過電壓故障分析

1.輸入電壓高

輸入電壓高形成的過電壓主要原因是三相電源故障或夏天雷擊過電壓。

變頻器廠家在變頻器設(shè)計時，因為不同的設(shè)計理念，有的對雷電反應(yīng)靈敏度高，有的對雷電反應(yīng)靈敏度低。對雷電反應(yīng)靈敏度高的表現(xiàn)為在雷雨天氣跳閘較頻繁，影響正常生產(chǎn)；對雷電反應(yīng)靈敏度低的則在一般雷雨天氣不跳閘，對生產(chǎn)影響小，但會遭到雷擊損壞。

解決雷擊的方法可以在三相輸入端安裝避雷器或壓敏電阻。避雷器或壓敏電阻的電壓等級為250V，安裝在三條相線和接地端之間。下圖是連接圖。

2.電動機(jī)回饋電能變頻器過電壓

電動機(jī)在工作中，如果出現(xiàn)了負(fù)負(fù)載，負(fù)載拉著電動機(jī)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于了定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，電動機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，向變頻器回饋電能。

電能回饋如下圖所示，電動機(jī)發(fā)出的三相交流電通過二極管VD7～VD12整流，加在直流母線上，使直流母線電壓升高，當(dāng)直流母線電壓上升到760V以上，制動單元VTB導(dǎo)通，回饋電流通過制動電阻RB放電，將回饋電能消耗掉。因為電動機(jī)產(chǎn)生的回饋電能被制動電阻所消耗，電動機(jī)得到制動力矩而制動。

如果變頻器沒有加裝制動電阻，當(dāng)出現(xiàn)了回饋電能，會造成變頻器過電壓跳閘；變頻器加裝了制動電阻，因為制動電阻的制動能力不夠，變頻器也會過電壓跳閘。

變頻器在工作中報過電壓的幾種現(xiàn)象：

①變頻器停機(jī)時，設(shè)置了頻率下降時間，因電動機(jī)的慣性大，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于其定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，電動機(jī)產(chǎn)生回饋電能，變頻器過電壓跳閘。如風(fēng)機(jī)停機(jī)時過電壓跳閘。

②變頻器閉環(huán)自動控制，如PID控制，矢量控制等，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由控制信號自動控制，當(dāng)控制信號下降太快，電動機(jī)出現(xiàn)回饋現(xiàn)象，變頻器過電壓跳閘。

③變頻器在工作中，因為負(fù)載具有沖擊性，當(dāng)瞬時出現(xiàn)負(fù)負(fù)載，電動機(jī)發(fā)電，造成變頻器過電壓跳閘。

④升降設(shè)備，下降時負(fù)載超載，制動電阻不能將回饋電能完全消耗掉，變頻器過電壓跳閘。

⑤變頻器檢測電路損壞，出現(xiàn)誤報。

出現(xiàn)電磁干擾的判斷

電磁干擾分為傳導(dǎo)干擾、輻射干擾和感應(yīng)干擾。

傳導(dǎo)干擾是因為變頻器工作時在輸入輸出相線上產(chǎn)生了大量的高次諧波，諧波通過電源線傳播，凡是連接到同一變壓器上的電器，都會受到干擾，具有遠(yuǎn)距離干擾的特點。傳導(dǎo)干擾又分為共模干擾和差模干擾。

輻射干擾是通過變頻器的相線產(chǎn)生的電磁波輻射形成的干擾，該輻射信號被變頻器的控制信號線接收，產(chǎn)生感應(yīng)電壓，使變頻器的控制失控。輻射干擾類似無線電的發(fā)射與接收。電源線和信號線沒有進(jìn)行良好的屏蔽，接地不良，容易產(chǎn)生輻射干擾。

感應(yīng)干擾是變頻器的相線中出現(xiàn)了變化的電流，在相線的周圍產(chǎn)生變化的磁場，該磁場穿過變頻器的信號線時，在信號線中產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成干擾。感應(yīng)干擾是基于法拉第電磁感應(yīng)定律形成的干擾，電源線和信號線距離比較近、又平行敷設(shè)，容易產(chǎn)生感應(yīng)干擾。

1.受干擾的原因

1)屏蔽不良。電源線屏蔽不良，PWM波輻射嚴(yán)重；控制系統(tǒng)、信號線屏蔽不良，感應(yīng)進(jìn)了干擾信號；接地不合理，信號屏蔽線接地、變頻器外殼接地、電動機(jī)外殼接地等。合理、牢固的接地是防止干擾的重要環(huán)節(jié)，特別是大功率變頻器，接地電阻要小、接地母排要有足夠截面積，接地螺栓要擰緊、防銹、防腐蝕。

2)出現(xiàn)共模干擾。共模干擾的特點是沿著電源線傳播。如果工作在同一變壓器上的電器出現(xiàn)干擾現(xiàn)象，如變壓器保護(hù)裝置誤動作、電子稱稱重不準(zhǔn)、變頻器的控制信號出現(xiàn)誤差等，均為共模干擾。因為這些受干擾電器相距較遠(yuǎn)，又都工作在同一電源。

消除共模干擾的方法就是在變頻器的輸入端加裝磁環(huán)或加裝電磁濾波器。具體型號可向廠家咨詢。也可以在受干擾電器的電源輸入端套磁環(huán)，可將電源線在磁環(huán)上繞幾匝，加大濾波效果。

2.受到干擾的現(xiàn)象

變頻器在安裝時，一般外殼都會妥善接地，這就屏蔽了變頻器外部對變頻器內(nèi)部的干擾。變頻器出現(xiàn)干擾一般都是由外端子引入的。變頻器外端子有速度控制、運(yùn)行控制、通信控制等。當(dāng)這些端子受到干擾，干擾信號和控制信號相疊加，進(jìn)行變頻器的控制，使變頻器出現(xiàn)誤動作或失控現(xiàn)象。

1)安裝在同一電源上的電器出現(xiàn)異常。當(dāng)變頻器安裝完畢，發(fā)現(xiàn)整個廠區(qū)或部分區(qū)域電器工作不正常。如計算機(jī)、保護(hù)裝置、信號系統(tǒng)等。這就是出現(xiàn)了共模干擾；當(dāng)工作在同一變壓器的電動機(jī)聲音異常、發(fā)熱嚴(yán)重；功率因數(shù)補(bǔ)償器電容發(fā)熱鼓包等，這是出現(xiàn)了差模干擾，一般發(fā)生在大功率的變頻器接入時。消除的方法就是在變頻器的輸入端安裝交流電抗器和加裝直流電抗器。

2）變頻器不能正常工作。因為干擾信號和控制信號相疊加，進(jìn)行變頻器的控制。因此，電磁干擾多反映在變頻器的運(yùn)行控制上。如電動機(jī)在運(yùn)行過程中突然停機(jī)，電動機(jī)運(yùn)行時快時慢，運(yùn)行速度不穩(wěn)定，電動機(jī)停不下來，按鈕不起作用、控制壓力不準(zhǔn)、變頻器反映遲鈍等，這些都是變頻器可能受到電磁干擾的具體體現(xiàn)。當(dāng)變頻器出現(xiàn)上述現(xiàn)象，如變頻器的信號線、電源線屏蔽良好，走線正確，就要考慮共模干擾；如果屏蔽不良，安裝不規(guī)范，首先考慮輻射或感應(yīng)干擾。

3.干擾的排除

當(dāng)判斷變頻器出現(xiàn)了電磁干擾，首先檢查變頻器的接地情況，信號線的屏蔽情況和走向，電源線是否進(jìn)行了屏蔽，是否套入共軛磁環(huán)，是否接入濾波器等?？捎檬静ㄆ鬟M(jìn)行控制信號的觀察，從而發(fā)現(xiàn)干擾途徑。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)了干擾途徑，再按照要求進(jìn)行處理。

變頻器過熱跳閘原因

1.變頻器工作電流大

當(dāng)變頻器工作時工作電流超過了額定電流，模塊的電損增加，溫度上升，散熱器的溫度隨之上升，變頻器出現(xiàn)過熱跳閘。

2.環(huán)境溫度過高引起變頻器過熱

當(dāng)環(huán)境溫度超過40℃，變頻器要降額使用，否則因為熱量散不出去變頻器報過熱故障。

3.變頻器散熱不良

變頻器因為應(yīng)用時間較長，灰塵堵塞風(fēng)道、散熱風(fēng)機(jī)運(yùn)行緩慢等，造成變頻器的散熱能力下降，變頻器報過熱故障。

4.變頻器的檢測電路誤報

變頻器的溫度檢測傳感器損壞，插頭接觸不良，檢測信號處理電路故障、電磁干擾等都會造成變頻器誤報。

變頻器通信控制故障分析

1.電纜阻抗引起電壓衰減。

大家知道，通信電纜越長，電纜的阻抗越大，產(chǎn)生的電壓衰減越大。當(dāng)電壓衰減到無效范圍，通信便不能正常進(jìn)行。所以通信電纜越短越好。

2.分布電容的積分效應(yīng)影響通信速度。

通信信號在發(fā)出時是較理想的矩形波，通過屏蔽電纜傳輸，因為屏蔽電纜和信號線之間存在著分布電容，該電容和電纜的長度成正比，因為電容的充放電作用，使矩形波出現(xiàn)積分效應(yīng)。電纜越長，波形畸變越嚴(yán)重，當(dāng)波形畸變到系統(tǒng)不能識別時，通信便不能進(jìn)行（如下圖a所示），所以隨著通信電纜的延長，通信速率要降低。下圖b是低速率通信的情況，因為速率低，脈沖波形變寬，積分效應(yīng)的影響減小，實際輸出波形較好。通信波特率有16MHz、4MHz 、38.4kHz和9.6kHz，根據(jù)應(yīng)用的具體情況進(jìn)行選擇。

a)

b)

3.通信電纜連接不正確（包括接觸不良）。

電路焊接不良，產(chǎn)生虛焊；電纜接觸不良、連接不正確。這些雖然是最簡單的問題，但也是最容易出現(xiàn)的問題。這些問題如果反映在初期，可以在調(diào)機(jī)時發(fā)現(xiàn)排除，如果虛焊或接觸不良是在日后出現(xiàn)了氧化才表現(xiàn)出來，就會出現(xiàn)設(shè)備初期正常，應(yīng)用了一段時間出現(xiàn)故障的現(xiàn)象。如果在安裝或維修時A、B線接反了，將導(dǎo)致0和1的信號是反的，也不能正常通信。

4.駐波影響。

當(dāng)電纜線比較長時（> 50m ），工作中會產(chǎn)生駐波，駐波會造成通信中斷。消除的方法是在通信線兩端并聯(lián)一個120Ω的匹配電阻。

5.接口轉(zhuǎn)換器不匹配。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中使用了接口轉(zhuǎn)換器，例如，使用了RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器的接線不對，使用電壓不匹配，電源沒有給上等，要按照電纜連接圖仔細(xì)檢查，或更換轉(zhuǎn)換器測試。

6.編程問題。

在確保硬件連接沒有問題的情況下，要檢查程序是否有問題，包括通信參數(shù)的設(shè)置，通信功能塊的使用，輪詢程序等?？梢酝ㄟ^功能塊的返回信息判斷錯誤原因，例如波特率設(shè)置錯誤，接收的緩沖區(qū)溢出，接收數(shù)據(jù)塊設(shè)置過小，發(fā)送的數(shù)據(jù)長度為0等。

7.干擾問題。

這是最麻煩的問題，由于實際的現(xiàn)場環(huán)境比較復(fù)雜，不可避免地存在這樣那樣的干擾問題。前面分析了變頻器受電磁干擾的情況，同樣適應(yīng)通信干擾的分析。在工作現(xiàn)場，一些大型設(shè)備起動停機(jī)時，也會產(chǎn)生很大的瞬間感應(yīng)信號，造成通信中斷。

停機(jī)不報警原因和檢查思路

1.電磁干擾

當(dāng)變頻器受到了較強(qiáng)的電磁干擾，也會出現(xiàn)無故停機(jī)現(xiàn)象。該現(xiàn)象一般出現(xiàn)在變頻器安裝完畢調(diào)機(jī)時，也會出現(xiàn)在變頻器工作年限較長，屏蔽線老化、接地體銹蝕等情況。

2.逆變電路不工作

多發(fā)生在逆變開關(guān)管為一體化模塊的小功率變頻器，當(dāng)模塊的直流母線電壓出現(xiàn)問題，開關(guān)管沒電，變頻器沒有輸出，表現(xiàn)為其他都正常，變頻器沒有輸出。

3.無故停機(jī)檢查思路

根據(jù)上述分析，當(dāng)變頻器出現(xiàn)了不報警停機(jī)現(xiàn)象（突然停機(jī)、間歇停機(jī)、偷停等），首先檢查變頻器的控制電路。由輸入控制端子控制的檢查輸入控制端子，由通信控制的檢查通信電路，由操作面板控制檢查操作面板。查不出問題再進(jìn)一步檢查指示電路、電磁干擾、功率輸出電路等。

變頻器無顯示故障

1.變頻器無顯示原因

變頻器無顯示，是指變頻器的操作面板沒有顯示信號。變頻器無顯示也是變頻器的一種常見故障。變頻器的操作面板是一個接插件，面板上有顯示窗口和工能鍵，顯示窗口顯示變頻器的工作狀態(tài)、報警代碼等；功能鍵有操作鍵和參數(shù)預(yù)置鍵。

操作面板無顯示有兩種原因，一種原因是操作面板自身損壞，另一種原因是操作面板的供電電源損壞，操作面板失電。操作面板自身損壞表現(xiàn)為只有操作面板無功能，電源損壞涉及到其他電路，可能變頻器其他功能電路也不正常。

2.變頻器無顯示故障的檢查

當(dāng)變頻器出現(xiàn)了無顯示故障，首先觀察變頻器的其他功能是否正常。變頻器的操作面板和CPU用的是同一路5V電壓，如果5V電壓正常，變頻器的CPU工作，當(dāng)變頻器通電后，短路限流電阻的繼電器可以吸合，變頻器可以進(jìn)入工作前的準(zhǔn)備狀態(tài)。此時如果是用變頻器的外端子控制變頻器運(yùn)行，變頻器可以起動。如果變頻器的5V電壓損壞，變頻器的整個功能就沒有了，其中包括操作面板黑屏。

變頻器操作面板無顯還有更嚴(yán)重的原因，由圖7-1可見，DC/DC電源的輸入是取自直流母線電壓，當(dāng)直流母線電壓不正常，DC/DC電源就無法工作，也就是主電路硬件出現(xiàn)故障，變頻器也出現(xiàn)無顯示故障。

在實際工程中，操作面板自身損壞的現(xiàn)象較少，更多的是變頻器的內(nèi)部出現(xiàn)了嚴(yán)重的硬件故障。

編后語：大家弄清了這11類故障的產(chǎn)生原因，就能舉一反三，任何品牌的變頻器出現(xiàn)了故障，就都有了處理的思路。

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