变频器检查故障.docx

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变频器检查故障

变频器疑难故障检修四例

你想了解吗？

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滑环电机无刷无环液阻起动器、磁控（磁饱和）软启动器、高低压电机液阻起动器与液阻调速器

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变频器-变频器网  发表时间：

2009-5-18  阅读次数：

15

在对阿尔法小功率变频器维修的过程中，发现该变频器有一个通病——容易跳OC故障。

其表现为：

多在启、停操作过程中跳故障，但有时也在运行中跳故障；有时候莫名其妙地又好了，能运行长短不一的一段时间。

在以为已经没有问题的时候，又开始频繁跳OC故障；空载时用表笔测量U、V、W输出电压时，易跳故障，但接入电机后起动运行，又不跳了，再过一阵子，接入电机还是跳OC故障。

该类故障的处理相当棘手，可能在测试过程中故障已经消除，致使查无所据。

即使在故障频繁发生的当口，测试硬件电路（保护电路），却怎么也检查不出什么问题，搞不清此故障的来龙去脉，此故障困惑了我有两个多月的时间。

硬件保护电路，主要由U22和U24两片LM393双运放电路来完成，其信号又经一级反相器倒相后，送入CPU的16脚，U22和U24共输入了两路输出电流信号、1路由逆变驱动IC返回的过载OC信号，一路直流电压检测信号，分别加至4路运放的输入端，经开环放大处理（运放电路在这里实际上作为开关电路来应用）后，将四路故障信号并联在一起，再经一级倒相处理后，送入了CPU的16脚。

我先是切断了由逆变驱动IC返回的过载OC信号，后又切断了倒相输出的“总”故障信号，但均无效，故障现象依旧。

难道别处还有串入OC信号的途径吗？

不可能！

这是检查模块故障的一个要点所在：

不能粗略地测其主端子电阻正常，即判断模块是好的，触发端子内电路损坏也屡见不鲜，但表现得较为隐蔽！

变频器报SC或OC故障时，检测模块主端子无异常时，不应遗漏对触发端子正、反向电阻的检查！

模块的损坏与驱动IC的损坏通常还具有关联关系：

当U相主电路损坏时，则U相的上下臂驱动IC往往也受强电压冲击而同时损坏；而当检查出该相的驱动IC损坏时，则往往隐藏着该相触发端子的内电路损坏。

所以二者坏其一，一定要作全面检查。

当然，模块和驱动IC单独损坏的情况，也是有的，但极为少见。

在检修中还发现了英威腾GS小功率机型，驱动IC故障的另一现象：

当变频器上电即有SC故障信号输出时，CPU进行自检、复位、清零结束后，面板只显示H：

00，操作所有面板按键均失效，当短接相应光耦电路使SC信号消除后，则面板操作一切正常。

说明该机型在上电时若检测有SC故障信号输出时，可能会进行“程序锁定”而拒绝操作！

当出现此一现象时，应对故障信号输出电路进行检查，并采取相应措施暂时消除故障信号，以利操作和判断，并进而解决故障。

英威腾INVT-G9-004T4

小功率机又一例“死机”故障

用户反映：

此台变频器当时并未开机，但三相电源侧的其它机器有所异常，出现短路跳闸，波及到此台机器也出现电源开关跳闸，但重合闸后，发现操作面板已无显示，故此送修。

检测：

R、S、T与主直流回路P、N之间呈开路现象，拆机观察，模块引入铜箔条已被电弧烧断，测模块三相电源引入端子，短路。

故障原因：

因电源测其它负载支路的瞬时短路与跳闸的扰动，导致三相电源产生了异常的电压尖峰冲击，此危险电压导致了变频器模块内的整流电路的击穿短路，短路产生的强电弧烧断了三相电源引入的铜箔条，同时引起了电源开关的保护跳闸。

测模块逆变部分尚正常，观察模块也无鼓出、变形现象，故采取切断模块整流部分、另外加装三相整流桥，仍利用原模块内三相逆变电路的低成本修复方案，进行修复试验。

检查：

为防异常现象的发生，先切断模块逆变部分的供电；从外修理电源加一500V直流电压，上电，操作面板显示H.00，所有操作全无效，据经验，本型号变频器当模块损坏时，其上电模块短路检测功能生效，CPU拒绝所有操作，于是解除掉逆变部分的返回的OC信号，再上电现象依旧。

测量故障信号汇集处理电路U7-HC4044的4、6的过流信号，皆为负电压，而正常时静态应为6V正电压。

顺电流检测电路往前查找，测电流信号输入放大U12D的的8、14脚电压为0V，正常；U13D的14脚为负8V，有误过流信号输出。

将R151焊开，断开此路过流故障信号，操作面板的所有参数设置均正常，但启/停操作无反应。

莫非还有哪路故障信号未排除，变频器仍处于保护状态中，因而拒绝启/停操作？

测得模块热报警端子电压为3V，从电路分析，此压正常时当为5V左右。

是否模块内三相整流电路损坏后，此电路便输出热报警信号呢？

或是整流电路的损坏，导致了该电路的同时损坏，而误输出热报警信号呢？

试将热报警输出的铜箔条切断后，操作面板的启/停操作生效了！

英威腾G9/P9变频器的保护次序大概是这样的：

上电检测功率逆变输出部分有故障时，即使未接收启/停信号，仍跳SC--输出端短路故障代码，所有操作均被拒绝；上电检测到由电流检测电路来的过流信号时，显示H.00，此时所有操作仍被拒绝；上电检测有热报警信号时，其它大部分操作可进行，但启动操作被拒绝，或许CPU认为输出模块仍在高温升状态下，等待其恢复常温后，才允许启动运行。

而对模块短路故障和过流性故障，为保障运行安全，索性拒绝所有操作！

但此一保护性措施，常被人误认为是程序进入了死循环，或是CPU外围电路故障，如复位电路、晶振电路异常等。

修复：

切断三相电源铜箔条引线，并做好清洁和绝缘处理。

外接三相整流电路，将其直流输出引入到P、N端子上；加装了热保护电路：

手头有一只60℃常闭点的热继电器，串入NPN型三极管基极到5V地回路中，用一只10k电阻接入+5V和基极，将三极管射极接5V地，集电极接热报警电路信号输出端。

模块温升正常时，三极管无驱动电压而截止，不传送热报警信号。

当模块温升异常时，热继电器常闭点断开，三极管得到驱动电流，饱合输出，使热报警信号输出端子电压降到3V以下，发送热报警停机保护信号，防止了模块的过热烧毁。

可能电路存在说不清道不明的某种干扰，但干扰的来源与起因又很难查找。

绞尽脑汁用尽了一切手段，在故障信号电路中，加装电容、电阻滤波元件，以提高电路的抗干扰性能，但无效果。

莫非是启/停瞬间——逆变驱动模块的“加载和卸载”期间，导致了CPU供电的波动而跳故障吗？

测量CPU供电为4.98V，很稳定，满足要求呀。

无来由地灵机一动，将4.98V调整为5.02V，再作起/停试验，故障竟然排除了！

试分析和猜测故障原因如下：

CPU外部或内部静态电压工作点的设置不当或偏低，恰在信号干扰电平的临界点上，故易出现让人摸不着头脑的随机性的跳OC故障的现象。

将其5V供电略调高后，其工作点的电压值也相应抬高，避开了干扰电平的临界点，变频器便由“神经”变为“正常”了。

机器在出厂时，CPU供电调整值略高一点的，机器便能长时间正常运行。

调整值偏低一点的，或在使用过程中因某种原因（如元件变值、温飘等）使5V略有下降，便出现频繁跳OC的故障。

在确保硬件保护电路无问题时，调整5V供电，便能轻易解决问题了。

不是出于一个偶然的因素，则此故障的隐蔽性之深，让人很难将此一故障“调理”好。

阿尔法变频器跳OC故障的又一个原因

一般来讲，OC故障的来源有以下两个方面：

1、当逆变模块运行电流超大，达额定电流的3倍以上时，IGBT管子的管压降上升到7V以上时，由驱动IC返回过载OC信号，通知CPU，实施快速停机保护；

2、从变频器输出端的三只电流互感器（小功率机型有的采用两只），采集到急剧上升的异常电流后，由电压比较器（或由CPU内部电路）输出一个OC信号，通知CPU，实施快速停机保护。

当然，当驱动IC或电流采样电路异常时，变频器会误报OC故障。

小功率机种往往采用在输出端直接串接分流电阻，来采集电流信号，经前级放大处理后，由光耦运算放大器隔离后输送至CPU。

其前级放大器的供电取自驱动IC的悬浮电源，这样当模块损坏后（或拆除后），经由逆变模块连接的供电支路断路，使得电流采样电路输出最高的负压，CPU误认为有大电流信号，而报OC故障。

此种情况，变频器一上电即跳OC故障，致使无法检修驱动IC电路是否能输出六路正常触发脉冲。

另外，驱动IC的外围电路异常或其本身损坏，也会误报OC故障，因而在检修时须区分是电流采样电路还是驱动IC报的故障，是电路损坏误报还是模块损坏，真的存在过流故障？

并采取措施解除报警状态，以方便检修。

但下面原因引起的跳OC故障往往不被人注意。

检修一台阿尔法变频器，因主直流回路电压检测电路损坏，使端子8脚电压为0（正常时应为3V左右），变频器跳欠压故障，不能投入运行。

将该端子人为送入+5V电压时，变频器上电即跳OC故障。

经实验证明，该电压低于2.5V时跳欠压故障代码，电压高于3.8V时跳OC故障，由此发现直流回路电压过高时或直流检测电路异常，是变频器跳OC故障的又一个原因。

在检修或作应急处理时，将接线排CN1的8脚取5V电压用分压电阻固定一个3V电压，则变频器能方便检修或能应急运行。

一台英威腾GS小功率机

跳SC故障一例

SC：

意为变频器输出负载短路。

停电状态下测U、V、W之间和U、V、W与直流P、N之间无短路现象，为区别是CPU主板上电流检测电路故障还是驱动IC返回的信号，将信号返回光耦器件的二极管一侧用导线短接，上电后操作RUN键，面板显示输出频率正常。

说明SC信号是由驱动IC返回的，故障原因有二：

一是逆变模块损坏，二是驱动IC本身不良。

切断逆变模块供电后，再上电查驱动IC的六路脉冲信号，发现U上上臂驱动IC有输入脉冲而无输出脉冲（静态负压正常），更换驱动IC后，输出正常。

查U下臂驱动IC静态负压仅零点几伏，更换后，故障依旧。

将其与逆变模块触发端连接的100欧电阻焊开后，静态负压上升为正常值。

测模块U下臂端子正向电阻与其它触发端子电阻一致，但其反向电阻偏小于其它触发端子，证明模块U相触发端子内电路损坏！

变频器过流故障原因

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变频器-变频器网  发表时间：

2009-5-25  阅读次数：

4

  变频器出现“OVERCURRENT”故障，分析其产生的原因，从两方面来考虑：

　　一是外部原因； 二是变频器本身的原因。

　　一、外部原因：

　　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.过流故障与电机的漏抗，电机电缆的耦合电抗有关，所以选择电机电缆一定 按照要求去选。

　　4.在变频器输出侧有功率因数矫正电容或浪涌吸收装置。

　　5.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，检查 编码器和其电缆。

　　二、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。

电路板损坏可能是：

　　1）由于环境太差，导电性固体颗粒附着在电路板上，造成静电损坏。

或者 有腐蚀性气体，使电路被腐蚀。

　　2）电路板的零电位与机壳连在一起，由于柜体与地角焊接时，强大的电弧 ，会影响电路板的性能。

　　3）由于接地不良，电路板的零伏受干扰，也会造成电路板损坏。

　　C）由于连接插件不紧、不牢。

例如电流或电压反馈信号线接触不良，会出现 过流故障时有时无的现象。

　　D）当负载不稳定时，建议使用DTC模式，因为DTC控制速度非常快，每隔25微 秒产生一组精确的转矩和磁通的实际值，再经过电机转矩比较器和磁通比 较器的输出，优化脉冲选择器决定逆变器的最佳开关位置，这样有制过电流。

　　另外，速度环的自适应（AUTOTUNE）会自动调整PID参数，从而使变频 器输出电机电流平稳。

安川变频器的常见故障及维修实例

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滑环电机无刷无环液阻起动器、磁控（磁饱和）软启动器、高低压电机液阻起动器与液阻调速器

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变频器-变频器网  发表时间：

2009-5-19  阅读次数：

12

1引言

　　安川变频器作为日本享有盛誉的品牌，在中国的变频器市场也占有一个重要的地位。

安川变频器从进入中国市场以来已被广大用户所接受，并被广泛应用于电梯、纺织、印刷、印染等行业。

安川变频器类别齐全,通用型变频器从早期的616G3，到后来推出的616G5,以及现在销售的616G7都以其良好的品质赢得了市场。

此外在提升行业安川变频器更有着广阔的市场，从原先的676VG3到现在的676GL5,安川变频器以其优越的力矩特性在提升行业树立了良好的口碑，确立了领先的优势。

安川变频器在控制方式上也由原先变频器厂家普遍采用的电压矢量控制方式改进为力矩动态特性更好的电流矢量控制方式，使之越来越向直流调速靠近。

　　在安川变频器的使用中我们还是会碰到各种故障，以下就安川变频器的常见故障和广大用户做一个探讨。

2 安川变频器的常见故障

2.1开关电源损坏

   开关电源损坏是众多变频器最常见的故障，通常是由于开关电源的负载发生短路造成的，在众多变频器的开关电源线路设计上，安川变频器应该说是比较成功的。

616G3采用了两级的开关电源，有点类似于富士G5,先由第一级开关电源将直流母线侧500多伏的直流电压转变成300多伏的直流电压。

然后再通过高频脉冲变压器的次级线圈输出5V、12V、24V等较低电压供变频器的控制板，驱动电路，检测电路等做电源使用。

在第二级开关电源的设计上安川变频器使用了一个叫做TL431的可控稳压器件来调整开关管的占空比，从而达到稳定输出电压的目的。

用作开关管的QM5HL-24以及TL431都是较容易损坏的器件。

此外当我们在使用中如若听到刺耳的尖叫声，这是由脉冲变压器发出的，很有可能开关电源输出侧有短路现象。

我们可以从输出侧查找故障。

此外当发生无显示，控制端子无电压，DC12V，24V风扇不运转等现象时我们首先应该考虑是否开关电源损坏了。

2.2SC故障

   SC故障是安川变频器较常见的故障。

IGBT模块损坏，这是引起SC故障报警的原因之一。

此外驱动电路损坏也容易导致SC故障报警。

此外电机抖动，三相电流，电压不平衡，有频率显示却无电压输出，这些现象都有可能是IGBT模块损坏。

IGBT模块损坏的原因有多种，首先是外部负载发生故障而导致IGBT模块的损坏如负载发生短路，堵转等。

其次驱动电路老化也有可能导致驱动波形失真，或驱动电压波动太大而导致IGBT损坏,从而导致SC故障报警。

2.3OH—过热

   过热是平时会碰到的一个故障。

当遇到这种情况时，首先会想到散热风扇是否运转，观察机器外部就会看到风扇是否运转，此外对于30kW以上的机器在机器内部也带有一个散热风扇，此风扇的损坏也会导致OH的报警。

2.4UV—欠压故障

   当出现欠压故障时，首先应该检查输入电源是否缺相，假如输入电源没有问题那我们就要检查整流回路是否有问题，假如都没有问题，那就要看直流检测电路上是否有问题了。

2.5GF—接地故障

   接地故障也是平时会碰到的故障，在排除电机接地存在问题的原因外，最可能发生故障的部分就是霍尔传感器了，霍尔传感器由于受温度，湿度等环境因数的影响，工作点很容易发生飘移。

维护、维修、测试变频调速器的工作日趋重要。

尤其是直接转矩控制的变频器，速度响应快，发生过流故障时，要求在电流超过定值10μsIGBT就保护动作，所以，检测和研究变频器需要高速的采集和测试平台。

下面是针对高速线材轧辊用的变频器设计的测试平台，主轧辊采用直接转矩控制的交-直-交型变频器控制。

　　测试平台采用工控机在线检测系统，真实而快速地显示并存储变频器的主要电量。

检测系统由工控机、适合变频器信号采集的霍尔传感器，高频数据采样卡和相应的数据分析软件组成。

由于变频器允许过流时间很短（一般10μs），为了记录故障前后的电量，选用高频差分16通道数据采集卡。

主要测量变频器的U相输入电流，UV、VW相输入电压，变频器的三相输出电流和电压及变频器的直流电压、直流电流，共11个信号。

　　PCI-MIO-16E-I是NI公司的高性能数据采集卡，采样频率高达1.25MHz。

数据采集卡本身有一个高速的CPU，不依赖工控机，可以实现高速率的数据采集。

　　采集的11路信号都采用霍尔元件作为传感器，其接线原理如图1所示。

　　分析软件选用LabVIEW，它内置信号采集、测量分析与数据显示功能。

数据采集卡采样频率1.25MHz，平均每路信号采样率为114kHz。

变频器最大载波频率一般为15kHz，所以，对大多数变频器来说都可很好的测试信号及其主要谐波。

　　对变频器的波形观察和记录的程序如图2所示。

程序还可用于特殊过程的监测，如起动及制动过程的监测和记录。

通过运行程序，从面板waveformgraph中可以观察到变频器的各个信号的实时状况；需要记录时按OK按钮，可在面板上标记为store按钮，用软件触发程序开始记录数据。

AIconfig中的channels可根据数据采集卡接线的顺序，正确设定要记录的各个参量的名称。

如果研究起动、制动特性，可以在起制动前一时刻或起制动的当时，按下store按钮，记录起制动过程中的数据，分析影响变频器起制动的参数设定是否合理。

　　对变频器正常运行时的信号的定期记录可以采用图3所示的程序。

　　图3为定期采集数据的程序，从里到外共三个循环，最里面的循环完成一次要采集和记录全部数据。

max#ofscansto设定了每次要记录的数据总数；#ofscanstowriteatatime设定每次程序要写入的数据；如果每天记录的次数较多，占用空间大，最好选用二进制，因为数据以二进制格式写入最节省空间，如图所示。

被采集的11个信号的名称分别填写在AIconfig的Channels内，如变频器的UV相输出电压，直流母线电压等等。

采样速率由AIstart的scanrate手动框设定。

　　每次程序采集并记录的数据文件自动生成，由左上角内标1的虚线框完成，例如在C盘上建一个inverter子目录，在2004年4月10日15：

30：

40开始执行程序，第一个数据记录的文件名称为，c:

＼inverter＼2005-4-17time15.30.40，以后每个循环所记录的数据也会按照当时开始采集的时间命名。

这个时间的写入由内标2的程序完成，称头文件。

　　轧钢时，非常关心变频器的谐波是否影响电网及负荷正常工作，我们采用图4所示的程序来监测变频器的某一信号的谐波。

本程序用的是平均功率谱函数，POWER.V；它可以选择加窗的样式，用window设置。

如0：

Uniform；1：

Hanning；2：

Hamming；3：

BlackmanHarris。

缺省值为Hanning窗。

按照香农采样定律，对要分析的高次谐波，采样率至少设定为其频率的2倍；采样率可达到1.25MHz。

如果需要记录当前的波形，在程序中设置一个OK按钮，按下则记录波形。

以后用读数据的程序将数据读出可再进行谐波分析，读程序在这里不再累述。

　　为记录变频器故障，应用了数字触发功能，程序如图5所示。

　　变频器发生故障时，本身有数字量输出。

用数字触发数据采集卡。

程序中AIstart的Choosetriggertype设置成TriggerA，将变频器的故障输出数字信号联接到数据采集卡的相应数字触发端。

故障前需要记录的数据个数由AIstant的pretriggerscans设定。

故障前后需要记录总的数据由AIconfig的buffersize设定，图中标示为thenamberofscanstoaquire。

程序开始记录故障时会同时生成故障文件名称，并存储在事先建好的目录中，如本程序将其存储在D：

inverters＼faultsrecorders子目录下，名称仍然以故障发生的时间自动命名。

　　我们运用本系统监测被测变频器，其谐波在国标规定范围内；出现故障的原因主要是参数设定不当，如起动、制动时间和PI调节参数设置不当等。

西门子变频器维修实例

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滑环电机无刷无环液阻起动器、磁控（磁饱和）软启动器、高低压电机液阻起动器与液阻调速器

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2009-5-19  阅读次数：

19

　1、ECO系列变频器：

　　ECO系列变频器是西门子销售非常大但故障最多的机型，主要表现在：

输出模块烧坏、开关电源损坏、F231故障。

其中，ECO变频器在设计上没有考虑功率模块与驱动电路间的间隔电路，导致强电直接进入控制电路，而引起开关电源和驱动电路严重损坏。

　　2、MDV系列变频器：

　　其常见故障是驱动电路损坏造成输出模块损坏。

其主要原因是：

光电隔离器4506输出的上提电阻损坏短路，使得4506的输入无论是高电率还是低电率，输出送到T95的信号始终是高电率。

变频器运行时，造成同一桥臂二个开关元件同时导通而损坏逆变模块。

　　3、MM420、MM430、MM440系列变频器：

　　该三系列变频器是西门子公司目前主推的通用型变频器，其故障现象与ECO、MDV大同小异，但由于其在结构和软件上作了适当的变化，功能较ECO等较为完善，但故障还是较多。

　　4、6SE70系列书本型变频器：

　　该系列变频器可以说是西门子公司优势产品，市场反映质量较好，故障率较低，常见故障“F008”、“F002”、“F011”等，很多情况下是采样电阻和电流传感器等损坏造成。

当然，滤波电容的损坏是值得另外注意的。