变频器过流故障原因分析及处理方法

摘 要：本文分析了变频器发生过流故障的各种原因，以及对变频器过流故障进行定位，并同时找出过流故障处理对策。

关键词：变频器；过流故障；电动机

中图分类号：TN77 文献标识码：A

变频器的过流故障是最常见也是较复杂的故障，当过流故障发生时，变频器保护电路会立即动作并停机，同时变频器显示故障代码或故障类型。大多数情况下可以根据变频器显示的故障代码迅速找到故障原因并排除故障，但也有一些过流故障的原因是多方面的，并不是单一的，而是包含了加速、减速、恒速过流、负载发生突变、输出短路等各种可能导致过流保护的因素。下面分析变频器过流故障原因以及提出过流故障处理方法。

1 变频器过流原因的分析

变频器中过流保护的对象主要指峰值超过了额定电流的200%且带有突变性质的电流检测值，变频器就会显示OC（Over Current）表示已经过流，由于变频器中逆变器件的过载能力比较差，因此变频器的过流保护是变频器使用过程中最重要的一环。变频器过流故障分为加速过流、减速过流、恒速过流等，其引起原因可能是变频器的加减速时间太短、负载发生了突变、负荷分配不均、输出端有短路等。

根据变频器显示屏显示，原因有以下几方面：

（1）变频器工作中过流，即电机拖动系统在工作过程中出现过流，其原因大致有以下几方面：

a.电动机传动机构出现“卡住”现象或遇到冲击负载，电动机工作电流突然增加而出现过流。

b.变频器输出端短路（如图1所示），如输出端连接线发生相互短路，或电动机内部短路、接地（电机绕组烧毁、绕组绝缘劣化、电缆破损而引起的短路）等，变频器输出端电流大增而出现过流。

图1 变频器输出端短路

c.变频器本身工作异常，如逆变桥中同一桥臂的两个逆变器件在交替的工作中出现不正常。如环境温度太高或逆变器元器件老化等原因，使逆变器的参数发生变化，导致在交替过程中，一个器件却还未来得及关断，而另一个器件已经导通，引起同一个桥臂的上、下两个器件的“同时导通”（如图2所示），使直流电压的两极间处于短路状态，使变频器内部电流大增而过流。

图2 桥臂“同时导通”的故障

（2）变频器升速或降速时过流。如果负载的惯性比较大，而变频器设定升速时间或降速时间太短时，就会引起过流。在升速过程中，如果变频器工作频率上升太快，电动机的同步转速也迅速上升，而电动机转子的转速因负载惯性比较大而跟不上去，结果就会使升速电流太大，引起变频器过流保护；在降速过程中，如果变频器设定降速时间太短，电动机的同步转速迅速下降，而电动机转子因负载的惯性大，电动机转速仍维持较高的状态，这时转子绕组切割磁力线的速度太大而产生过流，引起变频器过流保护。

（3）变频器一通电或者一开始运行就出现过流。这种过流保护一般是因变频器内部故障引起的，如果负载正常，变频器还是出现过流保护，大部分是过流检测电路引起，如电流检测电路、取样电阻或传感器等。变频器过流保护用的检测电路一般是模拟运放电路，如图3所示。在静态时，测量A点的工作电压为2.4V，如果电压不对即为该电路可能有问题，应查找原因并排除故障。R4为过流检测电路的取样电阻，若阻值有变应更换。

2 变频器过流故障诊断流程图（图4）

3 过流故障处理方法

变频器显示过流故障，有二种类型：一种是运行过程中出现过流故障显示；另一种是变频器接通电源后就显示过流故障，或运行停止后仍出现过电流故障显示，并且不能复位。运行过程中变频器出现过流故障显示，多半是外部原因或设置参数不合理引起的。例如电动机电缆损坏或电动机线圈相间、对地短路引起的电动机侧端子短路；电动机过负载非常严重引起过电流；加速或减速时间设置过短，变频器在加速或减速过程中，由于负载电流过大，出现变频器过电流显示等等。这些过电流故障当外部故障排除后，按复位按钮就能复位，或自动复位，变频器是正常的。

变频器接通电源后就显示过流故障，变频器自动停止运行后，过流故障无法复位，是假过流故障：因为变频器是在根本没有输出电流的状况下，而显示过流故障的。这是变频器的电流检测保护电路出了故障：通常是由于电流取样器件，如取样电阻、电流互感器及霍尔元件损坏或参数值改变，放大电路损坏和比较电路运行不正常等等引起的。修理时可以从这些环节上去检查、分析和找出故障点。

变频器过流故障的检查步骤：

第一，确定负载是否符合正常运行条件；

第二，确定变频器自身是否正常；

第三，确定变频器的设置参数是否与加减速过程或负载运行的工艺条件匹配；

第四，确定变频器接线是否正常。

（1）负载侧过流原因检查

负载侧的过流原因是引起变频器过流的最主要因素，因此一旦变频器发生过流故障，先要检查：

a.机械部分检查：负载侧机械有没有卡住，引起电机不转，导致过流；

b.短路检查：检查负载有没有短路现象，用兆欧表检查电机和电机电缆相间或每相对地的绝缘电阻是否为零，如果绝缘电阻为零，说明电机或电机电缆匝间或相间对地短路；

c.电动机的启动转矩是否过小检查：如果启动转矩过小，拖动系统转不起来，引起过流；

d.电机电缆是否符合要求检查：选择电机电缆一定按照要求去选，因为电机的漏抗、电机电缆的耦合电抗大小和过流故障有关。

（2）变频器自身检查

变频器自身硬件问题一般是模块坏、驱动电路坏、电流检测电路坏等。

主要检查几方面内容：

a.连接插件检查：由于电流或电压反馈信号线连接不紧、不牢而造成接触不良，会出现过流故障时有时无的现象。

b.检测通道检查：如果主电路接口板电压、电流检测通道损坏，也会出现过流。

c.电流互感器检查：当变频器主回路送电还未启动时，变频器有电流显示且电流在变化，这样可判断电流互感器已损坏，应更换互感器损坏。

d.电路板检查：电路板损坏的原因可能有：第一，由于变频器工作环境太差，导电性烟尘附在电路板上，造成损坏。第二，电路板的零电位与机壳短路。第三，由于接地不良，变频器电路板的零伏受到干扰，也会损坏电路板。

（3）变频器设定参数检查

变频器参数设定问题是在负载、变频器都没有问题的情况下才怀疑的因素，参数设定包括加速、减速时间太短、PID调节器的比例P和积分时间I参数不合理、超调过大等，这些参数的设置错误都将造成变频器输出电流不稳定或直接过流。

针对变频器参数设定问题，主要检查：

a.升速时间检查：时间设定太短，加长加速时间；

b.减速时间检查：时间设定太短，加长减速时间；

c.转矩补偿（U/f比）设定检查：转矩补偿设定太大，引起低频时空载电流过大；

d.电子热继电器整定检查：热继电器整定不当，动作电流设定得太小，引起变频器误动作。另外，如果负载不稳定时，建议使用矢量控制模式或DTC模式，有利于抑制过流。同时使用速度环的自适应功能来自动调整PID参数，可以使变频器输出电机电流平稳。

（4）输入输出线路电压检查

缺相是过流保护的其中一个原因。如果变频器输入电压缺相时，势必引起另外两相输入电压降低，负载电流急剧加大，引起变频器过流保护。而当变频器输出端缺相时，会使电动机的另外两相电流加大从而引起变频器过流保护。所以对变频器输入及输出端电压都应进行检查，排除缺相引起过流故障。

4 自动限流功能

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，即通过对负载电流进行实时控制，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），来防止电流过冲而引起的故障跳闸，这对于一些惯量较大或变化剧烈的负载场合，尤其适用。

当然，自动限流功能动作时，变频器输出频率可能会有所变化，所以对要求恒速运行时输出频率较稳定的场合，不宜一直使用该功能，仅仅在启动或停机时才用到。

5 维修实例

实例：富士FVRl50G7S 7.5kW

故障现象：变频器显示OC3（过流故障）。

分析与判断：变频器接通电源后便显示过电流故障，问题可以锁定在电流检测保护电路上。这种变频器的三相输出都装有电流检测放大电路，其检测的电流信号通过接插件送到保护电路。可以通过拔掉三个插头来判断问题在电流检测放大电路，还是保护电路。把三个插头拔掉后，过流故障现象消失，说明故障就在电流检测放大电路。然后再把电流检测放大电路的插头逐个插上去。插第一个，未显示过流故障；插第二个，显示过流故障，拔下后又正常，插第三个也正常。说明第二个电流检测放大电路损坏。为了进一步确定，将第二个插头插入、拔出，插入显示过流故障，拔出就正常。细查第二个电流检测放大电路时，发现只要接上直流供电电源，其输出就为高电平。（正常的电流检测放大电路在被检测电流为零时，输出低电平）经检查运放集成电路损坏。

故障处理：更换集成电路，变频器恢复正常。

故障原因：这台变频器的三相输出电流的检测放大电路中，有一相电流检测放大电路的集成放大电路损坏，放大电路输出一个不变的高电平，保护电路接收到这个错误信号后，向有关电路发出过电流故障信号，使变频器接通电源就出现过电流显示。

结语

在维修变频器经验的基础上，对变频器过流故障的原因进行的一些分析与探讨，提出了过流故障处理对策，由于变频器在运行中出现过流故障形式多样，和维修其他电器一样，有很多过流故障是意想不到的，这不仅要求我们要深入了解具体变频器的工作原理及其过流保护电路设计的原则，分清过流故障的原因，结合变频器本身参数、控制系统状况和工艺流程等情况，对过流故障进行深入认真的分析，制定相应的对策，以便快速而准确地处理过流故障问题，提高维修效率。

参考文献

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