變頻器的常見故障及處理方法

通用型變頻器主電路

目前市場上國產變頻器主要以低壓通用型變頻器為主，為下文敘述方便，現簡要介紹通用型變頻器的主電路結構，從變頻器結構上分有交-交變頻器與交-直-交變頻器，從變頻性質分主要電壓源型變頻器與電流源型變頻器，目前國內生產的變頻器主要以電壓源型交-直-交變頻器為主。

其主電路主要由整流電路、濾波電路、逆變電路及制動單元等幾部分構成，其中IGBT(絕緣柵雙極晶體管)構成了變頻器主要硬件，各部分電路功能簡述如下:

1.整流電路

由VD1~VD6組成三相橋式全波整流電路將三相交流電整流成直流電。

2.濾波電路

整流電路輸出的直流電壓為脈動的直流電壓，因而需濾波電路濾去電壓波紋，同時它還在整流電路與逆變電路起到儲能作用。

3.逆變電路

由開關管V1~V6構成逆變電路將直流電壓逆變成三相頻率、電壓可調的交流電以驅動三相電動機，是變頻器實現變頻的關鍵環節。

4.限流電路

由限流電阻R及開關K構成，由于上電瞬間濾波電容端電壓為零，上電瞬間電容充電電流較大，過大的電流可能損壞整流電路，為保護整流電路在變頻器上電瞬間限流電阻串聯到直流回路中，當電容充電到一定時間后通過開關K將電阻短路。

5.制動電路

由制動電阻RB及開關管VB構成，主要作用是用于消耗電動機反饋回來的能量，避免過高的泵升電壓損壞變頻器。

通用型G/P系列變頻器根據功率等級的不同，所選用的IGBT主要有歐派克、三菱、東芝等不同品牌，變頻器功率在18.5kW以下的機型主電路主要采用集整流、逆變、制動電路和溫度檢測為一體的七單元模塊構成，22kW及以上的機型采用整流模塊和三路兩單元逆變模塊構成。

變頻器常見故障及處理方法

隨著應用的不斷推廣，方便用戶使用，現將變頻器在使用中常出現的故障現象及處理方法例舉如下:

(1)故障P.OFF

變頻器上電顯示P.OFF延時1~2s后顯示0，表示變頻器處于待機狀態。在應用中若出現變頻器上電后一直顯示P.OFF而不跳0現象，主要原因有輸入電壓過低、輸入電源缺相及變頻器電壓檢測電路故障，處理時應先測量電源三相輸入電壓，R、S、T端子正常電壓為三相380V，如果輸入電壓低于320V或輸入電源缺相，則應排除外部電源故障。如果輸入電源正常可判斷為變頻器內部電壓檢測電路或缺相保護故障，對于G1/P1系列90kW及以上機型變頻器，故障原因主要為內部缺相檢測電路異常，缺相檢測電路由兩個單相380V/18.5V變壓器及整流電路構成，故障原因大多為檢測變壓器故障，處理時可測量變壓器的輸出電壓是否正常。

(2)故障ER08

變頻器出現ER08故障代碼表示變頻器處于欠壓故障狀態。主要原因有輸入電源過低或缺相、變頻器內部電壓檢測電路異常、變頻器主電路異常。通用變頻器電壓輸入范圍在320V~460V，在實際應用中變頻器滿載運行時,當輸入電壓低于340V時可能會出現欠壓保護，這時應提高電網輸入電壓或變頻器降額使用;若輸入電壓正常,變頻器在運行中出現ER08故障，則可判斷為變頻器內部故障，如圖1示可能為主回路中KS接觸器跳開，使限流電阻在變頻器運行時串聯到主回路中，這時若變頻器帶負載運行便會出現ER08故障，這時可排除是否為接觸器損壞或接觸器控制電路異常;若變頻器主回路正常，出現ER08報警的原因大多為電壓檢測電路故障，一般變頻器的電壓檢測電路為開關電源的一組輸出，經過取樣、比較電路后給CPU處理器，當超過設定值時，CPU根據比較信號輸出故障封鎖信號，封鎖IGBT，同時顯示故障代碼。

(3)故障ER02/ER05

故障代碼ER02/ER05表示變頻器在減速中出現過流或過壓故障，主要原因為減速時間過短、負載回饋能量過大未能及時被釋放。若電機驅動慣性較大的負載時，當變頻器頻率(即電機的同步轉速)下降時電機的實際轉速可能大于同步轉速，這時電機處于發電狀態，此部分能量將通過變頻器的逆變電路返回到直流回路，從而使變頻器出現過壓或過流保護。現場處理時在不影響生產工藝的情況下可延長變頻器的減速時間，若負載慣性較大，又要求在一定時間內停機時，則要加裝外部制動電阻和制動單元，G2/P2系列變頻器22kW以下的機型均內置制動單元,只需加外部制動電阻即可，電阻選配可根據產品說明中標準選用，對于功率22kW以上的機型則要求外加制動單元和制動電阻。

ER02/ER05故障一般只在變頻器減速停機過程中才會出現，如果變頻器在其它運行狀態下出現該故障，則可能是變頻器內部的開關電源部分，如電壓檢測電路或電流檢測電路異常而引起的。

(4)故障ER17

代碼ER17表示電流檢測故障，通用變頻器電流檢測一般采用電流傳感器，通過檢測變頻器兩相輸出電流來實現變頻器運行電流的檢測、顯示及保護功能，輸出電流經電流傳感器(如圖2示中H1、H2為電流傳感器)輸出線性電壓信號，經放大比較電路輸送給CPU處理器，CPU處理器根據不同信號判斷變頻器是否處于過電流狀態，如果輸出電流超過保護值，則故障封鎖保護電路動作，封鎖IGBT脈沖信號，實現保護功能。

變頻器出現ER17故障主要原因為電流傳感器故障或電流檢測放大比較電路異常，前者可通過更換傳感器解決，后者大多為相關電流檢測IC電路或IC芯片工作電源異常，可通過更換相關IC或維修相關電源解決。

(5)故障ER15

代碼ER15表示逆變模塊IPM、IGBT故障，主要原因為輸出對地短路、變頻器至電機的電纜線過長(超過50m)、逆變模塊或其保護電路故障。現場處理時先拆去電機線,測量變頻器逆變模塊，觀察輸出是否存在短路，同時檢查電機是否對地短路及電機線是否超過允許范圍，如上述均正常，則可能為變頻器內部IGBT模塊驅動或保護電路異常。一般IGBT過流保護是通過檢測IGBT導通時的管壓降動作的。

當IGBT正常導通時其飽和壓降很低，當IGBT過流時管壓降VCE會隨著短路電流的增加而增大，增大到一定值時,檢測二極管DB將反向導通，此時反向電流信號經IGBT驅動保護電路送給CPU處理器，CPU封鎖IGBT輸出,以達到保護作用。如果檢測二極管DB損壞，則變頻器會出現ER15故障，現場處理時可更換檢測二極管以排除故障。

(6)故障ER11

ER11故障表示變頻器過熱，可能的原因主要有:風道阻塞、環境溫度過高、散熱風扇損壞不轉及溫度檢測電路異常。現場處理時先判斷變頻器是否確實存在溫度過高情況，如果溫度過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ER11報警，則故障原因為溫度檢測電路故障。康沃22kW以下機型采用的七單元逆變模塊，內部集成有溫度元件，如果模塊內此部分電路故障也會出現ER11報警，另一方面當溫度檢測運算電路異常時也會出現同樣故障現象。