、简便的维修方法。我们主要是为了能够发挥变频器的更大作用，在维修创效的同时，增加变频器的使用年限，降低变频器的故障率。
六、参考文献
[1]吕汀，石红梅.编.《变频技术原理与应用》.机械工业出版社.
[2]王廷才.主编.《变频器原理及应用》.机械工业出版社.
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