变频器的故障检测与保护电路
变频器常见故障的检测与维修探析
变频器常见故障的检测与维修探析摘要：本文简要叙述了变频器的含义与基本结构，分析了变频器的常见故障判断及其处理，提出了对变频器全方面维护的措施。
关键词：变频器故障故障分析故障判断随着自动化技术的不断发展，变频器的应用已深入到各行各业，其功能越来越大，可靠性相应地提高，但是如果使用不当，维护不及时，仍会发生故障从而改变或缩短设备的使用寿命。
因此，有必要提高系统运行的可靠性并对变频器应用系统中的故障进行及时的检测及处理，以促进其进一步的推广和应用。
1. 变频器结构变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，主要由控制电路、整流电路、直流中间电路和逆变电路组成，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。
变频器的各个组成部分中包含着许多电子线路，在实际使用中通常会引入一系列的干扰，从而引发变频器出现各种故障，因此能够对变频器常见故障作出判断和处理，可以大大提高工作效率，并且避免一些不必要的损失。
2.变频器故障2.1变频器故障分类变频器故障一般可分为两类：一类是在运行中频繁出现的自动停机现象，并伴随着一定的故障显示代码；另一类是由于使用环境恶劣，高温、导电粉尘引起的短路、潮湿引起的绝缘降低或击穿等突发故障。
2.2 变频器故障分析2.2.1 主电路故障。
（1）整流块的损坏。
变频器整流块的损坏是变频器主电路中的常见故障之一。
中、大功率普通变频器整流模块一般为三相全波整流，承担着变频器所有输出电能的整流，易过热、易击穿，损坏后一般会出现变频器不能送电、保险熔断等现象，三相输入或输出端呈低阻值（正常时其阻值达到兆欧以上）或短路。
在更换整流块时，要求在与散热片接触面上均匀地涂上一层传热性能良好的硅导热膏，再紧固螺丝。
（2）充电电阻的损坏。
导致变频器充电电阻损坏原因有：主回路接触器吸合不好造成通流时间过长而烧坏；充电电流太大而烧坏电阻；重载启动时，主回路通电和RUN信号同时接通，使充电电阻既要通过充电电流，又要通过负载逆变电流，故易被烧坏。
变频器的控制电路及几种常见故障分析
变频器的控制电路及几种常见故障分析变频器的控制电路及几种常见故障分析1、引言随着变频器在工业生产中日益广泛的应用，了解变频器的结构，主要器件的电气特性和一些常用参数的作用及其常见故障对于实际工作越来越重要。
2、变频器控制电路给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的网络，称为控制回路，控制电路由频率，电压的运算电路，主电路的电压，电流检测电路，电动机的速度检测电路，将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路，以及逆变器和电动机的保护电路等组成。
无速度检测电路为开环控；在控制电路增加了速度检测电路，即增加速度指令，可以对异步电动机的速度进行更精确的闭环控制。
（1）运算电路将外部的速度，转矩等指令同检测电路的电流，电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。
（2）电压、电流检测电路为与主回路电位隔离检测电压，电流等。
（3）驱动电路为驱动主电路器件的电路，它与控制电路隔离，控制主电路器件的导通与关断。
（4）I/O电路使变频更好地人机交互，其具有多信号（比如运行多段速度运行等）的输入，还有各种内部参数（比如电流，频率，保护动作驱动等）的输入。
（5）速度检测电路将装在异步电动机轴上的速度检测器（TG、PLG等）的信号设为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。
（6）保护电路检测主电路的电压、电流等。
当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压，电流值。
逆变器控制电路中的保护电路，可分为逆变器保护和异步电动机保护两种，保护功能如下：（1）逆变器保护①瞬时过电流保护，用于逆变电流负载侧短路等，流过逆变电器回件的电流达到异常值（超过容许值）时，瞬时停止逆变器运转，切断电流，变流器的输出电流达到异常值，也得同样停止逆变器运转。
②过载保护，逆变器输出电流超过额定值，且持续流通超过规定时间，为防止逆变器器件、电线等损坏，要停止运转，恰当的保护需要反时限特性，采用热继电器或电子热保护，过载是由于负载的GD2（惯性）过大或因负载过大使电动机堵转而产生。
变频器故障诊断与维修_变频器常见故障维修_变频器故障处理方法
变频器故障诊断与维修_变频器常见故障维修_变频器故障处理方法变频器常见故障维修_变频器故障处理方法一、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。
重要的富士变频器中常见的检测与保护电路
富士变频器中常见的检测与保护电路标签：杂谈1 引言控制系统反馈量检测的精确程度，从某种意义上说，很大程度上决定了控制系统所能达到的控制品质。
检测电路是变频调速系统的重要组成部分，它相当于系统的“眼睛和触觉”。
检测与保护电路设计的合理与否，直接关系到系统运行的可靠性和控制精度。
2 变频器常用检测方法和器件2.1 电流检测方法图1 电流互感示意图电流信号检测的结果可以用于变频器转矩和电流控制以及过流保护信号。
电流信号的检测主要有以下几种方法。
(1) 直接串联取样电阻法这种方法简单、可靠、不失真、速度快，但是有损耗，不隔离，只适用于小电流并不需要隔离的情况，多用于只有几个kva的小容量变频器中。
(2) 电流互感器法这种方法损耗小，与主电路隔离，使用方便、灵活、便宜，但线性度较低，工作频带窄(主要用来测工频)，且有一定滞后，多用于高压大电流的场合。
如图1所示。
图1中，r为取样电阻，取样信号为:us=i2r=i1r/m (1)式中，m为互感器绕组匝数。
电流互感器测量同相的脉冲电流ip时，副边也要用恢复二极管整流，以消除原边复位电流对取样信号的影响，如图2(a)所示。
在这种电路中，互感器磁芯单向磁化，剩磁大，限制了电流测量范围，可以在副边加上一个退磁回路，以扩展其测量范围，如图2(b)所示。
电流互感器检测后一般要通过整流后再用电阻取样，如图2(a)。
由于主回路电流会有尖峰，如图3(a)，这种信号用于峰值电流控制和保护都会有问题。
图2 电流互感器及范围扩展随着脉宽的减小，前沿后斜坡峰值可能比前沿尖峰还低，就会造成保护电路误动作，所以要对电流尖峰进行处理。
处理的方法见图3(b)，和rs并联一个不大的电容cs，再加一个合适的rc参数，就能有效地抑制电流尖峰。
如图3(c)所示。
图3 电流取样信号的处理(3) 霍尔传感器法它具有精度高、线性好、频带宽、响应快、过载能力强和不损失测量电路能量等优点。
其原理如图4所示。
图4中，ip为被测电流，这是一种磁场平衡测量方式，精度比较高，若lem的变流比为1:m，则取得电压us也符合式(1)。
变频器常见故障原因及分析
变频器常见故障原因及分析变频器常见故障原因及分析：一、停电故障1. 供电电源异常或供电线路故障：供电电源不稳定或供电线路不良接触会导致变频器停电。
2. 系统过载：如果系统过载，电压可能会下降，导致变频器停电。
二、短路故障1. 回路短路：线路或电机可能存在短路，导致电流过大，触发变频器的保护装置，使变频器停止工作。
2. 母线短路：在变频器的输入或输出侧出现母线短路也会导致变频器停机。
三、过电流故障1. 电机堵转：当电机过载或轴承磨损导致电机堵转时，会引起电机电流过大，变频器会检测到过电流并停机。
2. 母线电压异常：母线电压过高或过低会导致电机电流过大，变频器会检测到过电流并停机。
四、过载故障1. 电机过载：当电机承载过大或负载突然变大时，电流可能会超过变频器的承载能力，引起过载故障。
2. 过载时间过长：长时间运行在高负载工况下会导致变频器过热，触发过载保护，停机保护变频器。
五、过热故障1. 环境温度过高：变频器安装在狭小的空间或通风不良的环境中，导致变频器过热。
2. 散热器故障：变频器内部散热器故障或抽风风扇异常运转，会导致变频器温度升高，触发过热保护。
六、接地故障1. 接地电阻过大：变频器的接地电阻超过了设定值，会导致接地故障，并使变频器停机。
2. 接地线松动或断裂：接地线松动或断裂也会导致变频器接地故障和停机。
七、其他故障1. 内部电路故障：变频器内部电路元件损坏或接触不良，会导致变频器无法正常工作。
2. 控制信号异常：变频器的控制信号异常，如控制线路连接不良或控制信号干扰等，会导致变频器停机或出现其他故障。
根据以上分析，我们可以采取以下措施来避免变频器故障：1. 定期检查供电线路和供电电源，确保稳定供电。
2. 定期检查电机和线路是否存在短路情况，及时修复。
3. 合理选用变频器容量，避免过载运行。
4. 定期检查电机和轴承状态，及时更换磨损部件。
5. 安装变频器时要注意通风散热，避免过热情况发生。
变频器的维护检查及故障处理
变频器的维护检查及故障处理变频器的维护检查一、综合检查1.周围环境：检查周围有无危险品，检测环境温度，湿度，空气清洁度。
2.电压：测量主回路、控制回路电压是否正常。
3.触摸面板：是否缺少字符，字符是否清楚。
4.框架、前面板：1）是否沾有灰尘污损；2）是否因过热变色；3）是否有异常声音、异常振动；4）螺栓是否松动。
二、主电路检查1.公用：1）是否附着灰尘污损；2）螺栓是否松动；3）是否有变形、裂纹、破损或过热老化变色。
2.导体、电线：1）导体是否变形或过热变色；2）导线皮是否破损、裂口、变色。
3.电阻：1）是否断线；2）是否有过热的怪味，绝缘体有无裂纹。
4.滤波电容器：1）是否漏液、变色、裂纹、外壳膨胀；2）阀体是否明显膨胀；安全阀是否出来。
5.变压器、电抗器：是否有异常的声音和怪味。
6.接触器、继电器：工作时是否振动、声音异常。
三、控制电路检查印刷电路板连接器：1.螺栓、螺钉是否松动；2.是否有裂纹、破损、变形；3.电容器是否漏液、变形；四、冷却系统检查1.冷却风扇：1）否有异常振动、异常声音；2）螺栓是否松动。
2.通风道：散热片给气排气口的间隙是否有堵塞和附着异物。
变频器的故障处理一、过流和过载故障过流和过载在变压器的应用中是经常出现的，此类故障首先要将负载断开，确定是由于负荷过载引起的故障，还是电气主回路、控制回路问题。
如果是电气方面的问题，再将变频器和电机电缆脱离开进行检查，进一步确认是哪个环节的故障。
1. 外部原因1）由于电动机负载突变，引起大的冲击电流使过电流保护动作。
这类故障一般是暂时的，重新启动后会恢复正常。
如果经常有负载突变的情况，则应采取限制负载突变或更换较大容量的变频器。
2）电动机和电缆相间或相对地绝缘破坏，造成匝间或相间对地短路，因而导致过电流，一般遇到此类故障是先将电机不带负载单试，如果仍出现过流则将出线电缆解开，对电机和电缆单独进行检查。
3）在电动机绕组和外壳之间，电动机电缆和大地之间存在着较大的寄生电容，通过寄生电容会有高频漏电电流流向大地，引起过电流和过电压故障。
变频器的常见故障查找方法
变频器的常见故障查找方法1 报警参数检查法〖例 1〗某变频器有故障，无法运行并且LED显示“UV”（under voltage 的缩写），说明书中该报警为直流母线欠压。
因为该型号变频器的控制回路电源不是从直流母线取的，而是从交流输入端通过变压器单独整流出的控制电源。
所以判断该报警应该是真实的。
所以从电源入手检查，输入电源电压正确，滤波电容电压为0伏。
由于充电电阻的短路接触器没动作，所以与整流桥无关。
故障范围缩小到充电电阻，断电后用万用表检测发现是充电电阻断了。
更换电阻马上就修好了。
〖例 2〗有一台三垦IF 11Kw的变频器用了3年多后，偶尔上电时显示“AL5”(alarm 5 的缩写)，说明书中说CPU被干扰。
经过多次观察发现是在充电电阻短路接触器动作时出现的。
怀疑是接触器造成的干扰，在控制脚加上阻容滤波后果然故障不再发生了。
〖例 3〗一台富士E9系列3.7千瓦变频器，在现场运行中突然出现OC3（恒速中过流）报警停机，断电后重新上电运行出现OC1（加速中过流）报警停机。
我先拆掉U、V、W到电机的导线，用万用表测量U、V、W之间电阻无穷大，空载运行，变频器没有报警，输出电压正常。
可以初步断定变频器没有问题。
原来是电机电缆的中部有个接头，用木版盖在地坑的分线槽中，绝缘胶布老化，工厂打扫卫生进水，造成输出短路。
〖例 4〗三肯SVF303，显示“5”，说明书中“5”表示直流过压。
电压值是由直流母线取样后(530V左右的直流)通过分压后再由光耦进行隔离，当电压超过一定阀值时，光耦动作，给处理器一个高电平。
过压报警,我们可以看一下电阻是否变值，光耦是否有短路现象等。
由以上的事例当中不难看出，变频器的报警提示对处理问题有多么重要，提示你正确的处理问题的方向。
2 类比检查法此法可以是自身相同回路的类比，也可以是故障板与已知好板的类比。
这可以帮助维修者快速缩小检查范围。
〖例 1〗三垦MF15千瓦变频器损坏，送回来修理，用户说不清具体情况。
变频器故障判断和处理
变频器故障判断及处理1 .1.1判断逆变功率模块主要有IGBT、IPM等，检查外观是否已炸开，端子与相连印制板是否有烧蚀痕迹。
用万用表查C-E、G-C、G-E是否已通，或用万用表测P对U、V、W和N对U、V、W 电阻是否有不一致，以及各驱动功率器件控制极对U、V、W、P、N的电阻是否有不一致，以此判断是哪一功率器件损坏。
1.1.2损坏的原因查找（1）器件本身质量不好。
（2）外部负载有严重过电流、不平衡，电动机某相绕阻对地短路，有一相绕阻内部短路，负载机械卡住，相间击穿，输出电线有短路或对地短路。
（3）负载上接了电容，或因布线不当对地电容太大，使功率管有冲击电流。
（4）用户电网电压太高，或有较强的瞬间过电压，造成过电压损坏。
（5）机内功率开关管的过电压吸收电路有损坏，造成不能有效吸收过电压而使IGBT损坏，如图1所示。
（6）滤波电容因日久老化，容量减少或内部电感变大，对母线的过压吸收能力下降，造成母线上过电压太高而损坏IGBT。
正常运行时母线上的过电压是逆变开关器件脉冲关断时，母线回路的电感储能转变而来的。
（7）IGBT或IPM功率器件的前级光电隔离器件因击穿导致功率器件也击穿，或因在印制板隔离器件部位有尘埃、潮湿造成打火击穿，导致IGBT、IPM损坏。
（8）不适当的操作，或产品设计软件中有缺陷，在干扰和开机、关机等不稳定情况下引起上下两功率开关器件瞬间同时导通。
（9）雷击、房屋漏水入侵，异物进入、检查人员误碰等意外。
（10）经维修更换了滤波电容器，因该电容质量不好，或接到电容的线比原来长了，使电感量增加，造成母线过电压幅度明显升高。
（11）前级整流桥损坏，由于主电源前级进入了交流电，造成IGBT、IPM损坏。
（12）修理更换功率模块，因没有静电防护措施，在焊接操作时损坏了IGBT。
或因修理中散热、紧固、绝缘等处理不好，导致短时使用而损坏。
（13）并联使用IGBT，在更换时没有考虑型号、批号的一致性，导致各并联元件电流不均而损坏。
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变频器电路中林林总总的各种故障检修电路，只有一个指向和目的——在变频器维修面临异常工作状态时，采取停机或其它保护措施，尽最大可能保护IGBT模块的安全。
究竟有哪些因素会影响乃至危及IGBT模块的安全呢？
1、电压因素：
（1）、IGBT模块的供电电压过高时，将超出其安全工作范围，导致其击穿损坏；
（2）、供电电压过低时，使负载能力不足，运行电流加大，运行电机易产生堵转现象，危及IGBT模块的安全；
（3）、供电电压波动，如直流回路滤波（储能）电容的失容等，会引起浪涌电流及尖峰电压的产生，对IGBT模块的安全运行产生威胁；
（4）、IGBT的控制电压——驱动电压低落时，会导致IGBT的欠激励，导通内阻变大，功耗与温度上升，易于损坏IGBT模块。
2、电流因素：
（1）、过流，在轻、中度过流状态，为反时限保护区域；
（2）、严重过流或短路状态，无延时速断保护；
3、温度因素：
（1）、轻度温升，采到强制风冷等手段；
（2）、温度上升到一定幅值时，停机保护；
4、其它因素：
（1）、驱动电路的异常，如负截止负压控制回路的中断等，会使IGBT受误触通而损坏；
（2）、控制电路、检测电路本身异常，如检测电路的基准电压飘移，导致保护动作起控点变化，起不到应有的保护作用。
相对于以上影响或危及IGBT模块的因素，则衍生了下述种类的保护电路。
1、电压检测电路：
（1）、直流回路电压检测电路，用电阻分压网络直接对直流530V电压采样，或从开关电源次级整流电路间接对直流530V进行采样，由后续电路处理成模拟信号和数字开关量信号。
其中模拟量信号用于直流回路的电压显示，输出控制等，而开关量信号用于故障报警、停机保护等；
（2）、有的机型对三相交流输入电压进行检测，借以判断IGBT的供电状态，异常时停机保护；
（3）、对驱动供电电压进行监测，常由驱动IC的内部保护电路执行此任务，预防IGBT出现欠激励现象；
（4）、对充电接触器的触点状态进行检测，实际为直流回路电压的辅助检测。
2、电流检测电路：
（1）、IGBT保护电路，检测IGBT在导通期间的管压降，判断IGBT是否处于过流、短路状态，实施软关断与停机保护措施；
（2）、对三相输出电流进行采样，据过流程度不同，采取不同的保护手段，如降低运行频率、延时停机保护等。
（3）在逆变模块供电回路串接快熔保险管，实现对逆变模块的短路保护，对快熔管状态的检测；
（4）、个别机型还对直流母线的电流进行采样，异常时采取保护动作；
（5）、个别机型对输出电压/频率进行采样，实施对IGBT的保护。
3、温度检测电路：
（1）、用温度传感器检测IGBT模块的温度；
（2）、用温度传感器检测IGBT模块的温度，同时检测散热风扇的工作状态。
除了对IGBT的相关保护外，对其它元器件不需要保护吗？有无相关的故障检测电路呢？
对整流模块的保护，有的机型提供了用温度传感器形式的超温保护。
有的没有。
有的机型在供电方面，提供了对CPU电路、控制电路的检测和保护，如检测负载电压的高低，在供电异常时，实施停机保护，并报出故障代码；
CPU本身（配合软件）也有一个供电检测，超出一定范围后，报出相关故障。
故障检测电路的故障表现为两个方面：
1、保护功能失效，相关电路故障或变频器工作状态异常时，不能起到正常的保护作用；
2、电路本身故障，在所保护电路（元件）为正常状态时，误报电路（元件）故障，变频器不能投入正常工作。
这就如同“谎报军情”一样，会误导我们的故障判断呀。
故障信号的存在，会使CPU封锁六路驱动脉冲信号的输出，使我们无法检测驱动电路和逆变模块的正常。
故障信号的存在，还可能使CPU 做出非常“另类”的举动来。
如OC故障信号的存在，使操作面板的所有操作均被拒绝，好像进入了程序死循环一样，会使人误认为CPU 故障，而忽视了对驱动电路及逆变输出电路的检查。
而实质上是CPU采取的一个防范措施——防止因操作造成进一步严重故障的发生！
还有一种情况：故障检测电路本身并无故障，但在检修过程中，我们常将CPU主板、电源/驱动板与主电路脱开，单独上电检修，因形不成故障检测电路的检测条件，常使故障检测电路报出相关故障，CPU封锁六路脉冲信号的输出，给检修带来很大的不便。
检修线路板故障之前，经常要做的第一项工作，即是采取相应手段，人为提供相关故障检测电路的“正常检测条件”，令CPU判断“整机工作状态正常”，可以根据起、停操作，输出正常的六路驱动脉冲信号，以利于检修工作的开展。
故障检测与保护电路，本身的故障率是较低的，但在检修过程中，即使故障检测与保护电路状态是完好的，我们仍需要对大部分检测电路动一下“手脚”，屏蔽其检测与报警功能。
因而要在电路原理上吃透，知道在什么地方动手脚才能有效，才能让故障检测与保护电路听话，根据维修需要，作出相应的动作。
摸对了故障检测电路的“脾性”，故障检测与保护电路，确实能“听”维修人员的话。
在逆变回路的供电——直流母线回路中串接熔断器，是最为直接的保护方式之一。
只要运行电流一旦超过某一保护阀值，保险管熔断，即保护了IGBT的安全。
但保险管的熔断值往往要留有一定的余地，负载电路出现的正常情况下的随机性过载，靠快熔保险管来完成这种保护任务，显然是不现实的。
快熔保险管所起到的作用，是在严重过流故障状态下熔断，从而中断对逆变电路的供电，避免了故障的进一步扩大。
由电流互感器检测三相输出电流信号，由运算电路（和数字电路）处理成模拟和开关量信号，再输入到CPU，进行运行电流显示，和根据过载等级不同，进行相关如降低运行频率、报警延时停机、直接停机保护等不同的控制。
在危及IGBT安全的异常过载情况下，因传输电路的R、C延时效应，再加上软件程序运行时间，CPU很难在μs级时间内作出快速反应，对IGBT起到应有的保护。
因而对IGBT 最直接和有效的保护任务，落在驱动电路的IGBT保护电路——IGBT管压降检测电路的身上。
驱动电路与IGBT在电气上有直接连结的关系，在检测到IGBT的故障状态时，一边对IGBT采取软关断措施，一边将OC故障信号送入CPU，在CPU实施保护动作之前，已经先行实施了对IGBT的关断动作。
因而驱动电路起到了IGBT模块“贴身”警卫的作用。