变频器在安装使用中的常见问题和处理Word文档格式.docx

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这些异常现象的主要原因多半是输电线路因风、雪、雷击造成的，有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。

而雷击因地域和季节有很大差异。

除电压波动外，有些电网或自行发电单位，也会出现频率波动，并且这些现象有时在短时间内重复出现，为保证设备的正常运行，对变频器供电电源也提出相应要求。

如果附近有直接起动电动机和电磁炉等设备，为防止这些设备投入时造成的电压降低，应和变频器供电系统分离，减小相互影响；

对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合，除选择合适价格的变频器外，还因预先考虑负载电机的降速比例。

变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式，当电压回复后，通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加速中的过电流；

对于要求必须量需运行的设备，要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。

二极管输入及使用单相控制电源的变频器，虽然在缺相状态也能继续工作，但整流器中个别器件电流过大及电容器的脉冲电流过大，若长期运行将对变频器的寿命及可靠性造成不良影响，应及早检查处理。

3,雷击、感应雷电

雷击或感应雷击形成的冲击电压有时也能造成变频器的损坏。

此外，当电源系统一次侧带有真空断路器时，短路器开闭也能产生较高的冲击电压。

变压器一次侧真空断路器断开时，通过耦合在二次侧形成很高的电压冲击尖峰。

为防止因冲击电压造成过电压损坏，通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件，保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压。

当使用真空断路器时，应尽量采用冲击形成追加RC浪涌吸收器。

若变压器一次侧有真空断路器，因在控制时序上保证真空断路器动作前先将变频器断开。

过去的晶体管变频器主要有以下缺点：

容易跳闸、不容易再起动、过负载能力低。

由于IGBT及CPU的迅速发展，变频器内部增加了完善的自诊断及故障防范功能，大幅度提高了变频器的可靠性。

如果使用矢量控制变频器中的“全领域自动转矩补偿功能”，其中“起动转矩不足”、“环境条件变化造成出力下降”等故障原因，将得到很好的克服。

该功能是利用变频器内部的微型计算机的高速运算，计算出当前时刻所需要的转矩，迅速对输出电压进行修正和补偿，以抵消因外部条件变化而造成的变频器输出转矩变化。

此外，由于变频器的软件开发更加完善，可以预先在变频器的内部设置各种故障防止措施，并使故障化解后仍能保持继续运行，例如：

对自由停车过程中的电机进行再起动；

对内部故障自动复位并保持连续运行；

负载转矩过大时能自动调整运行曲线，避免Trip；

能够对机械系统的异常转矩进行检测。

变频器对周边设备的影响及故障防范

变频器的安装使用也将对其他设备产生影响，有时甚至导致其他设备故障。

因此，对这些影响因素进行分析探讨，并研究应该采取哪些措施时非常必要的。

4,电源高次谐波

由于目前的变频器几乎都采用PWM控制方式，这样的脉冲调制形式使得变频器运行时在电源侧产生高次谐波电流，并造成电压波形畸变，对电源系统产生严重影响，通常采用以下处理措施：

采用专用变压器对变频器供电，与其它供电系统分离；

在变频器输入侧加装滤波电抗器或多种整流桥回路，降低高次谐波分量，对于有进相电容器的场合因高次谐波电流将电容电流增加造成发热严重，必须在电容前串接电抗器，以减小谐波分量，对电抗器的电感应合理分析计算，避免形成LC振荡。

电动机温度过高及运行范围

对于现有电机进行变频调速改造时，由于自冷电机在低速运行时冷却能力下降造成电机过热。

此外，因为变频器输出波形中所含有的高次谐波势必增加电机的铁损和铜损，因此在确认电机的负载状态和运行范围之后，采取以下的相应措施：

对电机进行强冷通风或提高电机规格等级；

更换变频专用电机；

限定运行范围，避开低速区。

5,振动、噪声

振动通常是由于电机的脉动转矩及机械系统的共振引起的，特别是当脉动转矩与机械共振电恰好一致时更为严重。

噪声通常分为变频装置噪声和电动机噪声，对于不同的安装场所应采取不同的处理措施：

变频器在调试过程中，在保证控制精度的前提下，应尽量减小脉冲转矩成分；

调试确认机械共振点，利用变频器的频率屏蔽功能，使这些共振点排除在运行范围之外；

由于变频器噪声主要有冷却风扇机电抗器产生，因选用低噪声器件；

在电动机与变频器之间合理设置交流电抗器，减小因PWM调制方式造成的高次谐波。

6,高频开关形成尖峰电压对电机绝缘不利

在变频器的输出电压中，含有高频尖峰浪用电压。

这些高次谐波冲击电压将会降低电动机绕组的绝缘强度，尤其以PWM控制型变频器更为明显，应采取以下措施：

尽量缩短变频器到电机的配线距离；

采用阻断二极管的浪涌电压吸收装置，对变频器输出电压进行处理.

变频器常见的故障分析及处理方法。

　　一、参数设置类故障

　　常用变频器在使用中，是否能满足传动系统的要求，变频器的参数设置非常重要，如果参数设置不正确，会导致变频器不能正常工作。

　　1、参数设置

　　常用变频器，一般出厂时，厂家对每一个参数都有一个默认值，这些参数叫工厂值。

在这些参数值的情况下，用户能以面板操作方式正常运行的，但以面板操作并不满足大多数传动系统的要求。

所以，用户在正确使用变频器之前，要对变频器参数时从以下几个方面进行：

（1）确认电机参数，变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。

（2）变频器采取的控制方式，即速度控制、转距控制、PID控制或其他方式。

采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。

　　（3）设定变频器的启动方式，一般变频器在出厂时设定从面板启动，用户可以根据实际情况选择启动方式，可以用面板、外部端子、通讯方式等几种。

　　（4）给定信号的选择，一般变频器的频率给定也可以有多种方式，面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通讯方式给定，当然对于变频器的频率给定也可以是这几种方式的一种或几种方式之和。

正确设置以上参数之后，变频器基本上能正常工作，如要获得更好的控制效果则只能根据实际情况修改相关参数。

　　2、参数设置类故障的处理

　　一旦发生了参数设置类故障后，变频器都不能正常运行，一般可根据说明书进行修改参数。

如果以上不行，最好是能够把所有参数恢复出厂值，然后按上述步骤重新设置，对于每一个公司的变频器其参数恢复方式也不相同。

　　二、过压类故障

　　变频器的过电压集中表现在直流母线的支流电压上。

正常情况下，变频器直流电为三相全波整流后的平均值。

若以380V线电压计算，则平均直流电压Ud=1.35U线＝513V。

在过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，当电压上至760V左右时，变频器过电压保护动作。

因此，变频器来说，都有一个正常的工作电压范围，当电压超过这个范围时很可能损坏变频器，常见的过电压有两类。

　　1、输入交流电源过压

　　这种情况是指输入电压超过正常范围，一般发生在节假日负载较轻，电压升高或降低而线路出现故障，此时最好断开电源，检查、处理。

　　2、发电类过电压

　　这种情况出现的概率较高，主要是电机的同步转速比实际转速还高，使电动机处于发电状态，而变频器又没有安装制动单元，有两起情况可以引起这一故障。

（1）当变频器拖动大惯性负载时，其减速时间设的比较小，在减速过程中，变频器输出的速度比较快，而负载靠本身阻力减速比较慢，使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高，电动机处于发电状态，而变频器没有能量回馈单元，因而变频器支流直流回路电压升高，超出保护值，出现故障，而纸机中经常发生在干燥部分，处理这种故障可以增加再生制动单元，或者修改变频器参数，把变频器减速时间设的长一些。

增加再生制动单元功能包括能量消耗型，并联直流母线吸收型、能量回馈型。

能量消耗型在变频器直流回路中并联一个制动电阻，通过检测直流母线电压来控制功率管的通断。

并联直流母线吸收型使用在多电机传动系统，这种系统往往有一台或几台电机经常工作于发电状态，产生再生能量，这些能量通过并联母线被处于电动状态的电机吸收。

能量回馈型的变频器网侧变流器是可逆的，当有再生能量产生时可逆变流器就将再生能量回馈给电网。

（2）多个电动施动同一个负载时，也可能出现这一故障，主要由于没有负荷分配引起的。

以两台电动机拖动一个负载为例，当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时，则转速高的电动机相当于原动机，转速低的处于发电状态，引起故障。

在纸机经常发生在榨部及网部，处理时需加负荷分配控制。

可以把处于纸机传动速度链分支的变频器特性调节软一些。

　　三、过流故障

　　过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。

其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均，输出短路等原因引起的。

这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。

如果断开负载变频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已环，需要更换变频器。

　　四、过载故障

　　过载故障包括变频过载和电机器过载。

其可能是加速时间太短，直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等原因引起的。

一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。

负载过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。

如前者则必须更换大功率的电机和变频器；

如后者则要对生产机械进行检修。

　　五、其他故障

　　1、欠压

　　说明变频器电源输入部分有问题，需检查后才可以运行。

　　2、温度过高

　　如电动机有温度检测装置，检查电动机的散热情况；

变频器温度过高，检查变频器的通风情况。

一、变频器控制回路的抗干扰措施

由于主回路的非线性（进行开关动作），变频器本身就是谐波干扰源，而其周边控制回路却是小能量、弱信号回路，极易遭受其他装置产生的干扰，造成变频器自身和周边设备无法正常的工作。

因此，变频器在安装使用时，必须对控制回路采取抗干扰措施。

1．变频器的基本控制回路

变频器同外部进行信号交流的基本回路有模拟与数字两种：

①4～20mA电流信号回路（模拟）；

1～5V/0～5V电压信号回路（模拟）。

②开关信号回路，变频器的开停指令、正反转指令等（数字）。

外部控制指令信号通过上述基本回路导入变频器，同时干扰源也在其回路上产生干扰电势，以控制电缆为媒体入侵变频器。

2．干扰的基本类型及抗干扰措施

（1）静电耦合干扰：

指控制电缆与周围电气回路的静电容耦合，在电缆中产生的电势。

措施：

加大与干扰源电缆的距离，达到导体直径40倍以上时，干扰程度就不大明显。

在两电缆间设置屏蔽导体，再将屏蔽导体接地。

（2）静电感应干扰：

指周围电气回路产生的磁通变化在电缆中感应出的电势。

干扰的大小取决干扰源电缆产生的磁通大小，控制电缆形成的闭环面积和干扰电缆与控制电缆间的相对角度。

一般将控制电缆与主回路电缆或其他动力电缆分离铺设，分离距离通常在30cm以上（最低为10cm），分离困难时，将控制电缆穿过铁管铺设。

将控制导体绞合间距越小，铺设的路线越短，抗干扰效果越好。

（3）电波干扰：

指控制电缆成为天线，由外来电波在电缆中产生电势。

同

（1）和

（2）所述。

必要时将变频器放入铁箱内进行电波屏蔽，屏蔽用铁箱要接地。

（4）接触不良干扰：

指变频器控制电缆的电接点及继电器接触不良，电阻发生变化在电缆中产生的干扰。

对继电器采用并联触点或镀金触点继电器或选用密封式继电器。

对电缆应定期做拧紧加固处理。

（5）电源线传导干扰：

指各种电气设备从同一电源系统获得供电时，由其他设备在电源系统直接产生电势。

变频器的控制电源由另外系统供电，在控制电源的输入侧装设线路滤波器或隔离变压器，且屏蔽接地。

（6）接地干扰：

指机体接地和信号接地。

对于弱电压电流回路及任何不合理的接地均可诱发干扰，比如设置两个以上接地点，接地处会发生电位差，产生干扰。

速度给定的控制电缆取一点接地，接地线一作为信号的通路使用。

电缆的接地在变频器侧进行，使用专设的接地端子，不与其他接地端子共用，并尽量减少接地端子引接点的电阻，一般不大于100ω。

3．其他注意事项

（1）装有变频器的控制柜，应尽量远离大容量变压器和电动机。

其控制电缆线路也应避开这些漏磁通大的设置。

（2）弱电压电流控制电缆不要接近易产生电弧的断路器和接触器。

（3）控制电缆建议采用1.25mm×

2或2mm×

2屏蔽绞合绝缘电缆。

（4）屏蔽电缆的屏蔽要连续到电缆导体同样长。

电缆在端子箱中连接时，屏蔽端子要互相连接。

二、变频器常见故障分析

1．变频器充电启动电路故障

通用变频器一般为电压型变频器，采用交一直一交工作方式，即是输入为交流电源，经三相整流桥后变为直流电压，然后再经三相桥式逆变电路变换为调压调频的三相交流电输出到负载。

当变频器刚上电时，由于直流侧的平波电容容量非常大，充电电流很大，通常采用一个启动电阻来限制充电电流，常见的变频启动两种电路,如图1所示。

充电完成后，控制电路通过继电器的触点或晶闸管将电阻短路，启动电路故障一般表现为启动电阻烧坏，变频报警显示为直流母线电压故障，一般在设计变频器时，为了减少变频器的体积，启动电阻值选择在10～50ω，功率为10～50ω。

当变频器的交流输入电源频繁通断，或者旁路接触器的触点接触不良时，以及旁路晶闸管导通阻值变大时，都会导致启动电阻烧坏。

如遇此情况，可购规格的电阻换届之，同时必须找出引出电阻烧坏的原因，才能将变频器投入使用。

2．变频器无故障显示，但不能高速运行

某厂一台变频器状态正常，但调不到高速运行，经检查，变频器并无故障，参数设置正确，调速输入信号正常，上电运行时测试出现变频器直流母线电压只有450V左右，正常值为580～600V，再测输入侧，发现缺了一相，原因是输入侧的一个空气开关的一相接触不良造成的。

实际上变频器缺一相输入时，是可以工作的，因多数变频器的母线电压下限为400V，只有当直流母线电压降至400V以下时，变频器才报告直流母线低电压故障。

当两相输入时，直流母线压为380×

1.2=456＞400V。

当变频器不运行时，由于平波电容的作用，直流电压也可达到正常值。

新型的变频器都是采用PWM控制技术，调压调频的工作在逆变桥完成，虽然在低频段输缺相时仍可以正常工作，但因为输入电压低使输出电压低，造成异步电机转矩低，频率上不去，所以不能高速运行。

3．变频器显示过流故障

出现这种故障显示时，首先检查加速时间参数是否太短，力矩提升参数是否太大，然后检查负载是否太重。

如果无这些现象，可以断开输出侧的电流互感器和直流侧的霍尔电流检测点，复位后运行，看是否出现过流现象，如果出现的话，很可能是含有过压过流、欠压、过载、过热、缺相、短路等保护功能的IPM模块出现故障，一般更换IPM模块即可。

4.变频器显示过压故障

这种故障一般是雷雨天气出现，由于雷电串入变频器的电源中，使变频器直流侧的电压检测器动作而跳闸，在这种情况下，通常只须断开变频器电源1min左右，再合上电源，即可复位；

另一种情况是变频器驱动大惯性负载，就出现过压现象，这时变频器的减速停止属于再制动，在停止过程中，变频器的输出频率按线性下降，而负载电机的频率高于变频器的输出频率，负载电机处于发电状态，机械能转化为电能，并被变频器直流侧的平波电容吸收，这种能量足够大时，就会产生所谓的“泵升现象”，变频器直流侧的电压会超过直流母线的最大电压而跳闸，对于这种故障，一是将减速时间参数设置长些或增大制动电阻或增加制动单元；

二是将变频器的停止方式设置为自由停车。

5.电机发热，变频器显示过载

对于已经投入运行的变频器如果出现这种故障,就必须检查负载的状况.新安装的变频器可能是V/F曲线设置不当或电气参数设置有问题,如一台新装变频器,其驱动的是一台变频电机,电机额定参数为220V/50Hz，而变频器出厂时设置为380V/50Hz，由于安装人员没有正确变频器的V/F参数，导致电机运行一段时间后转子出现磁饱和，致使电机转速降低，发热而过载。

在使用变频器的无速度传感器矢量控制方式时，没有正确的设置负载电机的额定电压、电流、容量等参数及设置的变频器载波率过高时，均会导致电机发热过载，另处设计者设计变频器常常在低频段工作，而没有考虑到在低频段工作的电机散热变差的问题，致使电机工作一段时间后发热过载，对于是种情况，需加装散热装置。

交流变频速以其节能显著、保护完善、控制性能好、过载能力强、使用维护方便等特点，迅速发展起来，已成为电动机调速的主潮流。

变频调速在我国已进入推广应用阶段。

然而由于认识上的局限，人们在VVVF（变频变压）变频器的实际应用中还存在许多错误。

怎样结合生产工艺要求正确使用变频器并使其充分发挥效益，已成人们关注的焦点。

现结合工程应用中的故障实例，对变频器在应用中普遍存在的问题进行分析。

一、故障实例

1、误操作故障

某水泥厂7#水泥回转窑篦式冷却机设计选用两台Y250M-830kW电动机分别传动两级篦床，变频调速控制，其控制原理如图1所示。

图中VVVF是日产富士FRNO37P7-4EX57kVA通用变频频器，装于低压配电室内，其电源接触器及运转命令上冷却机现场和控制室两地操作，KA是篦冷机与破碎机联锁触点。

变频器系统试车时，因工艺需要，操作人员在主控室操作SB4断开变频器电源接触器KM，使处于集中控制的篦冷机停车。

重新开车时，两台变频器均进入OH2（外部故障）闭锁状态，故障历史查询显示OH2和LU（低电压），检查端子THR随联接良好，电源电压正常，按RESET键复位无效，测量主电路直流电压为518V。

经分析故障前篦冷机工作于集中控制状态，参与系统联锁，操作员停变频器电源实现停车时，计算机进行内部数据读操作并获取正转指令，但此时主回路直流电压尚未建立，CPU检测后封锁输出，发出OH2故障信号，因此，导致故障的真正原因是错误操作，而非现场技术人员认为的由电源接触器频繁起动变频器所致。

故障原因明确以后，针对现场情况规定了操作程序，开停车使用控制室内的S2（集中控制时）或SB5、SB6开停车按钮，将集中控制室内变频器电源接触器控制按钮SB3、SB4用胶带贴封，仅当停机检修时启用，以避免误操作现象出现，系统运行正常。

图1

2、使用条件造成的故障

一家油田某采区所用的九台变频器在短期内烧毁三台，故障都是变频器控制的变压器烧毁导致主板等部件损坏。

据了解，该地区电网电压有时高达480V，远超过手册规定的+10%的电压上限，使绝缘裕度较小的控制变压器烧毁。

这是一个变频器用于严重过压条件下而损坏的曲型事例。

因此，使用变频器时，应对使用现场的电网质量、环境温度、粉尘、干扰等条件认真调查，外部条件不能满足要求时应采取有效措施加以解决。

二、变频器应用中的常见问题及处理方法

1、变频器电源开关的设置与控制

变频器用户手册规定，在电源与主电路端子之间，一定要接一个开关，这是为了确保检修安全。

对这一点，一般用户能够按手册要求做。

但容易忽视的是手册还建议在开关后装设电磁接触器，其目的是在变频器进入故障保护状态时能及时切断电源，防止故障扩散。

在实际使用中，有的用户没有安装，有的使用不合理；

如图1方案中电源接触器仅被用来实现远地停送电及变频器的过负荷保护；

有些方案则仅用于起、停电动机。

这都是不恰当的。

由于变频器价格较高，使用时应在电源接触器控制回路中串接变频器故障报警接触器动断触点控制回路中串接变频器故障报警接链接触器动断触点（如富士P7/G7系列的B30、C30触点），这对大容量变频器尤为重要。

变频器电源进线端一定要装设开关，使用中宜优选刀熔开关，该开关有明显的断点，集电源开关、隔离开关、应急开关和是路保护于一体，性能优于目前采用较多的单一熔断器、刀开关或自动空气开关等方案。

对大容量变频器应选配快速熔断器以保护整流模块。

变频器电源侧设置接触器应选配快速熔断器以保护整流模块。

变频器电源侧设置接触器并参与故障联锁时，应将控制电源辅助输入端子接于接触器前，以保证变频器主电路断电后，故障显示和集中报警输出信号得以保持，便于实现故障检索及诊断。

2、不应用电源侧接触器频繁起、停电动机

实际应用中，有许多控制方案设置外围电路控制电源侧接触器实现系统软起动特性，图2是某杂志一篇文章推荐的日产三垦（SANKEK）变频器的控制方案。

由图可知，该方案电动机起动时按SB2，其触点闭合，KA1得电，其动合触点分别发出变频器运行和时间继电器KT的激励命令，KT延时断开动合触点提供继电器KA2激励命令，KA2动合触点控制KM吸合，变频器得电起动电动机。

停车时按SB1发出停车命令，KA1断电，其动合触点复位，取消运行命令并使KT断电，KT动合触点延时20s复位，电源接触器KM断电，，实现当KM起动时，先闭合KA1，停止时先断开KA1的办法，可达到起动、停止软特性，从而避免电动机反馈电压侵入变频器。

图2

上述方案建议利用电源接触器直接起动变频器来实现电动机起动、停止的软特性是错误的。

由图3可知，当电压型交-直-交变频器通电时，主电路将产生较大充电电流，频繁重复通断电，将产生热积累效应，引起元件的热疲劳，缩短设备寿命。

因此上述方案不适用于频繁起动的设备。

对不频繁起动的设备也无优越性（某些大容量变频器根本无法起动，如例1所述），因为变频器本身具有优越的控制性能，实现软起动特性应优先考虑利用正、反转命令和通过加、减速速时间设定实现，无谓地增加许多外围电路器件，不但浪费资金而且降低了系统的可靠性，大大降低了响应速度，加大维护工作量，增加损耗，是不足取的。

图3

3、电动机过载保护宜优先选择电子热继电器

一部分专业人员认为，变频器内部的过载保护只是为保护其自身而设，对电动机过载保护不适用，为了保护电动机，必须另设热继电器。

在实际应用中，笔者所见各种变频调速控制方案也绝大多数在电路的不同位置设置了热继电器，以完成所控单台电动机的过负荷保护，这显然又是一种误解。

对一台变频器控制一台