變頻器故障判斷及處理,變頻器逆變功率模塊損壞原因

一、逆變功率模塊的損壞

1.判斷

    逆變功率模塊主要有IGBT、IPM 等，檢查外觀是否已炸開(kāi)，端子與相連印制板是否有燒蝕痕跡。用萬(wàn)用表查C-E、G-C、G-E 是否已通，或用萬(wàn)用表測(cè)P 對(duì)U、V、W 和N 對(duì)U、V、W 電阻是否有不一致，以及各驅(qū)動(dòng)功率器件控制極對(duì)U、V、W、P、N 的電阻是否有不一致，以此判斷是哪一功率器件損壞。

2.損壞的原因查找

（1）器件本身質(zhì)量不好。

（2）外部負(fù)載有嚴(yán)重過(guò)電流、不平衡，電動(dòng)機(jī)某相繞阻對(duì)地短路，有一相繞阻內(nèi)部短路，負(fù)載機(jī)械卡住，相間擊穿，輸出電線有短路或?qū)Φ囟搪贰?/p>

（3）負(fù)載上接了電容，或因布線不當(dāng)對(duì)地電容太大，使功率管有沖擊電流。

（4）用戶電網(wǎng)電壓太高，或有較強(qiáng)的瞬間過(guò)電壓，造成過(guò)電壓損壞。

（5）機(jī)內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管的過(guò)電壓吸收電路有損壞，造成不能有效吸收過(guò)電壓而使IGBT損壞，如圖1所示。

（6）濾波電容因日久老化，容量減少或內(nèi)部電感變大，對(duì)母線的過(guò)壓吸收能力下降，造成母線上過(guò)電壓太高而損壞IGBT。正常運(yùn)行時(shí)母線上的過(guò)電壓是逆變開(kāi)關(guān)器件脈沖關(guān)斷時(shí)，母線回路的電感儲(chǔ)能轉(zhuǎn)變而來(lái)的。

（7）IGBT或IPM功率器件的前級(jí)光電隔離器件因擊穿導(dǎo)致功率器件也擊穿，或因在印制板隔離器件部位有塵埃、潮濕造成打火擊穿，導(dǎo)致IGBT、IPM損壞。

（8）不適當(dāng)?shù)牟僮?，或產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件中有缺陷，在干擾和開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)等不穩(wěn)定情況下引起上下兩功率開(kāi)關(guān)器件瞬間同時(shí)導(dǎo)通。

（9）雷擊、房屋漏水入侵，異物進(jìn)入、檢查人員誤碰等意外。

（10）經(jīng)維修更換了濾波電容器，因該電容質(zhì)量不好，或接到電容的線比原來(lái)長(zhǎng)了，使電感量增加，造成母線過(guò)電壓幅度明顯升高。

（11）前級(jí)整流橋損壞，由于主電源前級(jí)進(jìn)入了交流電，造成IGBT、IPM損壞。

（12）修理更換功率模塊，因沒(méi)有靜電防護(hù)措施，在焊接操作時(shí)損壞了IGBT。或因修理中散熱、緊固、絕緣等處理不好，導(dǎo)致短時(shí)使用而損壞。

（13）并聯(lián)使用IGBT，在更換時(shí)沒(méi)有考慮型號(hào)、批號(hào)的一致性，導(dǎo)致各并聯(lián)元件電流不均而損壞。

（14）變頻器內(nèi)部保護(hù)電路（過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)）的某元件損壞，失去保護(hù)功能。

（15）變頻器內(nèi)部某組電源，特別是IGBT驅(qū)動(dòng)級(jí)+、-電源損壞，改變了輸出值或兩組電源間絕緣被擊穿。

3. 更換

    只有查到損壞的根本原因，并首先消除再次損壞的可能，才能更換逆變模塊，否則換上去的新模塊會(huì)再損壞。

（1）IGBT 同絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管一樣要避免靜電損壞。在裝配焊接中防止損壞的根本措施是，把要修理的機(jī)器、IGBT 模塊、電烙鐵、人、操作工作臺(tái)墊板等全部用導(dǎo)線連接起來(lái)，使得在同一電場(chǎng)電位下進(jìn)行操作，全部連接的公共點(diǎn)如能接地就更好。特別是電烙鐵頭上不能帶有市電高電位，示波器電源要用隔離良好的變壓器隔離。IGBT模塊在未使用前要保持控制極G 與發(fā)射極E 接通，不得隨意去掉該器件出廠前的防靜電保護(hù)G-E 連通措施。

（2）功率模塊與散熱器之間涂導(dǎo)熱硅脂，保證涂層厚度0.1耀0.25 mm，接觸面80%以上，緊固力矩按緊固螺釘大小施加（M4 13 kg·cm，M5 17 kg·cm，M6 22 kg·cm），以確保模塊散熱良好。

（3）機(jī)器拆開(kāi)時(shí)，要對(duì)被拆件、線頭、零件做好筆記。再裝配時(shí)處理好原裝配上的各類技術(shù)措施，不得簡(jiǎn)化、省略。例如，輸入的雙絞線、各電極連接的電阻阻值、絕緣件、吸收板或吸收電容都要維持原樣；要對(duì)作了修焊的驅(qū)動(dòng)印制板進(jìn)行清潔和防止爬電的涂漆處理，以及保證絕緣可靠，更不要少裝和錯(cuò)裝零部件。

（4）并聯(lián)模塊要求型號(hào)、編號(hào)一致，在編號(hào)無(wú)法一致時(shí)，要確保被并聯(lián)的全部模塊性能相同。

（5）對(duì)因炸機(jī)造成銅件的缺損，要把毛刺修圓砂光，避免因過(guò)電壓發(fā)生尖duan放電而再次損壞。

4.更換模塊后的通電

     經(jīng)常會(huì)更換模塊后，一通電又燒毀了。為防止此類事故，一般在變頻器的直流主回路里串入一電阻，電阻阻值為1耀2 k贅，功率50 W以上，由于電阻的限流作用，即使故障開(kāi)機(jī)也不會(huì)損壞模塊。空載時(shí)流過(guò)電阻的電流小，壓降也小，可做空載檢查。

    一般只要空載運(yùn)行正常，去掉電阻大都會(huì)正常。

二、整流橋的損壞

1.判斷

   用萬(wàn)用表電阻擋即可判斷，對(duì)并聯(lián)的整流橋要松開(kāi)連接件，找到壞的那一個(gè)。

2.損壞原因查找

（1）器件本身質(zhì)量不好。

（2）后級(jí)電路、逆變功率開(kāi)關(guān)器件損壞，導(dǎo)致整流橋流過(guò)短路電流而損壞。

（3）電網(wǎng)電壓太高，電網(wǎng)遇雷擊和過(guò)電壓浪涌。電網(wǎng)內(nèi)阻小，過(guò)電壓保護(hù)的壓敏電阻已經(jīng)燒毀不起作用，導(dǎo)致全部過(guò)壓加到整流橋上。

（4）變頻器與電網(wǎng)的電源變壓器太近，中間的線路阻抗很小，變頻器沒(méi)有安裝直流電抗器和輸入側(cè)交流電抗器，使整流橋處于電容濾波的高幅度尖脈沖電流的沖擊狀態(tài)下，致使整流橋過(guò)早損壞。

（5）輸入缺相，使整流橋負(fù)擔(dān)加重而損壞。

3.更換

（1）找到引起整流橋損壞的根本原因，并消除，防止換上新整流橋又發(fā)生損壞。

（2）更換新整流橋，對(duì)焊接的整流橋需確保焊接可靠。確保與周邊元件的電氣安全間距，用螺釘聯(lián)接的要擰緊，防止接觸電阻大而發(fā)熱。與散熱器有傳導(dǎo)導(dǎo)熱的，要求涂好硅脂降低熱阻。

（3）對(duì)并聯(lián)整流橋要用同一型號(hào)、同一廠家的產(chǎn)品以避免電流不均勻而損壞。

三、濾波電解電容器損壞

1.判斷

     出現(xiàn)外觀炸開(kāi)、鋁殼鼓包、塑料外套管裂開(kāi)，流出了電解液、保險(xiǎn)閥開(kāi)啟或被壓出，小型電容器頂部分瓣開(kāi)裂，接線柱嚴(yán)重銹蝕，蓋板變形、脫落，說(shuō)明電解電容器已損壞。用萬(wàn)用表測(cè)量開(kāi)路或短路，容量明顯減小，漏電嚴(yán)重（用萬(wàn)用表測(cè)最終穩(wěn)定后的阻值較?。?/p>

2.找出電容損壞原因

（1）器件本身質(zhì)量不好（漏電流大、損耗大、耐壓不足、含有氯離子等雜質(zhì)、結(jié)構(gòu)不好、壽命短）。

（2）濾波前的整流橋損壞，有交流電直接進(jìn)入了電容。

（3）分壓電阻損壞，分壓不均造成某電容首先擊穿，隨后發(fā)生相關(guān)其他電容也擊穿。

（4）電容安裝不良，如外包絕緣損壞，外殼連到了不應(yīng)有的電位上，電氣連接處和焊接處不良，造成接觸不良發(fā)熱而損壞。

（5）散熱環(huán)境不好，使電容溫升太高，日久而損壞。

3. 電容的更換

（1）更換濾波電解電容器最好選擇與原來(lái)相同的型號(hào)，在一時(shí)不能獲得相同的型號(hào)時(shí)，必須注意以下幾點(diǎn)：耐壓、漏電流、容量、外形尺寸、極性、安裝方式應(yīng)相同，并選用能承受較大紋波電流，長(zhǎng)壽命的品種。

（2）更換拆裝過(guò)程中注意電氣連接（螺釘聯(lián)接和焊接）牢固可靠，正、負(fù)極不得接錯(cuò)，固定用卡箍要能牢固固定，并不得損壞電容器外絕緣包皮，分壓電阻照原樣接好，并測(cè)量一下電阻值，應(yīng)使分壓均勻。

（3）已放置一年以上的電解電容器，應(yīng)測(cè)量漏電流值，不得太大，裝上前先行加直流電老化，直流電先加低一些，當(dāng)漏電流減小時(shí)，再升高電壓，最后在額定電壓時(shí)，漏電流值不得超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值。

（4）因電容器的尺寸不合適，而修理替換的電容器只能裝在其他位置時(shí)，必須注意從逆變模塊到電容的母線不能比原來(lái)的母線長(zhǎng)，兩根+、-母線包圍的面積必須盡量小，最好用雙絞線方式。這是因?yàn)殡娙葸B接母線延長(zhǎng)或+、-母線包圍面積大會(huì)造成母線電感增加，引起功率模塊上的脈沖過(guò)電壓上升，造成損壞功率模塊或過(guò)電壓吸收器件損壞。在不得已的情況下，另將高頻高壓的浪涌吸收電容器用短線加裝到逆變模塊上，幫助吸收母線的過(guò)電壓，彌補(bǔ)因電容器連接母線延長(zhǎng)帶來(lái)的危害。

四、風(fēng)機(jī)的損壞

1.風(fēng)機(jī)的損壞判斷

（1）測(cè)量風(fēng)機(jī)電源電壓是否正常，如風(fēng)機(jī)電源不正常，首先要修好風(fēng)機(jī)電源。

（2）確認(rèn)風(fēng)機(jī)電源正常后風(fēng)機(jī)如不轉(zhuǎn)或慢轉(zhuǎn)，則風(fēng)機(jī)已損壞，需更換。

2. 損壞原因查找

（1）風(fēng)機(jī)本身質(zhì)量不好，線包燒毀、局部短路，直至風(fēng)機(jī)的電子線路損壞，或風(fēng)機(jī)引線斷路、機(jī)械卡死、含油軸承干涸、塑料老化變形卡死。

（2）環(huán)境不良，有水汽、結(jié)露、腐蝕性氣體、臟物堵塞、溫度太高使塑料變形。

3.風(fēng)機(jī)的更換

（1）更換新風(fēng)機(jī)最好選擇原型號(hào)或比原型號(hào)性能*的風(fēng)機(jī)，同樣尺寸的風(fēng)機(jī)包含很多種風(fēng)量和風(fēng)壓品種。

（2）風(fēng)機(jī)的拆卸有很多情況要牽動(dòng)變頻器內(nèi)部機(jī)芯，在拆卸時(shí)要做好記錄和標(biāo)識(shí)，防止裝回原樣時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤。有的設(shè)計(jì)已充分考慮到更換方便性，此時(shí)要看清楚，不要盲目大拆、大動(dòng)。

（3）風(fēng)機(jī)在安裝螺釘時(shí)，力矩要合適，不要因過(guò)緊而使塑料件變形和斷裂，也不能太松而因振動(dòng)松脫。風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉不得碰風(fēng)罩，更不得裝反風(fēng)機(jī)。

（4）選用風(fēng)機(jī)時(shí)注意風(fēng)機(jī)軸承是滾珠軸承的為好，含油軸承的機(jī)械壽命短。就單純軸承壽命而言，使用滾珠軸承時(shí)風(fēng)機(jī)壽命會(huì)高5耀10 倍。

（5）風(fēng)機(jī)裝在出風(fēng)口承受高溫氣流，其風(fēng)葉應(yīng)用金屬或耐溫塑料制成，不得使用劣質(zhì)塑料，以免變形。

（6）電源連接要正確良好，轉(zhuǎn)子風(fēng)葉不得與導(dǎo)線相摩擦，裝好后要通電試一下。

（7）清理風(fēng)道和散熱片的堵塞物很重要，不少變頻器因風(fēng)道堵塞而發(fā)生過(guò)熱保護(hù)或損壞。

五、 開(kāi)關(guān)電源的損壞

1.開(kāi)關(guān)電源損壞的判斷

（1）有輸入電壓，而無(wú)開(kāi)關(guān)電源輸出電壓，或輸出電壓明顯不對(duì)。

（2）開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)管、變壓器印制板周邊元件，特別是過(guò)電壓吸收元件有外觀上可見(jiàn)的燒黃、燒焦，用萬(wàn)用表測(cè)開(kāi)關(guān)管等元件已損壞。

（3）開(kāi)關(guān)變壓器漆包線長(zhǎng)期在高溫下使用，出現(xiàn)發(fā)黃、焦臭、變壓器繞阻間有擊穿、變壓器繞阻特別是高壓線包有斷線、骨架有變形和跳弧痕跡。

2.查找開(kāi)關(guān)電源損壞原因

（1）開(kāi)關(guān)電源變壓器本身漏感太大。運(yùn)行時(shí)一次繞阻的漏感造成大能量的過(guò)電壓，該能量被吸收的元件（阻容元件、穩(wěn)壓管、瞬時(shí)電壓抑制二極管）吸收時(shí)發(fā)生嚴(yán)重過(guò)載，時(shí)間一長(zhǎng)吸收的元件就損壞了。

以上原因又會(huì)使開(kāi)關(guān)電源效率下降、開(kāi)關(guān)管和開(kāi)關(guān)變壓器發(fā)熱嚴(yán)重，而且開(kāi)關(guān)管上出現(xiàn)高的反峰電壓，促使開(kāi)關(guān)管損壞及變壓器損壞，特別在密閉機(jī)箱里的變壓器、開(kāi)關(guān)管、吸收用電阻、穩(wěn)壓管或瞬時(shí)電壓抑制二極管的溫度會(huì)很高。

（2）變壓器導(dǎo)線因氧化、助焊劑腐蝕而斷裂。

（3）元器件本身壽命問(wèn)題，特別是開(kāi)關(guān)管和或開(kāi)關(guān)集成電路因電流電壓負(fù)擔(dān)大，更易損壞。

（4）環(huán)境惡劣，由灰塵、水汽等造成絕緣損壞。

3.開(kāi)關(guān)電源的修理

（1）開(kāi)關(guān)電源因局部高溫已使印制板深度發(fā)黃碳化或印制線損壞時(shí)，印制板的絕緣和覆銅箔、導(dǎo)線已不能使用時(shí)，只能整體更換該印制板。

（2）查出損壞的元件后更換新元件，元件型號(hào)應(yīng)與原型號(hào)一致，在不能一致時(shí)，要確認(rèn)元件的功率、開(kāi)關(guān)頻率、耐壓以及尺寸上能否安裝，并要與周邊元件保持絕緣間距。

（3）認(rèn)為已修好后，應(yīng)通電檢查。通電時(shí)不應(yīng)使整個(gè)變頻器通電而只對(duì)有開(kāi)關(guān)變壓器的那一部分，即在開(kāi)關(guān)變壓器的電源側(cè)通電，檢查工作是否正常、二次電壓是否正確，改變電源側(cè)的電壓在+15%耀-20豫變動(dòng)范圍內(nèi)，輸出電壓應(yīng)基本不變。

六、接觸器的損壞

1.接觸器損壞判斷

（1）對(duì)于發(fā)生逆變橋模塊炸毀、濾波電解電容器發(fā)生爆炸等變頻器后級(jí)發(fā)生嚴(yán)重過(guò)電流短路的，都要檢查是否影響了接觸器。常見(jiàn)的損壞有觸頭燒蝕、燒結(jié)，以及接觸器塑料件燒變形。

（2）少數(shù)接觸器會(huì)發(fā)生控制線包斷線和完quan不動(dòng)作。

2.損壞原因

（1）后級(jí)有短路，過(guò)電流故障造成觸頭燒蝕。

（2）線包質(zhì)量不好，發(fā)生線包燒毀、燒斷線而不能吸合。

（3）對(duì)有電子線路的接觸器，會(huì)因電子線路損壞而不能動(dòng)作，因此最好不用此類接觸器。

（4）因炸機(jī)火焰損壞。

3.更換

（1）選同型號(hào)、同尺寸、線包電壓相同的產(chǎn)品更換，如型號(hào)不同，則性能、尺寸、電壓應(yīng)相同。

（2）如果有舊的接觸器，可以更換內(nèi)部零件而修好，但必須嚴(yán)格按原有內(nèi)部裝配正確裝配好。

（3）對(duì)燒蝕不嚴(yán)重的觸頭，可以用細(xì)砂布仔細(xì)砂光繼續(xù)使用。

（4）因觸頭要流過(guò)大電流，對(duì)螺釘聯(lián)接的銅條和導(dǎo)線必須切切實(shí)實(shí)擰緊以減少發(fā)熱。

七、印制電路板的損壞

1. 印制電路板的損壞判斷

（1）排除了主回路器件的故障后，如還不能使變頻器正常工作，最為簡(jiǎn)單有效的判斷是拆下印制板看一下正、反面有無(wú)明顯的元件變色、印制線變色、局部燒毀。

（2）一般變頻器上的印制板主要有驅(qū)動(dòng)板、主控板、顯示板，根據(jù)變頻器故障表現(xiàn)特征，使用換板方式判斷哪塊板有毛病。對(duì)其他印制板，如吸收板、GE 板、風(fēng)機(jī)電源板等，因電路簡(jiǎn)單可用萬(wàn)用表迅速查出故障。

（3）印制板在有電路圖時(shí)按圖檢查各電源電壓，用示波器檢查各點(diǎn)波形，先從后級(jí)，逐漸往前級(jí)檢查；在沒(méi)有電路圖時(shí)，采用比較法，對(duì)有幾路相同的部分進(jìn)行比較，將故障板與好板對(duì)照查出不同點(diǎn)，再作分析即可找到損壞的器件。

2. 印制板損壞原因

（1）元器件本身質(zhì)量和壽命造成損壞，特別是功率較大的器件，損壞的概率更大。

（2）元器件因過(guò)熱或過(guò)電壓損壞，變壓器斷線，電解電容器干枯、漏電，電阻長(zhǎng)期高溫而變值。

（3）因環(huán)境溫度、濕度、水露、灰塵引起印制板腐蝕擊穿絕緣漏電等損壞。

（4）因模塊損壞導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)印制板上的元件和印制線損壞。

（5）因接插件接觸不良、單片機(jī)、存儲(chǔ)器受干擾晶振失效。

（6）原有程序因用戶自行調(diào)亂，不能工作。

3.印制板的維修

（1）對(duì)印制板維修需有電路圖、電源、萬(wàn)用表、示波器、全套焊接拆裝工具，以及日積月累的經(jīng)驗(yàn)，才會(huì)比較迅速地找到損壞之處。

（2）印制板表面有防護(hù)漆等涂層，檢測(cè)時(shí)要仔細(xì)用針狀測(cè)筆接觸到被測(cè)金屬，防止誤判。由于元件過(guò)熱和過(guò)電壓容易造成元件損壞，所以對(duì)于下列部位要求高度注意，首先檢查；

開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)管、開(kāi)關(guān)變壓器、過(guò)電壓吸收元件、功率器件、脈沖變壓器、高壓隔離用的光耦合器、過(guò)電壓吸收或緩沖吸收板及所屬元件、充電電阻、場(chǎng)效應(yīng)管或IGBT管、穩(wěn)壓管或穩(wěn)壓集成電路。

（3）印制板的更換會(huì)因版本不同而帶來(lái)麻煩，因此若確定要換板，就要看版號(hào)標(biāo)識(shí)是否一致，如不一致而發(fā)生了障礙，就要向制造商了解清楚。

（4）單片機(jī)編號(hào)不一樣內(nèi)部的程序就不一樣，在使用中某些項(xiàng)目可能會(huì)表現(xiàn)不一樣，因此，使用中如確認(rèn)程序有問(wèn)題，就應(yīng)向制造商詢問(wèn)。

（5）由于干擾會(huì)導(dǎo)致變頻器工作不正?；虬l(fā)生保護(hù)。此時(shí)，應(yīng)采取抗干擾措施，除了變頻器整體上考慮抗干擾外（如加裝輸入/輸出交流電抗器、無(wú)線電干擾抑制電抗器，輸出線加磁環(huán)等），還可以在印制板的電源端加裝由磁環(huán)和同相串繞的幾匝導(dǎo)線構(gòu)成的所謂共模抑制電抗器，對(duì)印制板上下位置作靜電隔離屏蔽，以及對(duì)外部控制線用屏蔽線或用雙絞線等措施。

（6）印制板維修后要通電檢查，此時(shí)不要直接給變頻器的主回路通電，而要使用輔助電源對(duì)印制板加電，并用萬(wàn)用表檢查各電壓，用示波器觀察波形，確認(rèn)完quan無(wú)誤后才可接到主回路一起調(diào)試。

八、變頻器內(nèi)部打火或燃燒

1. 過(guò)電壓吸收不良造成打火

     變頻器的逆變器在快速切換電流時(shí)，發(fā)現(xiàn)某主器件被損壞，一般是由于切換電路上往往有電感存在，電感上儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量將迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶?chǎng)能量，即

    特別當(dāng)被切換電流i 大，而電路分布電容C小的時(shí)刻，在電流切換器的端子上將出現(xiàn)極gao的過(guò)電壓u，這個(gè)電壓有時(shí)高到幾百伏、幾千伏、甚至幾萬(wàn)伏。

    因此，在變頻器的功率開(kāi)關(guān)器件（如IGBT）的C、E端、開(kāi)關(guān)電源管的D端、電源進(jìn)線端等部位都設(shè)置了過(guò)電壓吸收電路或器件來(lái)作保護(hù)。但這些保護(hù)器件失效，或具有相同作用的其他器件性能變壞（如承擔(dān)部分過(guò)電壓吸收的濾波電容干枯）時(shí)，都有可能出現(xiàn)過(guò)電壓，發(fā)生打火、擊穿或被保護(hù)的開(kāi)關(guān)器件自身?yè)p壞。

    常見(jiàn)過(guò)電壓吸收電路如圖2 所示。電源進(jìn)線端的過(guò)電壓吸收電路如圖3 所示。

    當(dāng)這些吸收元件損壞及安裝它的印制板損壞時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓、跳火、燒蝕及主器件立即損壞。

更換這些元件時(shí)要求意識(shí)到型號(hào)的重要性，如二極管一定要用快恢復(fù)或超快恢復(fù)二極管，連接的接線要簡(jiǎn)短，以減少分布電感量的危害。

2.主器件損壞造成打火

    有些變頻器損壞的現(xiàn)象使人感到納悶，母線間的某個(gè)間距并不小，但有尖duan放電可能的區(qū)域，出現(xiàn)打火電蝕的痕跡。仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)有某主器件被損壞，究竟是不是間距不夠造成的后果呢？不是的，這是因主回路有一定的電感，當(dāng)主器件因故障的短路大電流突然燒毀時(shí)，就會(huì)造成母線間過(guò)電壓。逆變橋開(kāi)關(guān)器件IGBT短路會(huì)造成正負(fù)母線間打火；整流橋短路或逆變IGBT 短路有可能造成進(jìn)線處打火或進(jìn)線保護(hù)用壓敏電阻損壞，因進(jìn)線也有電感，也會(huì)造成過(guò)電壓。

逆變橋開(kāi)關(guān)器件IGBT 或整流橋燒毀造成自身炸裂，嚴(yán)重時(shí)殃及周圍器件，如燒毀驅(qū)動(dòng)電路板。

3.壓敏電阻問(wèn)題

壓敏電阻本來(lái)是用于進(jìn)線側(cè)吸收進(jìn)線過(guò)電壓的保護(hù)器件，但當(dāng)進(jìn)線側(cè)電壓持續(xù)較高，壓敏電阻性能有變化時(shí)，有可能使壓敏電阻爆炸燒毀，同樣有可能殃及周圍器件和導(dǎo)線絕緣。

4.電解電容器漏液、爆炸、燃燒

電解電容質(zhì)量不好的表現(xiàn)有：漏液、漏電流大、損耗大、發(fā)熱、鼓包、炸裂、由炸裂引起燃燒、容量下降，內(nèi)阻及電感增加。對(duì)于濾波用電解電容器因電壓高、容量大，所儲(chǔ)存的能量大，容易造成漏液、爆炸、燃燒。電解液是可燃物，可造成燃燒事故。因此要用質(zhì)量好的電解電容器，并在到達(dá)壽命前更換新的。

九、常見(jiàn)運(yùn)行中的故障

1.過(guò)電流跳閘

    起動(dòng)時(shí)，一升速就跳閘，說(shuō)明過(guò)電流十分嚴(yán)重，應(yīng)查看有否負(fù)載短路、接地、工作機(jī)械卡堵、傳動(dòng)損壞、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過(guò)小、以及根本起不動(dòng)、變頻器逆變橋已損壞。

運(yùn)行中跳閘引起的原因有升速設(shè)定時(shí)間過(guò)短、降速時(shí)間設(shè)定過(guò)短、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償（V/f 比）設(shè)定太大，造成低速過(guò)電流、熱繼電器調(diào)整不當(dāng)，動(dòng)作電流設(shè)定太小也可引起過(guò)電流動(dòng)作。

2.過(guò)電壓和欠電壓跳閘

（1）過(guò)電壓：電源電壓過(guò)高、降速時(shí)間設(shè)定過(guò)短、降速過(guò)程中制動(dòng)單元沒(méi)有工作或制動(dòng)單元放電太慢，即制動(dòng)電阻太大。變頻器內(nèi)部過(guò)電壓保護(hù)電路有故障會(huì)引起過(guò)電壓。

（2）欠電壓：電源電壓過(guò)低、電源缺相、整流橋有一相故障，變頻器內(nèi)部欠電壓保護(hù)電路故障也會(huì)引起欠電壓。

3.電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)

    電動(dòng)機(jī)、導(dǎo)線、變頻器有損壞，線未接好，功能設(shè)置，如上限頻率、下限頻率、最高頻率設(shè)定時(shí)沒(méi)有注意，相互矛盾著。使用外控給定時(shí)，沒(méi)有選項(xiàng)預(yù)置，以及其他不合理設(shè)置。

4.發(fā)生失速

    變頻器在減速或停止過(guò)程中，由于設(shè)置的減速時(shí)間過(guò)短或制動(dòng)能力不夠，導(dǎo)致變頻器內(nèi)部母線電壓升高發(fā)生保護(hù)（也稱過(guò)電壓失速），造成變頻器失去對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度控制。此時(shí)，應(yīng)設(shè)置較長(zhǎng)的減速時(shí)間，保持變壓器內(nèi)母線電壓不至于升得太高，實(shí)現(xiàn)正常減速控制。

變頻器在增速過(guò)程中，設(shè)置的加速時(shí)間過(guò)短或負(fù)載太重，電網(wǎng)電壓太低，導(dǎo)致變頻器過(guò)電流而發(fā)生保護(hù)（也稱過(guò)電流失速），變頻器失去對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度控制。此時(shí)，應(yīng)設(shè)置較長(zhǎng)的增速時(shí)間，維持不會(huì)過(guò)電流，實(shí)現(xiàn)正常增速控制。

5.變頻器主器件自保護(hù)（FL保護(hù)）

    該保護(hù)是變頻器主器件工作不正常而發(fā)生的自我保護(hù)，很多原因都會(huì)導(dǎo)致FL保護(hù)。FL發(fā)生時(shí)，很多是變頻器逆變器部分已經(jīng)流過(guò)了不適當(dāng)?shù)拇箅娏?。這一電流在很短的時(shí)間內(nèi)被檢測(cè)出來(lái)，并在沒(méi)有使功率器件損壞前發(fā)出保護(hù)控制信號(hào)，停止功率器件繼續(xù)被驅(qū)動(dòng)板激勵(lì)而繼續(xù)發(fā)生大電流，從而保護(hù)了功率器件。也有功率器件已壞，不適當(dāng)?shù)赝ㄟ^(guò)了大電流，被檢測(cè)后就停止了驅(qū)動(dòng)板對(duì)功率器件的激勵(lì)。也有因過(guò)熱使熱敏元件動(dòng)作，發(fā)生FL保護(hù)。

    FL發(fā)生的現(xiàn)象一般有：一通電就FL保護(hù)、運(yùn)行一段時(shí)間發(fā)生FL保護(hù)、不定期出現(xiàn)EL保護(hù)。

FL發(fā)生時(shí)要檢查以下是否已損壞及作出處理。

（1）模塊（開(kāi)關(guān)功率器件）已損壞。

（2）驅(qū)動(dòng)集成電路（驅(qū)動(dòng)片）、驅(qū)動(dòng)光耦合器已損壞。

（3）由功率開(kāi)關(guān)器件IGBT集電極到驅(qū)動(dòng)光耦合器的傳遞電壓信號(hào)的高速二極管損壞。

（4）因逆變模塊過(guò)熱造成熱斷電器動(dòng)作。這類故障一般冷卻后可復(fù)位，即FL在冷卻時(shí)不發(fā)生，可再運(yùn)行。對(duì)此要改善冷卻通風(fēng)，找到加熱根源。

（5）外部干擾和內(nèi)部干擾造成變頻器控制部位、芯片發(fā)生誤動(dòng)作。對(duì)此要采取內(nèi)部抗干擾措施，如加磁環(huán)、屏蔽線，更改外部布線、對(duì)干擾源隔離、加電抗器等。

十、康沃變頻器常見(jiàn)故障及處理方法

1.故障P.OFF

    康沃變頻器上電顯示P.OFF，延時(shí)1耀2 s后顯示0，表示變頻器處于待機(jī)狀態(tài)。在應(yīng)用中若出現(xiàn)變頻器上電后一直顯示P.OFF 而不跳0 現(xiàn)象，主要原因有輸入電壓過(guò)低、輸入電源缺相及變頻器電壓檢測(cè)電路故障。處理時(shí)應(yīng)先測(cè)量電源三相輸入電壓，R、S、T端子正常電壓為三相380 V，如果輸入電壓低于320 V或輸入電源缺少，則應(yīng)排除外部電源故障。如果輸入電源正常可判斷為變頻器內(nèi)部電壓檢測(cè)電路或缺相保護(hù)故障。對(duì)于康沃G1/P1 系列90 kW及以上機(jī)型變頻器，故障原因主要為內(nèi)部缺相檢測(cè)電路異常。缺相檢測(cè)電路由兩個(gè)單相380 V/18.5 V變壓器及整流電路構(gòu)成，故障原因大多為檢測(cè)變壓器故障，處理時(shí)可測(cè)量變壓器的輸出電壓是否正常。

2.故障ER08

    康沃變頻器出現(xiàn)ER08 故障代碼表示變頻器處于欠電壓故障狀態(tài)。主要原因有輸入電源過(guò)低或缺相、變頻器內(nèi)部電壓檢測(cè)電路異常、變頻器主電路異常。通用變頻器電壓輸入范圍在320~460 V。

在實(shí)際應(yīng)用中變頻器滿載運(yùn)行時(shí)，當(dāng)輸入電壓低于340 V時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)欠電壓保護(hù)，這時(shí)應(yīng)提高電網(wǎng)輸入電壓或變頻器降額使用；若輸入電壓正常，變頻器在運(yùn)行中出現(xiàn)ER08 故障，則可判斷為變頻器內(nèi)部故障。若變頻器主回路正常，出現(xiàn)ER08 報(bào)警的原因大多為電壓檢測(cè)電路故障。一般變頻器的電壓檢測(cè)電路為開(kāi)關(guān)電源的一組輸出，經(jīng)過(guò)取樣、比較電路后給CPU 處理器，當(dāng)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，CPU根據(jù)比較信號(hào)輸出故障suo鎖信號(hào)，suo鎖IGBT，同時(shí)顯示故障代碼。

3.故障ER02/ER05

    故障代碼ER02/ER05 表示變頻器在減速中出現(xiàn)過(guò)電流或過(guò)電壓故障，主要原因?yàn)闇p速時(shí)間過(guò)短、負(fù)載回饋能量過(guò)大未能及時(shí)被釋放。若電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)慣性較大的負(fù)載時(shí)，當(dāng)變頻器頻率（即電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速）下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速可能大于同步轉(zhuǎn)速，這時(shí)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，此部分能量將通過(guò)變頻器的逆變電路返回到直流回路，從而使變頻器出現(xiàn)過(guò)壓或過(guò)流保護(hù)。現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)在不影響生產(chǎn)工藝的情況下可延長(zhǎng)變頻器的減速時(shí)間，若負(fù)載慣性較大，又要求在一定時(shí)間內(nèi)停機(jī)時(shí)，則要加裝外部制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元，康沃G2/P2 系列變頻器22 kW 以下的機(jī)型均內(nèi)置制動(dòng)單元，只需加外部制動(dòng)電阻即可，電阻選配可根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明中標(biāo)準(zhǔn)選用；對(duì)于功率22 kW以上的機(jī)型則要求外加制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。

ER02/ER05故障一般只在變頻器減速停機(jī)過(guò)程中才會(huì)出現(xiàn)，如果變頻器在其他運(yùn)行狀態(tài)下出現(xiàn)該故障，則可能是變頻器內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源部分，如電壓檢測(cè)電路或電流檢測(cè)電路異常而引起的。

4.故障ER17

    代碼ER17 表示電流檢測(cè)故障。通用變頻器電流檢測(cè)一般采用電流傳感器，如圖5 所示，通過(guò)檢測(cè)變頻器兩相輸出電流來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻器運(yùn)行電流的檢測(cè)、顯示及保護(hù)功能。輸出電流經(jīng)電流傳感器（圖中的H1、H2）輸出線性電壓信號(hào)，經(jīng)放大比較電路輸送給CPU 處理器，CPU 處理器根據(jù)不同信號(hào)判斷變頻器是否處于過(guò)電流狀態(tài)，如果輸出電流超過(guò)保護(hù)值，則故障suo鎖保護(hù)電路動(dòng)作，suo鎖IGBT脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。

康沃變頻器出現(xiàn)ER17 故障的主要原因?yàn)殡娏鱾鞲衅鞴收匣螂娏鳈z測(cè)放大比較電路異常，前者可通過(guò)更換傳感器解決，后者大多為相關(guān)電流檢測(cè)IC 電路或IC 芯片工作電源異常，可通過(guò)更換相關(guān)IC或維修相關(guān)電源解決。

5.故障ER15

     代碼ER15 表示逆變模塊IPM、IGBT故障，主要原因?yàn)檩敵鰧?duì)地短路、變頻器至電動(dòng)機(jī)的電纜線過(guò)長(zhǎng)（超過(guò)50 m）、逆變模塊或其保護(hù)電路故障?，F(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)先拆去電動(dòng)機(jī)接線，測(cè)量變頻器逆變模塊，觀察輸出是否存在短路，同時(shí)檢查電動(dòng)機(jī)是否對(duì)地短路及電動(dòng)機(jī)接線是否超過(guò)允許范圍，如上述均正常，則可能為變頻器內(nèi)部IGBT 模塊驅(qū)動(dòng)或保護(hù)電路異常。一般IGBT過(guò)電流保護(hù)是通過(guò)檢測(cè)IGBT導(dǎo)通時(shí)的管壓降動(dòng)作的，如圖6所示。

當(dāng)IGBT正常導(dǎo)通時(shí)其飽和壓降很低，當(dāng)IGBT過(guò)電流時(shí)管壓降VCE會(huì)隨著短路電流的增加而增大，增大到一定值時(shí)，檢測(cè)二極管VDB將反向?qū)?，此時(shí)反向電流信號(hào)經(jīng)IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路送給CPU 處理器，CPU suo鎖IGBT 輸出，以達(dá)到保護(hù)作用。如果檢測(cè)二極管VDB損壞，則康沃變頻器會(huì)出現(xiàn)ER15 故障，現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)可更換檢測(cè)二極管以排除故障。

6.故障ER11

    康沃變頻器出現(xiàn)ER11 故障表示變頻器過(guò)熱，可能的原因主要有：風(fēng)道阻塞、環(huán)境溫度過(guò)高、散熱風(fēng)扇損壞不轉(zhuǎn)及溫度檢測(cè)電路異?！，F(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)先判斷變頻器是否確實(shí)存在溫度過(guò)高情況，如果溫度過(guò)高可先按以上原因排除故障；若變頻器溫度正常情況下出現(xiàn)ER11 報(bào)警，則故障原因?yàn)闇囟葯z測(cè)電路故障?？滴?2 kW以下機(jī)型采用的七單元逆變模塊，內(nèi)部集成有溫度元件，如果模塊內(nèi)此部分電路也會(huì)出現(xiàn)ER11 報(bào)警，另處當(dāng)溫度檢測(cè)運(yùn)算電路異常時(shí)也會(huì)出現(xiàn)同樣故障現(xiàn)象。

十一、變頻器驅(qū)動(dòng)電路常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案

    近10 多年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論向交流電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的滲入，變頻交流調(diào)速已逐漸取代了過(guò)去的轉(zhuǎn)差率調(diào)速、變極調(diào)速、直流調(diào)速等調(diào)速技術(shù)。幾乎可以說(shuō)，有交流電動(dòng)機(jī)的地方就有變頻器的使用。其最主要的特點(diǎn)是具有高效率的驅(qū)動(dòng)性能及良好的控制特性。

現(xiàn)在通用型的變頻器一般包括以下幾個(gè)部分：整流橋、逆變橋、中間直流電路、預(yù)充電電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路等。一臺(tái)變頻器的好壞，驅(qū)動(dòng)電路起著至關(guān)重要的作用，現(xiàn)就來(lái)談?wù)勻?qū)動(dòng)電路常見(jiàn)的問(wèn)題以及解決的辦法。

    隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，驅(qū)動(dòng)電路本身也經(jīng)歷了從插腳式元件的驅(qū)動(dòng)電路到光耦驅(qū)動(dòng)電路，再到厚膜驅(qū)動(dòng)電路，以及比較新的集成驅(qū)動(dòng)電路。目前后三種驅(qū)動(dòng)電路在維修中還是經(jīng)常能遇到的。

下面介紹幾種驅(qū)動(dòng)電路的維修方法。

1.驅(qū)動(dòng)電路損壞的原因及檢查

    造成驅(qū)動(dòng)損壞的原因是各種各樣的，一般來(lái)說(shuō)，出現(xiàn)的問(wèn)題也無(wú)非是U、V、W三相無(wú)輸出或輸出不平衡，或輸出平衡但是在低頻時(shí)抖動(dòng)，還有啟動(dòng)報(bào)警等。當(dāng)一臺(tái)變頻器大電容后的快速熔斷器斷開(kāi)，或者是IGBT 逆變模塊損壞的情況下，驅(qū)動(dòng)電路基本都不可能完好無(wú)損，切不可換上好的快速熔斷器或IGBT逆變模塊，這樣很容易造成剛換上的新器件再次損壞。這時(shí)應(yīng)該著重檢查驅(qū)動(dòng)電路上是否有打火的印記?？梢韵葘GBT逆變模塊的驅(qū)動(dòng)腳連線拔掉，用萬(wàn)用表電阻擋測(cè)量六路驅(qū)動(dòng)是否阻值都相同（但是極個(gè)別的變頻器驅(qū)動(dòng)電路不是六路阻值都相同的，如三菱、富士等變頻器）。如果六路阻值都基本相同也不能完wuan證明驅(qū)動(dòng)電路是完好的，接著需要使用電子示波器測(cè)量六路驅(qū)動(dòng)電路上電壓是否相同，當(dāng)給定一個(gè)起動(dòng)信號(hào)時(shí)六路驅(qū)動(dòng)電路的波形是否一致。如果沒(méi)有電子示波器，也可以嘗試使用數(shù)字式電子萬(wàn)用表來(lái)測(cè)量驅(qū)動(dòng)電路六路的直流電壓。一般來(lái)說(shuō)，未起動(dòng)時(shí)的每路驅(qū)動(dòng)電路上的直流電壓約為10 V，起動(dòng)后的直流電壓為2耀3 V，如果測(cè)量結(jié)果一切正常的話，基本可以判斷此變頻器的驅(qū)動(dòng)電路是好的。接著就將IGBT逆變模塊連接到驅(qū)動(dòng)電路上，但是記住在沒(méi)有100%把握的情況下，最穩(wěn)妥的方法還是將IGBT逆變模塊的P從直流母線上斷開(kāi)，中間串聯(lián)一組燈泡或一個(gè)功率大一點(diǎn)的電阻，這樣能在電路出現(xiàn)大電流的情況下，保護(hù)IGBT逆變模塊不被大電容的放電電流燒壞。下面介紹幾個(gè)在維修變頻器時(shí)和驅(qū)動(dòng)電路有關(guān)的實(shí)例。

2.安川616G5，3.7 kW的變頻器

    安川616G5，3.7 kW的變頻器，故障現(xiàn)象為三相輸出正常，但在低速時(shí)電動(dòng)機(jī)抖動(dòng)，無(wú)法進(jìn)行正常運(yùn)行。首先估計(jì)多數(shù)為變頻器驅(qū)動(dòng)電路損壞，正確的解決辦法應(yīng)該是確定故障現(xiàn)象后將變頻器打開(kāi)，將IGBT 逆變模塊從印制電路上卸下，使用電子示波器觀察六路驅(qū)動(dòng)電路打開(kāi)時(shí)的波形是否一致，找出不一致的那一路驅(qū)動(dòng)電路，更換該驅(qū)動(dòng)電路上的光耦合器，一般為PC923 或PC怨圓怨。若變頻器使用年數(shù)超過(guò)3 年，推薦將驅(qū)動(dòng)電路的電解電容器全部更換，然后再用示波器觀察，待六路波形一致后，裝上IGBT逆變模塊，進(jìn)行負(fù)載實(shí)驗(yàn)，抖動(dòng)現(xiàn)象消除。

3.富士G9變頻器

    富士G9變頻器，故障現(xiàn)象為上電無(wú)顯示。估計(jì)可能是變頻器開(kāi)關(guān)電源損壞，打開(kāi)變頻器檢查開(kāi)關(guān)電源線路，但是經(jīng)檢查，開(kāi)關(guān)電源器件線路都無(wú)損壞，直流電壓也無(wú)顯示，這時(shí)要估計(jì)到可能是驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。將驅(qū)動(dòng)電路的所有電容拆下，發(fā)現(xiàn)有個(gè)別電容漏液，更換新的電解電容器，再次上電后正常工作。

4.臺(tái)達(dá)變頻器

    臺(tái)達(dá)變頻器，故障現(xiàn)象是變頻器輸出端打火，拆開(kāi)檢查后發(fā)現(xiàn)IGBT逆變模塊擊穿，驅(qū)動(dòng)電路印制電路板嚴(yán)重?fù)p壞。正確的解決辦法是先將損壞IGBT逆變模塊拆下，拆的時(shí)候主要應(yīng)盡量保護(hù)好印制電路板不受人為二次損壞，將驅(qū)動(dòng)電路上損壞的電子元器件逐一更換，將印制電路板上開(kāi)路的線路用導(dǎo)線連起來(lái)（這里要注意要將燒毀的部分刮干凈，以防再次打火）。在六路驅(qū)動(dòng)電路阻值相同、電壓相同的情況下使用示波器測(cè)量波形，但變頻器一開(kāi)就報(bào)OCC 故障（臺(tái)達(dá)變頻器無(wú)IGBT逆變模塊，開(kāi)機(jī)會(huì)報(bào)警）使用燈泡將模塊的P1 和印制板連起來(lái)，其他的用導(dǎo)線連，再次起動(dòng)還報(bào)OCC，確定為驅(qū)動(dòng)電路還有問(wèn)題；逐一更換光耦合器，后發(fā)現(xiàn)該驅(qū)動(dòng)電路的光耦合器帶檢測(cè)功能，其中一路光耦合器檢測(cè)功能損壞，更換新的后，起動(dòng)正常。