变频器常见故障检测及处理方法

【摘要】变频器由于性能优越，效果好，受到了工业领域的欢迎，得到了推广。变频器由于集成度高，功能强大，其运行的好坏，跟安装的合理与否，系统设计的好坏和维护保养有很大关系。以下内容首先阐述变频器的工作原理，着重就变频器常见故障与处理展开深入分析。

【关键词】电力电子技术；变频器；故障检测处理

中图分类号： F406 文献标识码： A 文章编号：

一、引言

通常，用变频器对三相笼型异步电动机调速，通过调节频率可以实现对转速的平滑调节。因为当调节变频是变频器的自身特性，通过调节变频器的频率实现对三相笼型异步电动机调速，效果显著，立竿见影，在各种调速系统中效果最佳。变频器连接的电压不同导致其调速范围存在差异性，最小倍数为100，当前，变频器开始向更大调节范围发展。

二、变频器常见故障的检测与处理

虽然变频器使用广泛，性能较好，但是由于其设计复杂，结构多样，故障检测和处理难度极大。当变频器在正常运行的时候出现故障，原因一般只有两种。其一，变频器的硬件损坏。其二，没有按照正确方法使用。如果是硬件损坏，应当对硬件进行检测，更换。在硬件检测时，有一个捷径，首先要详细的分析单片机系统以外的电路结构上。因为单片机系统几乎不会出现故障，一旦出现问题也不容易被发现，事倍功半，得不偿失。当对变频器使用不当时，应当结合变频器自我检测功能进行故障排除，修复。

（一）无电压输出

重点检查主回路通道中所有开关、断路器、接触器及电力电子器件是否完好，导线接头有无接触不良或松脱。

（二）速度不稳定或不平稳调整

这种故障一般是由外部条件变化的影响，不规则，大多是短暂的，主要影响源作为电源电压不稳，负载变化和外界噪声干扰设置频率的变化等。

（三）过电压故障

这种故障往往发生在减速和制动单元，过电压的原因大多与中间电路和制动过程，是电源电压太高，一般大于10%;制动电阻值太大或损坏，不受电压负反馈回路的故障造成的能量及时中；滤波电容（电容）或故障检测电路。你应该仔细检查电容器有无异味，颜色，安全阀是扩大，无变形和渗漏的盒子。

（四）低电压故障

在功率低电压故障的主要问题。如果交流电源电压过低或缺相，电源变压器的容量太小，逆变桥整流二极管损坏等。

三、处理实例

（一）变频器过热导致故障

2012年11月3日，某4#机组运行中，负荷110MW，一次风机变频运行。4月1日一次风机自动切工频，故障信号“B3、B2单元故障”，报警灯亮，经过检修检查后发现B2、B3两个变频器功率单元故障，联系厂家对变频器移相变压器进行了检查，发现在B相二次侧绕组部分有烧损的痕迹。

经过检查后判断为B相过热造成功率单元损坏，然后发现高压变频装置的冷却风道有异物存在，堵塞了散热通道，导致散热不良，进而由于热量堆积引起移相变压器过热导致功率单元损坏。

通过对事故现象的分析，在后续进行了相应的整改，主要是对通风系统进行了改造，添加滤网避免异物进入。然后将损坏功率单元返厂更换，在移相变压器柜组底部增加冷却风机，形成对流的冷却风通道，增强变压器柜的冷却效果。将冷却风系统纳入日常维护巡查范围，及时检查冷却系统运行情况，将冷却风道接通室外，热风直接排出，及时投运6kV段室内空调系统运行。

控制方面则将冷却系统风扇跳闸接入报警信号，有任1台冷却风机跳闸时，DCS系统界面可以给出报警信号，便于及时处理。

（二）运行中输出电流波动

在系统改造完毕投运的初始半年内，4#、5#机组均出现在正常运行中，2台变频器其中1台输出电流出现波动，直接导致一次风量大幅波动，影响机组的安全运行。

2013年8月某时，故障前某5#机组负荷130MW，AGC运行，5#-1、5#-2机组一次风机电流均在60A左右，水冷风室压力12.9kPa、风量130m3/h.

故障时，5#-1机组一次风机电流突然由60A降至38A，立即解除变频器锁定，手动调整变频器增大电流，但变频器反馈反而向反方向降低，电流继续降至10A左右，立即解除5#-2机组一次风机变频器锁定，手动增加5#-2机组一次风机出力至最大（126A）。就地检查5#-1机组一次风机变频器，经检修检查确认5#-1机组一次风机变频器B3功率单元坏，检修更换功率单元后，重启风机恢复正常。

经过联系厂家及现场认真排查，发现变频器在低输出功率情况下易发生此种情况，初步判断为变频器输出电流有扰动造成风机出力变化，有可能是控制干扰。通过联系厂家重新处理了连接线缆的屏蔽接地，避免干扰信号的产生。同时在DCS逻辑组态中加入频率锁定功能，在机组稳定运行时，将变频器输出信号加以锁定，避免操作方面的干扰。为避免控制干扰，控制线路采用了屏蔽电缆且一侧接地，布线时避免控制线与动力线并行敷设在同一电缆托架内；变频器负载输出线同样采用屏蔽铠装电缆一端接地，以避免变频器对附近的仪表产生干扰。

（三）变频器逆变单元故障

2013年3月12日，某4#机组运行，100MW负荷，2台一次风机变频运行，光字牌发出功率单元故障报警，就地检查为4#-2机组一次风机变频装置“C2单元故障”报警灯亮，维持运行至停炉检修。

停炉后，经过仔细的检查，发现为C2功率单元内部电容充放电回路的连接螺丝熔断，从而引起功率单元故障，C2单元被切除。经过厂家分析认为，此螺丝处于功率单元内部的电容充放电回路连接处，需要持续承受高压直流电流，由于设备出厂时此处紧固螺丝没有紧固到位，造成接触不良，在运行中因长期承受运行电流导致过热而熔断。

后来针对该事故现象，采取的主要改进措施为：将故障的C2功率单元更换为备品，然后将C2功率单元返厂维修；详细检查其他功率单元相关回路，避免类似情况的发生。

（四）变频器瞬停

2013年2月某时，4#机组运行，负荷120MW，早班进行给水泵切换过程中，4#-1、4#-2机组变频器自动切换工频运行。

经过检查发现，因为给水泵电机功率较大，启动瞬间造成6kV母线电压下降且下降持续时间达2s，导致变频器瞬停保护动作。

由于电压型变频器功率单元具备大容量的电容器作为整流滤波环节，所以具有一定的储能性，在输入电压下降的情况下，可以维持运行一段时间。一般变频器可以承受30%电压下降和5个周期电源丧失，但是如果电压下降时间过长则造成变频装置自动切换工频运行。断电时间在100ms以内，没有影响，变频装置继续运行；断电时间到100ms以上，则启动瞬停保护，切换至工频旁路；如果连续断电，则不自动切换，风机停运。

通过和厂家的协调，将变频器失电瞬停保护电压定值相应降低，以满足在大容量辅机设备启动时电压下降需求，同时要求以后在启动给水泵等大容量设备之前，电气专业将6kV母线电压尽可能提高，躲开电压下降的区间，避免变频器停运保护动作。为了使控制柜的尺寸尽可能减少，必须使柜发热值尽可能减少。如果变频器的安装，散热器部分转换器的控制柜，将使变频器热70%释放到控制机柜外部。因为有大量发热大容量逆变器，从而更有效的大容量变频器。还可以用隔离板分隔体和散热器，散热器不影响频率转换器。这种效果也很好。变频器散热设计垂直安装基地，横着放热量的变化。冷却风扇上变频器功率稍大，具有冷却风扇。同时，还建议，空气冷却风扇安装在控制柜。进气添加防止灰尘进入控制柜的过滤器。注意控制柜和变频器风扇必需的，不能用其他装置来替代。

四、结束语

变频器由于集成度高，功能强大，在现代工业中广泛应用，其运行的好坏，跟安装的合理与否，系统设计的好坏和维护保养有很大关系。用户在使用时应注意观察，操作人员发现问题要及时，详细汇报，并要保护好故障的“现场”，处理技术人员认真地对故障原因进行分析和检查，这样可以最快找出故障原因，对症下药，药到病除，从而避免事故扩大化。

参考文献：

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