南京歐陸電氣股份有限公司
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南京歐陸變頻器的基本結構與故障處理
2019-08-08 10:16:22

       近些年,作為迅速崛起的節能設備——變頻器,已受到各行各業(yè)的廣泛關(guān)注,其應用也是甚廣,節能效果也很明顯。今天就我們南京歐陸變頻器的基本結構與故障處理,小編給大家提供一定的參考和指導,使變頻器能發(fā)揮更大的作用。

南京歐陸電氣EV系列變頻器.jpg

       Ø 變頻器主要由以下這幾個(gè)方面來(lái)構成:

       A、 整流—實(shí)現將工頻電源(變頻器的輸入的電源或稱(chēng)為工作電源)的交直流轉換,得到直流電輸出。

       B、 濾波:我們知道濾波的作用是將信號中特定波段頻率濾除的操作,是抑制和防止干擾的一項重要措施,對于剛剛通過(guò)整流過(guò)來(lái)的直流電源,里面可能會(huì )包含幾次諧振波或者其他的頻率波屬于脈動(dòng)電壓或者電流,這些波段電源可能導致電源的性能不夠穩定可靠。

       C、 二次整流:將通過(guò)濾波后輸出的直流電重新轉換成交流電,這些交流電的電壓和頻率可以根據不同的整流的方式來(lái)調節。

       D、 其他部分:整流-濾波-整流其實(shí)就已經(jīng)實(shí)現了輸出電源的電壓和頻率的可調,我們增加制動(dòng)單元/驅動(dòng)單元/檢測單元/微處理單元等部分,是為了讓我們的輸出的電源信號更加可靠和方便使用。

       總的來(lái)說(shuō),主要的流程也可以用這樣的描述:將工頻電源變換為直流功率的整流器,吸收在整流時(shí)產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的平波回路,以及將直流功率變換為交流功率的逆變器,通過(guò)這三大部分的完美的結合,就可以得到一個(gè)簡(jiǎn)單的變頻器電路了。

       對變頻器結構感興趣的,可以自己試著(zhù)分析一下下面的電路,看看能不能總結出它的工作流程和電路分析呢?

變頻器電路圖.jpg

       我們從電路計算上面來(lái)分析一下變頻器的工作原理。首先,我們知道交流電動(dòng)機的同步轉速表達式位: n=60 f(1-s)/p (1)

式中

n———異步電動(dòng)機的轉速;

f———異步電動(dòng)機的頻率;

s———電動(dòng)機轉差率;

p———電動(dòng)機極對數。

       由式(1)可知,轉速n與頻率f成正比,只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機的轉速,當頻率f在0~50Hz的范圍內變化時(shí),電動(dòng)機轉速調節范圍非常寬。變頻器就是通過(guò)改變電動(dòng)機電源頻率實(shí)現速度調節的,是一種理想的高效率、高性能的調速手段。

       一般我們使用的技術(shù)都是PAM方式與PWM方式來(lái)控制電力輸出,有電壓型和電流型兩種變頻器,他們的區別就是在電壓型是將電壓源的直流變換為交流,直流回路的濾波是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流,其直流回路濾波是電感。

       它的控制方式也經(jīng)歷了4個(gè)發(fā)展狀態(tài),分別是U/f=C的SPWM控制、SVPWM控制、VC矢量控制、DTC直接轉矩控制四種控制方式。

       下面我們用一個(gè)實(shí)際的例子來(lái)說(shuō)明采用交-直-交型結構的結構原理圖來(lái)分析變頻器的工作原理,它的主電路包括:整流電路、中間直流電路、逆變電路三部分,結構圖如下:

交-直-交 變頻器主要功能功能塊示意圖.jpg

--交 變頻器主要功能功能塊示意圖

       Ø 故障診斷及對策

       1、變頻器試運行前的調整指南

       1) 開(kāi)環(huán)矢量控制模式(P0-01=0)

       該控制模式是在電機沒(méi)有編碼器速度反饋的應用場(chǎng)合下,對電機的速度和轉矩進(jìn)行控制。該控制模式下需要對電機參數進(jìn)行自學(xué)習,完成電機參數的自動(dòng)整定。

問(wèn)題與故障

處理對策

電機啟動(dòng)過(guò)程中報過(guò)載或過(guò)流故障

電機參數(P1-01P1-05)按電機銘牌設定

進(jìn)行電機參數自學(xué)習(P1-37),有條件的情況下進(jìn)行電機動(dòng)態(tài)完整自學(xué)習

5Hz 以下轉矩或速度響應慢、電機震動(dòng)

改善轉矩和速度的響應,需要加強速度環(huán)比例調節(P2-00 按 10 為單位增大設定值)或者降低速度環(huán)積分時(shí)間(P2-01 按0.05 為單位降低)

如果出現震動(dòng),需要減弱該 P2-00、P2-01 參數值

5Hz 以上轉矩或速度響應慢、電機震動(dòng)

改善轉矩和速度的響應,需要加強速度環(huán)比例調節(P2-03 按 10 為單位增大設定值)或者降低速度環(huán)積分時(shí)間(P2-04 按0.05 為單位降低)

如果出現震動(dòng),需要減弱該 P2-03、P2-04 參數值

速度精度低

當電機帶載速度偏差過(guò)大時(shí),需增大矢量轉差補償增益(P2-06),按10%為單位增減

速度波動(dòng)大

當電機速度有異常波動(dòng)時(shí),可適當增加速度濾波時(shí)間(P2-07),按 0.001s為單位增加

電機噪音大

適當增加載頻頻率值(P0-15),以 1.0KHz 為單位升高;(注意:升高載頻電機漏電流會(huì )增大)

電機轉矩不足或出力不夠

轉矩上限是否被限制,速度模式下提高轉矩上限(P2-10);轉矩模式下增大轉矩指令

       2) 閉環(huán)矢量控制模式(P0-01=1)

       該模式是在電機有編碼器速度反饋應用場(chǎng)合下使用,需要正確設置編碼器線(xiàn)數、編碼器類(lèi)型和信號方向,完成電機參數的自動(dòng)整定。

問(wèn)題與故障

處理對策

起動(dòng)報過(guò)流或過(guò)載故障

正確設置編碼器線(xiàn)數、類(lèi)型、編碼器方向

電機轉動(dòng)過(guò)程中報過(guò)載或過(guò)流故障

電機參數(P1-01P1-05)按電機銘牌設定

進(jìn)行電機參數自學(xué)習(P1-37),有條件的情況下進(jìn)行電機動(dòng)態(tài)完整自學(xué)習

5Hz 以下轉矩或速度響應慢、電機震動(dòng)

改善轉矩和速度的響應,需要加強速度環(huán)比例調節(P2-00 按 10 為單位增大設定值)或者降低速度環(huán)積分時(shí)間(P2-01 按0.05 為單位降低)

如果出現震動(dòng),需要減弱該 P2-00、P2-01參數值

5Hz 以上轉矩或速度響應慢、電機震動(dòng)

改善轉矩和速度的響應,需要加強速度環(huán)比例調節(P2-03 按 10 為單位增大設定值)或者降低速度環(huán)積分時(shí)間(P2-04 按0.05 為單位降低)

如果出現震動(dòng),需要減弱該 P2-03、P2-04參數值

速度波動(dòng)大

當電機速度有異常波動(dòng)時(shí),可適當增加速度濾波時(shí)間(P2-07),按 0.001s為單位增加

電機噪音大

適當增加載波頻率值(P0-15),以 1.0kHz 為單位升高;(注意:升高載頻電機漏電流會(huì )增大)

電機轉矩不足或出力不夠

轉矩上限是否被限制,速度模式下提高轉矩上限(P2-10);轉矩模式下增大轉矩指令

       3) V/F 控制模式(P0-01=2出廠(chǎng)默認值)

       該種模式是在電機沒(méi)有編碼器速度反饋的應用場(chǎng)合下使用,對電機參數不敏感,只需要正確設置電機的額定電壓和額定頻率值。

問(wèn)題與故障

處理對策

運行中電機震蕩

增加震蕩抑制參數(P3-11),以 10 為單位增加

大功率起動(dòng)報過(guò)流

降低轉矩提升(P3-01),以 0.5% 為單位調節

電機噪音大

適當增加載頻頻率值(P0-15),以 1.0kHz 為單位升高(注意:升高載頻電機漏電流會(huì )增大)

運行中電流偏大

正確設置電機的額定電壓(P1-02)、額定頻率(P1-04)

降低轉矩提升(P3-01),以 0.5% 為單位調節

突卸重載報過(guò)壓、減速

報過(guò)壓

確認過(guò)壓失速使能(P3-23)設定成使能狀態(tài);增大過(guò)壓失速增益(P3-24/P3-25,出廠(chǎng)30),以10 為單位增大

 減小過(guò)壓失速動(dòng)作電壓(P3-22 出廠(chǎng) 770V),以 10V 為單位減小

突加重載報過(guò)流、加速

報過(guò)流

增大過(guò)流失速增益(P3-20 出廠(chǎng) 20),以 10 為單位增大

減小過(guò)流失速動(dòng)作電流(P3-18 出廠(chǎng) 150%),以 10% 為單位減小

       Ø 故障報警及對策

       變頻器使用過(guò)程中可能會(huì )遇到下列故障類(lèi)型情況,請參考下述方法進(jìn)行簡(jiǎn)單故障分析:

故障名稱(chēng)

操作面

板顯示

故障原因排查

故障處理對策

加速過(guò)電流

FU02

變頻器輸出回路存在接地或短路

排除外圍故障,檢測電機或者中斷接觸器是否發(fā)生短路

控制方式為FVC 或者SVC 且沒(méi)有進(jìn)行參數辨識

按照電機銘牌設置電機參數,進(jìn)行電機參數辨識

急加速工況,加速時(shí)間設定太短

增大加速時(shí)間

過(guò)流失速抑制設定不合適

確認過(guò)流失速抑制功能(P3-19=1)已經(jīng)使能

過(guò)流失速動(dòng)作電流(P3-18)設定值太大,推薦在120% 到150% 之內調整

過(guò)流失速抑制增益(P3-20)設定太小,推薦在20到40之內調整

手動(dòng)轉矩提升或V/F 曲線(xiàn)不合適

調整手動(dòng)提升轉矩或 V/F 曲線(xiàn)

對正在旋轉的電機進(jìn)行啟動(dòng)

選擇轉速追蹤啟動(dòng)或等電機停止后再啟動(dòng)

受外部干擾

查看歷史故障記錄,若故障時(shí)電流值遠未達到過(guò)流點(diǎn)值,需查找干擾源。若無(wú)其它干擾源則可能為驅動(dòng)板或電流傳感器問(wèn)題

減速過(guò)電流

FU03

變頻器輸出回路存在接地或短路

排除外圍故障,檢測電機是否發(fā)生短路或斷路

控制方式為FVC 或者SVC 且沒(méi)有進(jìn)行參數辨識

按照電機銘牌設置電機參數,進(jìn)行電機參數辨識

急減速工況,減速時(shí)間設定太短

增大減速時(shí)間

過(guò)流失速抑制設定不合適

確認過(guò)流失速抑制功能(P3-19)已經(jīng)使能

過(guò)流失速動(dòng)作電流(P3-18)設定值太大,

推薦在120%到150%之內調整

過(guò)流失速抑制增益(P3-20)設定太小,推薦在20到40之內調整

沒(méi)有加裝制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻

加裝制動(dòng)單元及電阻

受外部干擾

查看歷史故障記錄,若故障時(shí)電流值遠未達到過(guò)流點(diǎn)值,需查找干擾源。若無(wú)其它干擾源則可能為驅動(dòng)板或電流傳感器問(wèn)題

恒速過(guò)電流

FU04

變頻器輸出回路存在接地或短路

排除外圍故障,檢測電機是否發(fā)生短路或斷路

控制方式為FVC 或者SVC且沒(méi)有進(jìn)行參數辨識

按照電機銘牌設置電機參數,進(jìn)行電機參數辨識

過(guò)流失速抑制設定不合適

確認過(guò)流失速抑制功能(P3-19)已經(jīng)使能

過(guò)流失速動(dòng)作電流(P3-18)設定值太大,推薦在120%到150%之內調整

過(guò)流失速抑制增益(P3-20)設定太小,推薦在20到40之內調整

變頻器選型偏小

在穩定運行狀態(tài)下,若運行電流已超過(guò)電機額定電流或變頻器額定輸出電流值,請選用功率等級更大的變頻器

受外部干擾

查看歷史故障記錄,若故障時(shí)電流值遠未達到過(guò)流點(diǎn)值,需查找干擾源。若無(wú)其它干擾源則可能為驅動(dòng)板或電流傳感器問(wèn)題

加速過(guò)電壓

FU05

輸入電壓偏高

將電壓調至正常范圍

加速過(guò)程中存在外力拖動(dòng)電機運行

取消此外動(dòng)力或加裝制動(dòng)電阻

過(guò)壓抑制設定不合適

確認過(guò)壓抑制功能(P3-23)已經(jīng)使能

過(guò)壓抑制動(dòng)作電壓(P3-22)設定值太大,

推薦在770V700V之內調整;

過(guò)壓抑制增益(P3-24)設定太小,推薦在

30到50之內調整

沒(méi)有加裝制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻

加裝制動(dòng)單元及電阻

加速時(shí)間過(guò)短

增大加速時(shí)間

減速過(guò)電壓

FU06

過(guò)壓抑制設定不合適

確認過(guò)壓抑制功能(P3-23)已經(jīng)使能

過(guò)壓抑制動(dòng)作電壓(P3-22)設定值太大,

推薦在770V700V之內調整

過(guò)壓抑制增益(P3-24)設定太小,推薦在

30到50之內調整

減速過(guò)程中存在外力拖動(dòng)電機運行

取消此外動(dòng)力或加裝制動(dòng)電阻

減速時(shí)間過(guò)短

增大減速時(shí)間

沒(méi)有加裝制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻

加裝制動(dòng)單元及電阻

恒速過(guò)電壓

FU07

確認過(guò)壓抑制功能(P3-23)已經(jīng)使能

確認過(guò)壓抑制功能(P3-23)已經(jīng)使能

過(guò)壓抑制動(dòng)作電壓(P3-22)設定值太大,

推薦在770V700V之內調整

過(guò)壓抑制頻率增益(P3-24)設定太小,

推薦在30到50之內調整

過(guò)壓抑制上升頻率(P3-26)設定太小,

推薦在520Hz 之內調整

運行過(guò)程中存在外力拖動(dòng)電機運行

取消此外動(dòng)力或加裝制動(dòng)電阻

控制電源故障

FU08

輸入電壓不在規范規定的范圍內

將電壓調至規范要求的范圍內

欠壓故障

FU09

瞬時(shí)停電

使能瞬停不停功能(P9-59),可以防止

瞬時(shí)停電欠壓故障

變頻器輸入端電壓不在規范要求的范圍

調整電壓到正常范圍

母線(xiàn)電壓不正常

尋求技術(shù)支持

整流橋、緩沖電阻、驅動(dòng)板、控制板異常

尋求技術(shù)支持

變頻器過(guò)載

FU10

負載是否過(guò)大或發(fā)生電機堵轉

減小負載并檢查電機及機械情況

變頻器選型偏小

選用功率等級更大的變頻器

電機過(guò)載

FU11

電機保護參數P9-01 設定是否合適

正確設定此參數

負載是否過(guò)大或發(fā)生電機堵轉

減小負載并檢查電機及機械情況

輸出缺相

FU13

電機故障

檢測電機是否斷路

變頻器到電機的引線(xiàn)不正常

排除外圍故障

電機運行時(shí)變頻器三相輸出不平衡

檢查電機三相繞組是否正常并排除故障

驅動(dòng)板、IGBT 模塊異常

尋求技術(shù)支持

模塊過(guò)熱

FU14

環(huán)境溫度過(guò)高

降低環(huán)境溫度

風(fēng)道堵塞

清理風(fēng)道

風(fēng)扇損壞

更換風(fēng)扇

模塊熱敏電阻損壞

更換熱敏電阻

逆變模塊損壞

更換逆變模塊

外部設備故障

FU15

通過(guò)多功能端子S 輸入外部

故障的信號

排查外圍故障,確認機械允許重新啟動(dòng)(P8-18),復位運行

通訊故障

FU16

上位機工作不正常

檢查上位機接線(xiàn)

通訊線(xiàn)不正常

檢查通訊連接線(xiàn)

通訊擴展卡 P0-28 設置不正確

正確設置通訊擴展卡類(lèi)型

通訊參數 Pd 組設置不正確

正確設置通訊參數

以上檢測后可嘗試恢復出廠(chǎng)設置

接觸器故障

FU17

驅動(dòng)板和電源異常

更換驅動(dòng)板或電源板

接觸器異常

更換接觸器

防雷板異常

更換防雷板

電流檢測故障

FU18

檢查電流傳感器異常

更換電流傳感器

驅動(dòng)板異常

更換驅動(dòng)板

電機自學(xué)習

故障

FU19

電機參數未按銘牌設置

根據銘牌正確設定電機參數

參數辨識過(guò)程超時(shí)

檢查變頻器到電機引線(xiàn)

編碼器異常

檢查編碼器線(xiàn)數設置是否正確 P1-27、檢查編碼器的信號線(xiàn)連接是否正確、牢固

編碼器故障

FU20

編碼器型號不匹配

根據實(shí)際正確設定編碼器類(lèi)型

編碼器連線(xiàn)錯誤

檢測 PG 卡電源及相序

編碼器損壞

更換編碼器

PG 卡異常

更換 PG 卡

EEPROM

讀寫(xiě)故障

FU21

EEPROM 芯片損壞

更換主控板

對地短路故障

FU23

電機對地短路

更換電纜或電機

累計運行時(shí)間到達故障

FU26

累計運行時(shí)間達到設定值

u使用參數初始化功能清除記錄信息

用戶(hù)自定義

故障1

FU27

通過(guò)多功能端子S 輸入用戶(hù)自定義故障1 的信號

復位運行

用戶(hù)自定義

故障2

FU28

通過(guò)多功能端子S 輸入用戶(hù)自定義故障2 的信號

復位運行

累計上電時(shí)間到達故障

FU29

累計上電時(shí)間達到設定值

使用參數初始化功能清除記錄信息

欠載故障

FU30

變頻器運行電流小于P9-64

確認負載是否脫離或 P9-64、P9-65 參數

設置是否符合實(shí)際運行工況

運行時(shí)PID

反饋丟失故障

FU31

PID 反饋小于PA-26 設定值

檢查 PID 反饋信號或設置 PA-26 為一個(gè)合適值

逐波限流故障

FU40

負載是否過(guò)大或發(fā)生電機堵轉

減小負載并檢查電機及機械情況

變頻器選型偏小

選用功率等級更大的變頻器

運行時(shí)切換

電機故障

FU41

在變頻器運行過(guò)程中通過(guò)端子更改當前電機選擇

變頻器停機后再進(jìn)行電機切換操作

速度偏差

過(guò)大故障

FU42

編碼器參數設定不正確

正確設置編碼器參數

沒(méi)有進(jìn)行參數辨識

進(jìn)行電機參數辨識

速度偏差過(guò)大檢測參數P9-

69、P9-70 設置不合理

根據實(shí)際情況合理設置檢測參數

電機過(guò)速度

故障

FU43

編碼器參數設定不正確

正確設置編碼器參數

沒(méi)有進(jìn)行參數辨識

進(jìn)行電機參數辨識

電機過(guò)速度檢測參數P9-67、

P9-68 設置不合理

根據實(shí)際情況合理設置檢測參數

     3、常見(jiàn)故障及其處理方法

       變頻器使用過(guò)程中可能會(huì )遇到下列故障情況,請參考下述方法進(jìn)行簡(jiǎn)單故障分析:

序號

故障現象

可能原因

解決方法

1

上電無(wú)顯示

電網(wǎng)電壓沒(méi)有或者過(guò)低

檢查輸入電源

變頻器驅動(dòng)板上的開(kāi)關(guān)電源故障

檢查母線(xiàn)電壓

控制板與驅動(dòng)板、鍵盤(pán)之間連線(xiàn)斷

重新拔插30芯排線(xiàn)

變頻器緩沖電阻損壞

尋求廠(chǎng)家服務(wù)

控制板、鍵盤(pán)故障

整流橋損壞

2

上電一直顯示

-510-

驅動(dòng)板與控制板之間的連線(xiàn)接觸不良

重新拔插30芯排線(xiàn)

控制板上相關(guān)器件損壞

尋求廠(chǎng)家服務(wù)

電機或者電機線(xiàn)有對地短路

電流傳感器故障

電網(wǎng)電壓過(guò)低

3

上電顯示“FU23”

報警

電機或者輸出線(xiàn)對地短路

用搖表測量電機和輸出線(xiàn)的絕緣

變頻器損壞

尋求廠(chǎng)家服務(wù)

4

上電變頻器顯示正常,運行后顯示

“-510-”并馬上停機

風(fēng)扇損壞或者堵轉

更換風(fēng)扇

外圍控制端子接線(xiàn)有短路

排除外部短路故障

5

頻繁報FU14(模塊

過(guò)熱)故障

載頻設置太高

降低載頻(P0-15)

風(fēng)扇損壞或者風(fēng)道堵塞

更換風(fēng)扇、清理風(fēng)道

變頻器內部器件損壞(熱電偶或其他)

尋求廠(chǎng)家服務(wù)

6

變頻器運行后電機不轉動(dòng)

電機及電機線(xiàn)

重新確認變頻器與電機之間連線(xiàn)正確

變頻器參數設置錯誤(電機參數)

恢復出廠(chǎng)參數,重新設置使用參數組

檢查編碼器參數設置正確、電機額定參數設置正確,如電機額定頻率、額定轉速等

檢查P0-01(控制方式)、P0-02(運行方式)、設置正確

V/F 模式下,重載起動(dòng)下,調整P3-01( 轉矩提升) 參數

驅動(dòng)板與控制板連線(xiàn)接觸不良

重新拔插連接線(xiàn)嗎,確認接線(xiàn)牢固

驅動(dòng)板故障

尋求廠(chǎng)家服務(wù)

7

S 端子失效

參數設置錯誤

檢查并重新設置P4組相關(guān)參數

外部信號錯誤

重新接外部信號線(xiàn)

PLC與+24V 跳線(xiàn)松動(dòng)

重新確認PLC與 +24V 跳線(xiàn),并確保緊固

控制板故障

尋求廠(chǎng)家服務(wù)

8

閉環(huán)矢量控制時(shí),電機速度無(wú)法提升

編碼器故障

更換碼盤(pán)并重新確認接線(xiàn)

編碼器接錯線(xiàn)或者接觸不良

更換 PG 卡

PG 卡故障

尋求廠(chǎng)家服務(wù)

驅動(dòng)板故障

9

變頻器頻繁報過(guò)流和過(guò)壓故障。

電機參數設置不對

重新設置電機參數或者進(jìn)行電機自學(xué)習

加減速時(shí)間不合適

設置合適的加減速時(shí)間

負載波動(dòng)

尋求廠(chǎng)家服務(wù)

10

上電(或運行)報

FU17

軟啟動(dòng)接觸器未吸合

檢查接觸器電纜是否松動(dòng)

檢查接觸器是否有故障

檢查接觸器24V供電電源是否有故障

尋求廠(chǎng)家服務(wù)

11

減速或減速停車(chē)時(shí)電機自由停車(chē)或無(wú)制動(dòng)能力

編碼器斷線(xiàn)或過(guò)壓失速保護生效

有速度傳感器矢量控制模式下時(shí)(P0-01=1),請檢查編碼器接線(xiàn)

如果已配置制動(dòng)電阻,需將“過(guò)壓失速使能”選擇為“無(wú)效”(設置P3-23=0),關(guān)閉過(guò)壓失速

       Ø根據實(shí)際情況合理設置檢測

       以上都是我們南京歐陸電氣變頻器技術(shù)人員平時(shí)在實(shí)踐中不斷的總結、探索出的一套快速有效處理變頻器故障的辦法,可能后續會(huì )有更多好的、簡(jiǎn)單的維修方法,會(huì )再次與大家分享。我們主要目的為了發(fā)揮變頻器更大的作用,在維修創(chuàng )效的同時(shí),增加變頻器的使用年限,降低變頻器的故障率。


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