变频器功率单元基本原理及常见故障分
变频器常见故障及分析
变频器常见故障及分析变频器是一种能够控制电动机转速和扭矩的电力调节设备，它通过改变电源的频率和电压来控制电机的转速和扭矩。
在工业生产中，变频器被广泛应用于各种设备和机械中，如风机、水泵、输送机等。
由于工作环境的特殊性和设备长时间运行的原因，变频器在使用过程中偶尔会出现故障，如果不能及时发现和处理，可能会对生产造成影响。
了解变频器的常见故障及分析方法对于工程师和操作人员来说非常重要。
一、变频器常见故障一：过载故障变频器在工作过程中，如果超出了其额定工作电流范围，就会发生过载故障。
这可能是由于设备负载过大、传动装置出现故障或变频器本身故障引起的。
分析方法：1. 检查设备负载是否过大，确认设备运行参数是否符合变频器额定参数，如果不符，需要调整设备运行参数；2. 检查传动装置是否正常，如皮带是否过紧、轴承是否有损坏等；3. 检查变频器自身散热系统是否正常，是否有风扇堵塞或变频器表面灰尘积累等。
分析方法：1. 检查供电系统是否正常，如变压器是否有故障、电网电压是否稳定等；2. 检查变频器输入端是否接地良好，是否存在绝缘故障，导致电压过高；3. 检查变频器内部是否存在故障，如电压传感器是否损坏、电路板是否烧坏等。
变频器在工作过程中，如果出现瞬时过载，可能会引起变频器报警，停机保护。
分析方法：1. 检查设备启动时的负载情况，如启动过程中负载突然增加，可能导致变频器过载；2. 检查设备启动参数设置是否合理，是否需要对加速时间、动作时间等参数进行调整；3. 检查变频器的响应速度，是否能够适应负载瞬变的要求。
变频器在工作过程中，如果输入电网电压存在严重的不平衡，会导致变频器报警。
总结：通过对变频器常见故障的分析，我们可以发现，变频器故障的原因可能来自于设备本身、供电系统、环境条件等方面。
对于变频器的故障分析，需要综合考虑各个方面的因素，及时发现问题并解决，以确保设备的正常运行。
定期对变频器进行检查和维护，也是预防故障发生的重要措施。
变频器常见故障及分析
变频器常见故障及分析
变频器是将电网交流电转换为可调节频率和电压的直流电用于驱动异步电动机的设备。
由于其复杂的工作原理和高频高压的特点，变频器在使用过程中可能会出现各种故障。
本
文将介绍变频器常见的故障类型和分析方法。
1. 过载故障
过载是指电机承受的功率超过了其额定功率，导致电机无法正常运行。
造成过载的原
因有很多，比如电机负载加大、变频器输出电压波形畸变等。
在遇到过载故障时，需要检
查负载情况和变频器输出电压波形，找出原因并采取相应的措施。
2. 过热故障
过热是指变频器温度超过了正常范围，可能会导致变频器损坏或无法正常工作。
过热
故障的原因有很多，比如风扇故障、散热器堵塞、变频器放置位置不当等。
在遇到过热故
障时，需要检查风扇、散热器和变频器的放置位置，确保良好的散热环境。
3. 电网故障
电网故障是指变频器无法与电网正常连接，无法获得稳定的电源。
电网故障的原因有
很多，比如电网电压波动、电网频率偏离等。
在遇到电网故障时，需要检查电网电压和频率，确保与变频器的连接正常。
5. 控制故障
控制故障是指变频器无法实现预期的控制效果。
控制故障的原因有很多，比如控制程
序错误、控制信号传输故障等。
在遇到控制故障时，需要检查控制程序和控制信号传输，
确保控制正常。
变频器在使用过程中可能会出现各种故障，需要根据具体情况采取相应的分析方法和
解决措施。
在发生故障时，最好请专业人士进行维修，避免造成更大的损失。
高压变频器功率单元故障维修与预防
高压变频器功率单元故障维修与预防摘要：对单元串联式高压变频器在使用中常会出现的熔断器故障、光纤故障、过电压故障等轻故障进行了简要的分析并提出了对应的现场处理方法。
结合在现场的维修经验，对高压变频器功率单元常见硬件故障的维修方法、注意事项等做了详细的叙述。
通过对高压变频器功率单元的预防性维修，每年可以节省十余万元的返厂维修费用，取得了较好的经济效益。
关键词：高压变频器功率单元常见故障分析与维修1.高压变频器使用概况在能源日益紧张的今天，交流调速技术作为节约能源的一种重要手段，受到世界各国的重视。
变压变频控制可以平滑变速，调速范围广，效率高，功率因数高，还能降低启动冲击电流，获得较高的起动转矩，负载减速时可实现能量回馈的再生制动，使电动机快速逆转，并具有软启动、软停止，简单可编程，易构成自控系统。
它为提高产品质量和产量，节约能源、降低消耗，提高企业经济效益提供了重要的新手段。
变频器是将通用电源转换成电压可变，频率可变的适合交流异步电机调速需求的变换装置。
变频器是变频调速系统最为重要的设备。
对变频原理进行分析，异步电动机旋转磁场的转速为：n．=60fi/p，式中n1为同步转速r/min，fi为电源频率Hz，p为磁极对。
异步电动机输出轴的转速为：n=n1(l-s)=60f1(l-s )/p，式中s为异步电动机的转差率，s=（n1-2）/n1。
由此公式可看出：在保证转差率s和磁极对数p不变时，转速n与电源频率成正比，通过改变异步电动机的供电频率，就能改变电机的转速，从而实现调速。
高压变频器美中不足的是由于受大功率开关元件IGBT的耐压这一主要技术参数的影响，还无法实现直接逆变，所以现用高压变频器多采用了单元串联脉宽调制叠波升压输出，功率单元就是单元串联式高压变频器的核心部件，也是承受高电压大电流冲击的部件，是该类型变频器的主要易损件之一。
我公司在线使用西门子、利德华福、广州智光电气等厂家高压变频器多达120台，提高了生产的安全性、经济性、可靠性，但在长期使用过程中功率单元随内部原件老化，故障逐年增多，因此需要对可能发生的部件进行预防性维护以避免意外停机的发生，将会极大减少因设备故障影响生产的时间，有利于保障设备安全运行，对公司经济效益产生积极的影响。
高压变频器功率单元常见故障分析与维修
高压变频器功率单元常见故障分析与维修发表时间：2019-01-23T10:10:28.597Z 来源：《河南电力》2018年16期作者：关敬哲[导读] 高压变频器调速范围宽、调速精度高，起、制动平稳、可实现无级调速的优点，广泛应用于工业生产中。
文章笔者结合在现场的维修经验，对高压变频器功率单元常见硬件故障的维修方法、注意事项等做了详细的叙述。
关敬哲（同方威视技术股份有限公司北京 101500）摘要：高压变频器调速范围宽、调速精度高，起、制动平稳、可实现无级调速的优点，广泛应用于工业生产中。
文章笔者结合在现场的维修经验，对高压变频器功率单元常见硬件故障的维修方法、注意事项等做了详细的叙述。
关键词：高压变频器；功率单元；常见故障；维修1引言随着我国社会经济的高速发展，高压变频器在我国水泥、矿山、石化、电力等相关行业有了大量的应用，其所实现的软启动节能、变频节能等相关功能，有力提升和促进了电力生产节能降耗活动的能力和水平。
对于发电厂来说，耗能设备主要包括风机、泵等，这些设备的耗电量占比过去一直高达70%以上，非常需要高压变频器来进行优化和提升。
2高压变频器功率单元的技术原理高压功率单元主要由整流桥，电解电容，均压电阻，IGBT模块，旁路，温度继电器，单元控制板，驱动板组成。
①整流桥由二极管三相全桥进行不控全波整流，其作用是将移相变压器副边绕组输出的690V交流电转变成980V的直流电。
②电解电容具有滤波和储能的作用。
从移相变压器副边绕组输出的交流电是一个畸波电流，只有通过电解电容对其进行平滑滤波之后，才会得到较好的直流波形。
③均压电阻是为了保证同一功率单元内电解电容分压一致，通常在每一个电解电容的两端都并联一个均压电阻。
④IGBT模块作为大功率电子器件，其具有工作频率高、驱动功率小、开关能耗小等优点。
在一个功率单元里有两个IGBT模块，他们共同组成功率模块的逆变电路。
控制系统通过对两只IGBT模块开关时间的控制，来达到改变功率单元输出频率的目的，也是它将980V的直流电转成0-690V的交流电。
引风机变频器功率单元故障原因
引风机变频器功率单元故障原因
引风机变频器功率单元故障原因可能有以下几点：
1.控制器与功率单元通信故障：通信故障可能导致控制器无法正常控制功率单元，从而引发各种问题。
这类故障原因可能包括光纤连接不良、控制器或功率单元的硬件故障等。
2.IGBT模块故障：作为变频器的核心部件，IGBT模块承担着电压、电流转换的重要任务。
若模块发生故障，如短路、开路等，会影响到变频器的正常运行。
3.直流母线滤波电容故障：滤波电容老化、容量减小或损坏会导致直流母线电压波动，进而影响功率单元的稳定运行。
4.单元旁路故障：旁路故障会影响到变频器的正常运行，可能导致电机无法正常启动或运行。
此类故障原因可能包括旁路接触器故障、接触器控制线路故障等。
5.驱动保护故障：驱动保护故障可能是由于单元内部可控硅（IGBT）等重要器件损坏引起的。
这类故障会导致单元无法正常工作，甚至可能对整个系统造成影响。
6.过温保护故障：过温保护故障是由于单元内部温度过高引发的。
可能原因包括变频器散热不良、风扇故障、单元内部故障短路等。
7.电源模块故障：电源模块故障会导致单元控制24V电压故障，进而影响单元的正常运行。
原因可能包括隔离变压器故障、电源模块故障等。
8.单元过压/欠压保护故障：过压/欠压保护故障可能是由于外供
高压过高或过低、减速过快等原因引起的。
此外，单元内部充电回路故障也可能导致此类故障。
要解决引风机变频器功率单元故障，需要对上述可能原因进行逐一排查，找出具体故障原因并采取相应措施进行修复或更换故障部件。
同时，定期对变频器进行维护和检查，以避免类似故障的再次发生。
变频器常见的十大故障现象和故障分析
变频器常见的十大故障现象和故障分析变频器是电力电子设备，用于调节交流电动机的转速和转矩。
由于其复杂的结构和工作原理，变频器在长时间运行中有时会出现各种故障。
下面是变频器常见的十大故障现象和故障分析。
1.变频器启动失败故障分析：可能是电源电压不稳定、电源线路松动、主电路元件损坏等原因导致的。
解决方法是检查电源电压是否符合要求，检查电源线路和主电路元件，及时更换损坏的元件。
2.变频器输出电压波动大故障分析：可能是控制板电源电压不稳定、控制板微调电位器设置不正确、输出电感线圈故障等原因导致的。
解决方法是检查控制板电源电压是否稳定，调整微调电位器，更换损坏的电感线圈。
3.变频器频率不稳定故障分析：可能是控制信号干扰、控制电路故障、传感器故障等原因导致的。
解决方法是消除控制信号干扰，检查控制电路和传感器，并及时更换故障部件。
4.变频器过热故障分析：可能是通风不良、负载过重、变频器散热器故障等原因导致的。
解决方法是改善通风条件，减少负载或增加散热措施，修复散热器故障。
5.变频器输出电流过大故障分析：可能是负载过重、变频器输出电容故障、主电路元件损坏等原因导致的。
解决方法是减少负载，更换损坏的输出电容和主电路元件。
6.变频器频率丢失故障分析：可能是控制信号干扰、控制板电源问题、控制板故障等原因导致的。
解决方法是消除干扰，检查电源和控制板，修复或更换故障部件。
7.变频器电机无法启动故障分析：可能是电源电压不足、控制信号传输故障、电机故障等原因导致的。
解决方法是检查电源电压，检查控制信号传输线路，检修电机或更换故障部件。
8.变频器运行不稳定故障分析：可能是传感器故障、控制电路故障、控制信号不稳定等原因导致的。
解决方法是检查传感器，检查控制电路，稳定控制信号。
9.变频器显示屏无法正常显示故障分析：可能是显示屏背光灯故障、控制板显示模块故障等原因导致的。
解决方法是检查显示屏背光灯，更换控制板显示模块。
10.变频器报警故障分析：可能是过流、过压、过热等保护功能触发导致的。
变频器常见故障及处理
变频器常见故障及处理一、故障分类（一）轻故障1、定义：不影响变频器运行的故障。
2、轻故障出现时变频器的处理（1）轻故障发生时，变频器给出间歇的“音响报警”和间断的“故障指示”。
报警状态下，如果操作人员发出“报警解除”指令，则系统撤消“音响报警”信号。
（2）对于轻故障的发生，变频器不作记忆锁存处理。
故障存在时报警，如果故障自行消失，则报警自动取消。
（3）需要提醒操作人员注意的是，虽然轻故障不会立即导致停机，但也应及时采取处理措施，以免演变为重故障。
如UPS输入掉电，必须马上处理。
3、轻故障汇总（1）单元旁路（以下情况，功率单元可以旁路运行：功率单元输入缺相、功率单元过热、功率单元直流母线欠压、功率单元驱动故障、功率单元电源故障；）；（2）控制电源掉电；（3）变压器轻度过热130℃；（4）在高压就绪的情况下，风机故障；（5）电机120％过载；（6）DCS模拟给定掉线；（7）环境温度高于40℃（8）运行中柜门打开（可设定为重故障）（二）重故障1、定义：出现后变频器立即停机，并切断输入侧高压电的故障。
2、重故障出现时变频器的处理（1）重故障发生时，变频器给出连续的“音响报警”、“高压急切”以及“紧急停机”指令。
操作人员可以用“报警解除”按钮清除报警的音响信号，但变频器保持“高压急切”以及“紧急停机”指令。
（2）重故障发生后，系统作记忆处理。
故障一旦发生，变频器报警并自动跳闸停机。
如果故障自行消失，“高压急切”以及“紧急停机”等指令也都一直保持，故障原因被记录。
只有故障彻底排除，并且用“系统复位”按钮将系统复位后才能重新开机。
3、重故障汇总（1）变压器严重过热140℃；（2）电机150％过流；（3）系统故障（以下情况，可以引起系统故障：主控箱电路板故障、旁路级数超过设定值、功率单元直流母线过压、功率单元光纤故障）。
二、变频器保护定值1、过载保护：电机额定电流的120％，每十分钟允许1分钟（反时限特性），超过则保护停机。
变频器的原理及常见故障类型
变频器的原理及常见故障类型变频器又称为变频调速器，是一种用来调控电动机转向速度和转矩的调速装置。
它采用了电力电子技术，通过改变电机的供电频率，实现对电机输出转矩和转速的调节。
变频器的原理包括整流、逆变和PWM调制，其常见故障类型包括过温、过流、过载和短路等。
首先，变频器的原理主要分为三个部分：整流、逆变和PWM调制。
整流部分将交流电转换为直流电，并通过滤波电路平滑输出；逆变部分将直流电转换为交流电，供给电动机；PWM调制则通过对逆变器输出的交流电进行脉宽调制，调整电机的频率和幅值，从而实现电机的调速控制。
常见的变频器故障类型有如下几种：1.过温故障：当变频器工作时间较长或负载较重时，电子元件会产生过多的热量，超过其允许的温度范围，从而引发过温故障。
过温故障可能导致变频器停机保护，需要检查散热器、风扇、温度传感器等元件是否正常工作，以及电子元件是否烧坏。
2.过流故障：当电动机的负载超过变频器的额定工作范围时，电流会超过变频器的额定电流，从而产生过流故障，可能导致变频器过载保护。
检查故障出现时的电流大小，判断是否超过了变频器的额定电流。
如果是，则需要检查电机负载是否过大，是否存在堵塞或故障，以及变频器是否合理调整。
3.过载故障：当电动机的输出扭矩超过变频器的额定扭矩时，就会产生过载故障，可能导致变频器停机保护。
需要检查电机负载是否过大，是否存在堵塞或故障，以及变频器的额定扭矩是否满足当前工况。
4.短路故障：当变频器的输出电路发生短路时，会引发短路故障，可能导致变频器停机保护。
需要检查输出电路是否有明显的短路现象，如导线是否断开、电机是否接地或短路等。
此外，变频器还可能出现其他类型的故障，如开关失灵、控制板故障、输入电压过低或过高等。
在检修和维护过程中，需要根据具体的故障类型和原因，采取相应的措施进行修复或更换相关元件。
总的来说，变频器的原理是通过改变电机的供电频率，实现对电机输出转矩和转速的调节，其常见故障类型包括过温、过流、过载和短路等。
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功率单元基本原理及常见故障分析
第一部分 功率单元基础知识及基本原理
一、功率单元基础知识
1．什么是功率单元
功率单元是使用功率电力电子器件进行整流、滤波、逆变的高压变频器部件。
功率单元是构成高压变频器主回路的主要部分。
2．我公司功率单元的型号定义
PC ×××
罗马数字： IGBT 的额定电流值
功率单元（英文Power Cell 的简写 ）
例如：PC100表示配置IGBT 额定电流为100A 的功率单元。
3. 功率单元上主要电力电子器件简介
1）整流桥
其作用是整流（将交流变成直流）。
我公司使用的整流桥内部封装形式有以下两种，图1所示的封装内部有6只整流二极管，用在功率单元的三相输入端；图2所示的封装内部有2只整流二极管，用在功率单元的三相输入端以及旁通回路中。
目前我公司使用的整流桥品牌有： Semikron 、Eupec ；
使用的整流桥电压等级有：1400V 、1800V ；
例如：SKD62/18、SKKD260/14。
2）可控硅
图2 封装2只整流二极管的整流桥模块 图1 封装6只整流二极管的整流桥模块
可控硅使用在充电电路和旁通回路上，均起“开关”作用。
我公司使用的可控硅内部封装形式如图3所示：
目前我公司使用的可控硅品牌有：Semikron ；
使用的可控硅电压等级有：1400V 、1800V ；
例如：SKKH57/18E 、SKKT210/14E 。
3）电解电容
其作用是对整流桥整流后的直流进行滤波。
目前我公司使用的电解电容品牌有：NICHICON （日本）、BHC （英国）、CDE （美国）。
使用的电压等级有： 400V 。
使用的容量有3300uF 、6800uF 、10000uF 。
4) IGBT
其作用是逆变（将直流变为交流）。
我公司目前使用的IGBT 大部分为“双管”（内部封装了两组IGBT 模块），内部封装示意图如图4所示：
目前我公司使用的IGBT 品牌有：Eupec 、Semikron ；
使用的IGBT 电压等级有：1200V 、1700V ；
使用的IGBT 电流等级有：75A 、100A 、150A 、200A 、300A 、400A 等；
例如：BSM100GB170DLC 、FF400R12KE3。
二、功率单元拓扑结构
1．主回路拓扑结构
如图5所示。
图4 IGBT 模块封装示意图
图3 可控硅模块
2、旁通回路拓扑结构如图6所示。
3、IGBT主回路旁通技术如图7所示：图6 旁通回路拓扑结构图
图5 功率单元主回路拓扑结构图
三、功率单元板件介绍
1．单元电源板
板件作用：
从功率单元直流母线上取电，输出24V直流电源供单元控制板使用。
板件接口：
输入接口：接功率单元正、负直流母线
输出接口：24VDC输出，接单元控制板
2．单元控制板
板件作用：
1)接收主控系统信号，给驱动板提供控制信号；
2)进行实时故障监测，向主控系统上报故障信息；
3)给单元驱动板供电。
板件接口：
1)光纤接口：与主控系统进行通信；
2)24V电源输入接口：与电源板连接；
3)驱动信号（Top1、Top2、/Lock）接口：与驱动板连接；
4)15V电源输出接口：与驱动板连接，为驱动板供电；
5)过压、欠压检测接口：与单元正负母线连接；
6)缺相检测接口：接熔断器辅助开关；
7)过热检测接口：接温度检测开关；
8)上电可控硅驱动信号接口：接上电可控硅门极；
9)旁通可控硅驱动信号接口：接旁通可控硅门极；
10)旁通OK信号检测接口：接旁通OK板。
3．单元驱动板
板件作用：
接收单元控制板的控制信号，为单元上的四路IGBT提供驱动信号，同时对驱动故障进行监测，上报单元控制板。
板件接口：
1)15V电源输入接口：接单元控制板；
2)输入信号（Top1、Top2、/Lock）：接单元控制板；
3)输出信号（ERRout）：接单元控制板；
4)输出信号（TOP1、BOT1、TOP2、BOT2路IGBT驱动信号）：分别接TOP1 、BOT1、TOP2、
BOT2路IGBT的C、G、E极。
4．旁通OK板
板件作用：
在单元控制板发出旁通信号以后，对旁通回路进行检测，检测信号输入单元控制板。
板件接口：
输入接口：接旁通可控硅A、K极；
输出接口：接单元控制板。
第二部分功率单元常见故障分析
现对功率单元部分的主要故障及其对策介绍如下：
一、单元驱动故障
（一）检测目的
防止单元在驱动电路有故障、IGBT有故障、外部短路或过流状态下工作，造成故障进一步扩大。
（二）故障原因及对策
★原因1：单元输出过流或单元外部出现短路情况。
对策：查看负载有无故障，参数设置是否合理。
★原因2：IGBT损坏。
对策：检查IGBT，更换损坏的器件。
★原因3：IGBT与单元驱动板之间的接线错误或者松动。
对策：检查接线，确保接线正确无误，牢固可靠。
★原因4：单元驱动板上的输入电源电压低于12V。
对策：检查测试单元控制板上的电源输出，做相应处理。
二、单元通信故障（下行通信故障）
（一）检测目的
当单元与主控之间不能正常进行通讯时，进行停机处理。
（二）故障原因及对策
★原因1：单元电源板故障导致无输出或输出电压低于22V。
对策：更换单元电源板。
★原因2：输入端熔断器全部损坏造成单元母线上没电。
对策：更换输入端熔断器。
★原因3：输入端整流桥损坏造成单元母线上没电。
对策：更换输入端整流桥。
★原因4：充电电阻损坏造成单元母线上没电，在系统上电时报单元通信故障。
对策：更换充电电阻。
★原因5：光纤传输故障。
对策：检查光纤，确保连接正确可靠，没有沾污，若损坏需更换新的光纤。
三、直流母线过压
（一）检测目的
防止功率单元直流母线上电压过高，造成元器件损坏。
（二）故障原因及对策
★原因1：电网电压过高，超出过压报警点。
对策：监视电网，确保电网的电压波动范围不超过报警点。
★原因2：降速过程中参数设置不合理。
对策：重新设置参数。
★原因3：负载侧有故障。
对策：检查负载，确认负载正常。
四、直流母线欠压
（一）检测目的
防止功率单元直流母线上电压过低，系统不能正常工作。
（二）故障原因及对策
★原因1：电网电压过低，出现暂降，低于欠压报警点。
对策：监视电网，确保电网的电压波动范围不低于报警点。
五、单元输入缺相
（一）检测目的
防止功率单元长期在缺相状态工作，导致对应位置的移相变压器次级绕组发热而损坏。
（二）故障原因及对策
★原因1：单元输出过流导致输入电流超过熔断器的正常工作值而熔断。
对策：查看负载有无故障，参数设置是否合理。
六、单元过热
（一）检测目的
防止IGBT的温度过高而损坏。
（二）故障原因及对策
★原因1：故障单元对应位置的滤网堵塞造成通风不畅，散热能力不够，从而使IGBT 的温度逐渐上升直到报过热故障。
对策：更换或清洗滤网。
★原因2：单元柜上的风机故障，影响功率单元的散热，从而使IGBT的温度逐渐上升直到报过热故障。
对策：检查维修风机。
★原因3：温度开关上的输出信号线与单元控制板的连接端子松动，或未插好。
对策：检查并确认连接稳固。