1、引言 隨著科學技術水平的不斷提高，新型大功率電力電子元器件的誕生，集成電路和微機技術的應用，交流變頻調(diào)速技術已日趨完善和成熟。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)以調(diào)速范圍寬、動態(tài)響應快、調(diào)速精度高、保護功能完善和操作簡單等優(yōu)點，已在冶金、石化、電力、機械、民用電器等行業(yè)得到廣泛應用。 變頻器在正常使用6-10年后，就進入故障的高發(fā)期，經(jīng)常會出現(xiàn)元器件燒壞、失效、保護功能頻繁動作等故障現(xiàn)象，嚴重影響其正常運行。在長期從事設備維修工作中，本人遇到過許多不同的變頻器故障，在對其處理過程中，發(fā)現(xiàn)其故障類別有一定的共性和規(guī)律。在實際維修中，只要抓住其特征，掌握故障處理的規(guī)律，就能做好變頻器的維修工作，使變頻器在實際中出現(xiàn)的各種故障得到及時處理和解決，并延長其使用壽命。首先，要根據(jù)變頻器的使用技術規(guī)范要求，制定完善的日常維護措施和檢修周期，使故障隱患在初期得到解決，尤其是在惡劣環(huán)境條件下使用的變頻器，這項措施更為重要。其次，專業(yè)維修人員必須全面了解其原理、結構和控制方式等常識。此外，還要有豐富的實踐維修經(jīng)驗和扎實的電氣理論知識。 2、變頻器應用現(xiàn)狀 在實際設備維修中，遇到最多的是進口變頻器。如富士、三星、ABB、AB、西門子等廠家。特別是在大、中型企業(yè)舊設備技術改造中，應用最為廣泛。其原因是由于十多年前國內(nèi)生產(chǎn)變頻器的廠家很少，其產(chǎn)品功能簡單、性能低、質(zhì)量不高。而進口變頻器機型多、技術成熟、功能齊全、性能優(yōu)越、質(zhì)量高、耐用的特點，并且適合不同設備拖動需求，故占據(jù)著國內(nèi)變頻器市場的主要部分。在多年的實際使用中，發(fā)現(xiàn)進口變頻器也存在著一個很大的問題，就是國內(nèi)多數(shù)代理商和經(jīng)銷商在推銷進口變頻器時，一般是以國外已開始淘汰的機型為主，由于這類產(chǎn)品的價格不高，國內(nèi)企業(yè)普遍能夠接受。另外，國企在設備技術改造中，因改造資金不足、對方案設計不重視、審批專業(yè)性不強等其它原因，會自然選擇這種機型。故設備技術改造完成2-3年后，就出現(xiàn)變頻器維修配件或整機購買不到現(xiàn)象。代理商以這種產(chǎn)品淘汰，又推銷另外一種機型，結果出現(xiàn)了同一個設備改造項目，卻采用多種機型控制的情況。如我廠炭素一、二期焙燒4臺多功能天車變頻器改造，分別采用AB公司AC800-01、AC800-02兩種變頻器（2臺是2002年實施的改造；另2臺是2003年完成的）。又如我廠炭素凈化系統(tǒng)4臺200kW的排煙機2001年選用ABB公司ASC600（250kW）機型實施變頻器改造后，運行3年多，就有2臺變頻器因無備件停用（因這種機型淘汰，已不生產(chǎn)，無備件供應）。 隨著經(jīng)濟和技術的迅速發(fā)展和進步，近幾年國內(nèi)眾多廠家在變頻器研制和開發(fā)方面，已開始了大規(guī)模資金和人力的投入。目前國產(chǎn)變頻器在控制技術和功能上，已取得了顯著的進步和成就。但由于過去的遺留的舊觀念和態(tài)度，人們在實際應用中，仍然對國產(chǎn)變頻器的性能和質(zhì)量有較深的懷疑和偏見，故目前制約著國產(chǎn)變頻器推廣和應用。但國產(chǎn)變頻器以其低價格，維修方便、配件供應及時等優(yōu)點，正在逐漸被國內(nèi)企業(yè)技術人員認可和接納。 3、變頻器的常見故障及維修對策 目前，大多數(shù)國內(nèi)企業(yè)中，由于維修人員素質(zhì)、能力、實踐經(jīng)驗及設備管理不到位等原因，在設備維修工作上，主要采取設備元部件整體更換的維修工作方式。對于設備中變頻器維修，也普遍采取整機報廢、更換（或更新）維修方式。故企業(yè)內(nèi)廢舊整機變頻器數(shù)量很多，每年要花費大量資金購置新的變頻器，以維持實際設備運行需要。另外，由于變頻器在使用中故障頻繁，從維修人員到管理層普遍認為只有進口機型，才有高質(zhì)量、低故障的保障。對變頻器使用環(huán)境、維護不重視，將各類異常故障歸結于質(zhì)量問題，故出現(xiàn)了設備完成變頻器技術改造的幾年后，又提出了新的設備變頻器技改項目（這種技改其實是變頻器更新工作），使一臺設備多次實施技改，浪費了大量資金，影響著企業(yè)生產(chǎn)成本降低和效益的提高。 3.1 變頻器故障分類 根據(jù)變頻器發(fā)生故障或損壞的特征，一般可分為兩類；一種是在運行中頻繁出現(xiàn)的自動停機現(xiàn)象，并伴隨著一定的故障顯示代碼，其處理措施可根據(jù)隨機說明書上提供的指導方法，進行處理和解決。這類故障一般是由于變頻器運行參數(shù)設定不合適，或外部工況、條件不滿足變頻器使用要求所產(chǎn)生的一種保護動作現(xiàn)象；另一類是由于使用環(huán)境惡劣，高溫、導電粉塵引起的短路、潮濕引起的絕緣降低或擊穿等突發(fā)故障（嚴重時，會出現(xiàn)打火、爆炸等異?，F(xiàn)象）。這類故障發(fā)生后，一般會使變頻器無任何顯示，其處理方法是先對變頻器解體檢查，重點查找損壞件，根據(jù)故障發(fā)生區(qū)，進行清理、測量、更換，然后全面測試，再恢復系統(tǒng)，空載試運行，觀察觸發(fā)回路輸出側的波形，當6組波形大小、相位差相等后，再加載運行，達到解決故障的目的。本文主要闡述第二類故障的分析和處理方法。 主電路故障 根據(jù)對變頻器實際故障發(fā)生次數(shù)和停機時間統(tǒng)計，主電路的故障率占60%以上；運行參數(shù)設定不當，導致的故障占20%左右；控制電路板出現(xiàn)的故障占15%；操作失誤和外部異常引起的故障占5%。從故障程度和處理困難性統(tǒng)計，此類故障發(fā)生必然造成元器件的損壞和報廢。是變頻器維修費用的主要消耗部分。 （1）整流塊的損壞 變頻器整流橋的損壞也是變頻器的常見故障之一，早期生產(chǎn)的變頻器整流塊均以二極管整流為主，目前部分整流塊采用晶閘管的整流方式（調(diào)壓調(diào)頻型變頻器）。中、大功率普通變頻器整流模塊一般為三相全波整流，承擔著變頻器所有輸出電能的整流，易過熱，也易擊穿，其損壞后一般會出現(xiàn)變頻器不能送電、保險熔斷等現(xiàn)象，三相輸入或輸出端呈低阻值（正常時其阻值達到兆歐以上）或短路。在更換整流塊時，要求其在與散熱片接觸面上均勻地涂上一層傳熱性能良好的硅導熱膏，再緊固螺絲。如果沒有同型號整流塊時，可用同容量的其它類型的整流塊替代，其固定螺絲孔，必須重新鉆孔、攻絲，再安裝、接線。例如，一臺80年代中期西門子生產(chǎn)的變頻器（7.5kVA）整流模塊（橢圓形）擊穿后，因無同類整流塊配件，采用三墾生產(chǎn)的同容量整流塊（矩形）替代后，已運行多年，目前仍然能正常 使用。 （2）充電電阻易損壞 導致變頻器充電電阻損壞原因一般是：如主回路接觸器吸合不好時，造成通流時間過長而燒壞；或充電電流太大而燒壞電阻；或由于重載啟動時，主回路通電和RUN信號同時接通，使充電電阻既要通過充電電流，同時又要通過負載逆變電流，故易被燒壞。其損壞的特征，一般表現(xiàn)為燒毀、外殼變黑、炸裂等損壞痕跡。也可根據(jù)萬用表測量其電阻（不同容量的機器，其阻值不同，可參考同一種機型的阻值大小確定）判斷。 （3）逆變器模塊燒壞 中、小型變頻器一般用三組IGTR（大功率晶體管模塊）；大容量的機種均采用多組IGTR并聯(lián)，故測量檢查時應分別逐一進行檢測。IGTR的損壞也可引起變頻器OC（+pA或+pd或+pn）保護功能動作。逆變器模塊的損壞原因很多:如輸出負載發(fā)生短路；負載過大，大電流持續(xù)運行；負載波動很大，導致浪涌電流過大；冷卻風扇效果差；致使模塊溫度過高，導致模塊燒壞、性能變差、參數(shù)變化等問題，引起逆變器輸出異常。如一臺FRN22G11S-4CX變頻器，輸出電壓三相差為106V，解體在線檢查逆變模塊（6MBP100RS-120）外觀，沒發(fā)現(xiàn)異常，測量6路驅(qū)動電路也沒發(fā)現(xiàn)故障，將逆變模塊拆下測量發(fā)現(xiàn)有一組模塊不能正常導通，該模塊參數(shù)變化很大（與其它兩組比較），更換之后，通電運行正常。又如MF-30K-380變頻器在啟動時出現(xiàn)直流回路過壓跳閘故障。這臺變頻器并不是每次啟動時，都會過壓跳閘。檢查時發(fā)現(xiàn)變頻器在通電（控制面板上無通電顯示信號）后，測得直流回路電壓達到500V以上，由于該型變頻器直流回路的正極串接1只SK-25接觸器。在有合閘信號時經(jīng)過預充電過程后吸合，故懷疑預充電回路性能不良，斷開預充電回路，情況依舊。用電容表檢查濾波電容發(fā)現(xiàn)已失效，更換電容后，變頻器工作正常。 輔助控制電路故障 變頻器驅(qū)動電路、保護信號檢測及處理電路、脈沖發(fā)生及信號處理電路等控制電路稱為輔助電路。輔助電路發(fā)生故障后，其故障原因較為復雜，除固化程序丟失或集成塊損壞（這類故障處理方法一般只能采用控制板整塊更換或集成塊更換）外，其他故障較易判斷和處理。 （1）驅(qū)動電路故障 驅(qū)動電路用于驅(qū)動逆變器IGTR，也易發(fā)生故障。一般有明顯的損壞痕跡，諸如器件（電容、電阻、三極管及印刷板等）爆裂、變色、斷線等異常現(xiàn)象，但不會出現(xiàn)驅(qū)動電路全部損壞情況。處理方法一般是按照原理圖，每組驅(qū)動電路逐級逆向檢查、測量、替代、比較等方法；或與另一塊正品（新的）驅(qū)動板對照檢查、逐級尋找故障點。處理故障步驟：首先對整塊電路板清灰除污。如發(fā)現(xiàn)印刷電路斷線，則補線處理；查出損壞器件即更換；根據(jù)筆者實踐經(jīng)驗分析，對懷疑的元器件，進行測量、對比、替代等方法判斷，有的器件需要離線測定。驅(qū)動電路修復后，還要應用示波器觀察各組驅(qū)動電路信號的輸出波形，如果三相脈沖大小、相位不相等，則驅(qū)動電路仍然有異常處（更換的元器件參數(shù)不匹配，也會引起這類現(xiàn)象），應重復檢查、處理。大功率晶體管工作的驅(qū)動電路的損壞也是導致過流保護功能動作的原因之一。驅(qū)動電路損壞表現(xiàn)出來最常見的現(xiàn)象是缺相，或三相輸出電壓不相等，三相電流不平衡等特征。 （2）開關電源損壞 開關電源損壞的一個比較明顯的特征就是變頻器通電后無顯示。如：富士G5S變頻器采用了兩級開關電源，其原理是主直流回路的直流電壓由500V以上降為300V左右，然后再經(jīng)過一級開關降壓，電源輸出5V，24V等多路電源。開關電源的損壞常見的有開關管擊穿，脈沖變壓器燒壞，以及次級輸出整流二極管損壞，濾波電容使用時間過長，導致電容特性變化（容量降低或漏電電流較大），穩(wěn)壓能力下降，也容易引起開關電源的損壞。富士G9S則使用了一片開關電源專用的波形發(fā)生芯片，由于受到主回路高