通用变频器主要部件的故障分析

摘要：通用变频器在实际运行中常常会出现各种各样、不尽相同的故障，其维修问题日益受到现场工作人员的广泛关注，基于此，笔者结合多年现场工作经验，对通用变频器的主要部件--主电路和控制电路板故障进行了详细分析，仅供参考。

关键词：通用变频器 主电路 控制电路板 故障

1.引言

电力电子技术、微电子与集成电路控制技术的发展，不断推动通用变频器技术向着多功能、智能化、性价比更优的方向发展。然而，随着变频器的普及和应用，其故障维修问题也日渐突出。通用变频器在现场运行中受到不利影响的因素各种各样、不尽相同，因此发生故障的原因千差万别，同样的故障类型可能是由不同原因引起的，同样的故障原因也可能引起不同的故障类型，有些故障原因表现的比较明显，而有些则很隐讳，因此现场经验显得尤为宝贵。下面，就结合现场经验，谈一下通用变频器主要部件--主电路和控制电路板在实际运行中出现的故障。

2.主电路

通用变频器的主电路主要由整流模块、滤波电容、逆变模块、限流电阻、继电器等组成。其中，影响通用变频器寿命的主要元件之一是滤波电容器(大容量铝电解电容器)，它的寿命主要是由加在其两端的直流电压和内部温度所决定，在主回路设计时已经充分考虑了直流环节可能出现的最高电压，所以内部的温度对电解电容器的寿命起决定性作用，其相对温度劣化特性直接影响通用变频器的寿命，因为电解电容器内部化学反应随着温度的升高会加速劣化，而电解电容器的内部温度是其周围环节温度与由脉动电流而引起的温升之和，在电解电容器劣化过程中，会使电容量减小、漏电流和介质损耗tgδ值增大等。因此，一方面应在安装通用变频器时考虑环境温度的影响，另一方面，当谐波干扰较大时应采取措施减小脉动电流，如在中间回路加装直流电抗器、在输入端加交流电抗器，从而延长电解电容和通用变频器的寿命。

整流模块和逆变模块及电流传感器故障损坏现象较为少见，一旦故障则是破坏性的，一般有明显的特征，故障原因主要是由于电源缺相、过电压，输出侧过负载、过电流、接地等。整流模块损坏的主要原因是由于电源三相电压不平衡较大、电源阻抗过小或同一电源变压器上装有晶闸管负载或无功功率补偿电容器。

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，但有时会有比较小的稳定电流显示，这是由于电流互感器的下限值非线性特性引起的，属于正常状态。

通用变频器内部元件也有偶尔然故障，如逆变器的驱动光耦合器故障；还有因操作时不慎使控制端子不适当的闭合，如因连接线有毛刺致使相邻端子短接，造成短路，如果发生在控制回路，通用变频器会出现EEPROM故障信息，只有对其重新置位就可以消除，但严重时需要送制造厂做软件恢复修复。

在维护保养时，应通过测量电解电容器的容量来判断其劣化程度，当电容低于初期值的80%、绝缘阻抗在5MΩ以下时，应考虑更换电解电容器。

3.控制电路板

控制电路板是通用变频器的心脏部分，由于采用SMT贴片制造技术，具有很高的可靠性，本身出现故障的概率极小，由于集成芯片的各引脚之间的距离极小，要特别注意防止高电物质掉入，在粉尘大、湿度大的场合要注意，否则极易引起故障。在通用变频器运行环境较差的场合，应选用IP等级高的机型，另外要注意防尘，并增加清扫次数。

如上所述，控制电路板上的电路种类较多，同样，最影响通用变频器寿命的也是电路中的电容器和逆变器电路中的缓冲电容器，其特性与前述相同，但电容量比滤波电容器小得多，通过的脉动电流基本恒定，不受主回路的影响，其寿命主要由温度和通电时间决定。另外，与主回路不同的是，由于电容器数量较多，且都焊接在电路板上，通过测量电容量来判断劣化情况是比较困难的，一般根据目测观察其表面是否有异常，然后确定测量点，找出故障位置；还可以通过置换控制电路板的方法判断故障，必要时更换新的控制电路板。

控制电路板上的电流、电压检测通道如果损坏会出现过电流故障。控制电路板损坏，可能是由于环境太差，有导电性固体颗粒附着在电路板上或有腐蚀性气体，使控制电路板腐蚀而致绝缘降低；控制电路板的零电位是与机壳连在一起的，由于接地不良，会使控制电路板的零电位受干扰，造成控制电路板损坏；另外，由于连接插件松动，如电流或电压反馈信号线接触不良，会出现过电流故障时有时无的现象等。

电源电路是为通用变频器本身提供工作电源，如控制端子用电源、逆变器驱动电源、操作显示板电源及风扇用电源等，这些电源都是从主电路的直流电压回路取出后、通过开关电源再由内部变压器分路整流得到的，因此，某一回路的电源短路，除了使本回路的整流受损外，还可能影响其他电源部分，如误将本机提供的控制端子用电源与公共地短接，将致使电源电路上的变压器或开关电源部分损坏；风扇电源的短路将导致其他电源故障等。

逆变器驱动电路和缓冲电路以及过电压、缺相等保护电路，与控制板间通过耦合器相连接，控制电路板将PWM驱动信号输入到逆变器功率模块上，或保护电路将故障信号传输到控制电路板上，所以在检测逆变器模块的同时，还应测量光耦合器，以判断逆变器是否受到影响。

4.结语

总之，通用变频器是一种具有丰富功能特性的智能化装置，能够为人们提供一个按照实际需要，自行构造一个适用而可靠的控制系统的途径。然而，实际运行过程中，必须要做好其主要部件--主电路和控制电路板的保养维护工作，确保通用变频器运行的安全性可靠性因此，具有一定的理论基础与现场应用经验是十分宝贵的。

参考文献：

[1]刘松林.《通用小功率变频器故障浅议》.设备管理与维修,2000

[2]曲延昌.《一起变频器故障的芯片级维修》.设备管理与维修,2010

[3]高大鹏,史国萍,安茂奎.《变频器常见故障分析和预防措施》.黑龙江科技信息,2010

[4]王仁祥.《通用变频器选型与维修技术》.中国电力出版社,2004

[5]王彩虹,赵新旺.《德国SL500电牵引采煤机变频器维修技术初探》.煤炭技术,2005

[6]曹蝉芳.《变频器的常见故障与维修对策》.中国电子商务,2010