变频器常见故障原因分析及对策

变频器常见故障原因分析及对策赵清湘什么是创新？问题点就是改进点，改进点就是创新点，创新点就是价值点，价值点就是兴奋点。----王军具有明显作用和效果的办法和措施----张鹏翔小岗位也有大舞台，洋设备也有改进的地方湘钢人从来不缺创新精神----张鹏翔大纲MM440、6SE70变频器预充电回路故障变频器主回路的简单测试变频器制动与停车的控制西门子变频器控制信号故障速查变频器报过电流故障的原因及对策变频器报过电压故障的原因及对策变频器报欠电压故障的原因及对策变频器的点检与维护今年以来，五米板天车、宽厚板天车的MM440变频器，6SE70变频器，宽厚板连铸6SE70多次发生预充电电阻烧坏，甚至预充电整流模块发生爆炸的事故。案例1西门子变频器预充电回路故障原因分析烧坏的预充电电阻MM4406SE70变频器预充电电路故障故障原因：制动单元损坏交-直-交电压型变频器主回路的构成MM440变频器主电路的构成尺寸为FX、GX：尺寸为A、B、C、D、E、F：RSTD1D2D3D4D5D6DC+DC-RSTPCC可控硅触发板PCUD1D3D5D4D6D2UL+UL-6SE70变频器主电路的构成装机装柜型：书本型：RSTPCC可控硅触发板PCUD1D3D5D4D6D2UL+UL-RSTD1D2D3D4D5D6DC+DC-尺寸为FX、GX的MM440预充电电路PCU预充电板PCC可控硅触发板预充电电阻6SE70装机装柜型变频器预充电电路预充电电路原理分析PCU模块主要是包含了变频器系统的AC/DC环节中的辅助二极管启动桥和它的阻容吸收元件。1、保护变频器主回路器件，完成预充电2、为可控硅的触发提供正向阳极电压。PCC模块的主要功能是触发前端AC/DC环节中的可控硅整流桥的各元件。RSTPCC可控硅触发板PCUD1D3D5D4D6D2UL+UL-原因分析及改进措施1、频繁停送电，造成预充电回路频繁工作预充电电阻温度过高而烧坏；对策：避免频繁停送电2、制动单元异常导通，使直流母线电压低于主电路晶闸管触发阀值，导致预充电整流桥带负载工作。对策：1、检查、更换制动单元2、在制动电阻上加装温度报警变频器主回路好坏的简单测试整流电路的简单测试方法RSTD1D2D3D4D5D6DC+DC-红表笔黑表笔测量值D1RDC+DC+RD6SDC-DC-S导通不导通导通不导通整流电路的简单测试方法红表笔黑表笔测量值D1RUL+UL+RD6SUL-UL-S不导通不导通不导通不导通RSTPCC可控硅触发板PCUD1D3D5D4D6D2UL+UL-6SE70变频器整流/回馈单元主电路的构成S120智能型整流模块主电路结构AB逆变电路的测试红表笔黑表笔测量值T1UDC+DC+UT6VDC-DC-V较大阻值不导通较大阻值不导通DC+DC-T1T3T5T4T6T2UVW变频器制动与停车的控制变频器的电动完成预充电送电切换到整流器待机ON命令+给定频率按加速时间加速运行逆变器工作变频器的电气制动旋转磁场转速降低OFF1命令电动机处于回馈制动状态直流母线电压上升直流母线电压达到制动单元的开通电平停车按减速时间减速变频器电气制动的性能与特点电气制动种类对再生能量的处理方式特点及用途能耗制动消耗在制动电阻上低速时制动效果差，不节能，一般中小功率应用场合直流制动消耗在电动机转子回路，使电机发热需要准确停车且制动不频繁的场合，也可用于阻止电动机启动前电动机的自由旋转回馈制动回馈到电网效率高，适应于功率较大且频繁制动的场合，但投资大，对电网供电质量要求较高共直流母线吸收被处于电动状态的逆变器吸收适用于多电机传动系统，所有的逆变器并接在一条共用直流母线上西门子变频器停车方式变频器的停车方式功能解释应用场合ON/OFF1变频器按照设定的减速时间由降为零速一般场合OFF2变频器封锁脉冲输出，电机惯性滑行状态，直至速度为零速设备需要急停，配合机械抱闸OFF3快速停车，短的减速时间，一般配合直流制动设备需要快速停车变频电机的机械制动1、变频器带位能型负载，机械制动器的打开要求用以下参数控制：以频率控制以电机电流控制以实际转矩控制2、变频器带其它类型负载，若无特殊要求，可以由变频器启动信号控制机械制动器打开3、变频电机机械制动器的闭合一般由速度（频率）信号给出变频器制动停车设置不合理带来的影响安全方面的影响机械制动器磨损过快对机械设备的冲击对株起天车大车走行变频调速系统的改进案例2MM440的Vdc-max调节器功能描述Vdc-max控制器”激活阈值为r1242=1.15×1.414×P0210≈620V内置制动单元激活阈值：P1254=0：VDC.Chopper=1.13×1.414×P0210其他情况：VDC.Chopper=0.98·r1242其中P0210为电源电压值。外置制动单元激活阈值：757V和673V1、参数设置不合理，导致部分天车制动单元没有投入对于FX、GX尺寸的MM440,由于“最大直流电压Vdc-max控制器”的激活阈值小于制动单元的响应阈值，所以大车变频器配置的制动单元和制动电阻没有工作怎样投入外接制动单元P1233=0禁止直流制动P1234=0禁止复合制动P1240=0禁止最大直流电压Vdc-max控制器P1237=4或5使能能耗制动，对于外接制动单元，必须设置为4或52、机械制动器控制方式设置不合理K3XK2XKMZXMM4402325403415417402原设计：改进后的设计：K3XK2XKMZXMM4402425403415402变频器频率检测信号变频器的运行信号用户接口（MM440变频器）MM4数字量输出端子可以设置的功能P2155门限频率f1相关参数的设置设置参数功能P733=53.4当实际频率大于比较频率P2155时，数字量输出3的常开端子24、25闭合P2155=10设置比较频率为10HZP2150=0设置滞回频率为0HZP2156=0设置延迟时间为0ms3#高炉运料小车6SE70变频器抱闸控制功能图470首先激活该功能图U953.48=4关抱闸----采用速度控制P615=K148P616=6.0%实际速度低于额定转速的6.0%关闸P617=延时时间值。开抱闸---采用电流控制P610=KK242P611=80%达到额定电流的80%发出开闸信号P601=B275控制电源板上专门继电器，从X9上的4#、5#端子输出到抱闸回路。西门子变频器控制信号故障速查MM4控制信号故障的快速诊断在BOP上，可以用参数r0722查看数字量信号输入情况567816179正转反转速度给定1速度给定2速度给定3速度给定4公共点MM4406SE70控制信号故障的快速诊断在PMU上通过参数r646查看输入输出端子情况五米板240T铸造吊大车变频器接线S120控制信号故障的快速诊断（DP控制）使用STARTER软件通过状态字/控制字诊断变频器报过电流故障的原因及对策MM440的过载能力框架尺寸带恒转矩负载的过载能力带变转矩负载的过载能力A至F1.5×额定输出电流(即150%过载)，持续时间60s，间隔周期时间300s2×额定输出电流(即200%过载)，持续时间3s，间隔周期时间300s1.1×额定输出电流(即110%过载)，持续时间60s，间隔周期时间300s1.4×额定输出电流(即140%过载)，持续时间3s，间隔周期时间300sFX和GX1.36×额定输出电流(即136%过载)，持续时间57s，间隔周期时间300s1.6×额定输出电流(即160%过载)，持续时间3s，间隔周期时间300s1.1×额定输出电流(即110%过载)，持续时间59s，间隔周期时间300s1.5×额定输出电流(即150%过载)，持续时间1s，间隔周期时间300s瞬时到达变频器最大电流r0209就立即跳闸6SE70的过载能力1.36×额定输出电流(对于过载时间60s，间隔周期时间300s)1.60×额定输出电流(对于过载时间30s，间隔周期时间300s)重载连续工作的电流IH=0.91×额定输出电流S120的过载能力重载连续工作的电流IH=(0.71~0.87)*InIH、In可在相关《产品样本》查到过电流故障故障原因分析过电流频率刚上升就跳闸升速过程中跳闸升速时间设定太短负载侧短路工作机械卡住逆变管损坏运行过程中跳闸运行中碰到机械卡阻点V/F控制时，低频输出转矩太小V/F控制时，转矩补偿设定太大1、升速时间设定太短，对动态性能要求太高变频器过电流原因的分析及对策电气传动运动方程式dnT电机力矩－T负载阻力＝dtJT电机转矩－T负载转矩P电机功率＝T电机转矩×N电机速度×K常数对策：在动态要求允许的情况下延长加速时间，否则要增大变频器的功率判断方法：过电流是否发生在启动加速阶段变频器过电流原因的分析及对策2、负载过大或机械卡阻，或变频器容量选择过小电气传动运动方程式dnT电机力矩－T负载阻力＝dtJT电机转矩－T负载转矩P电机功率＝T电机转矩×N电机速度×K常数对策：1、排除机械卡阻点2、增大变频器的容量判断方法：1、盘车，检查机械负载2、运行电流检查2008年，金顺物流一台龙门吊大车走行采用产电IH变频器，往南走正常，往北走报过电流故障。原因：扫轨器掉下，往南是拖着走，正常，往北走行时扫轨器顶在轨道上，造成堵转。案例3对变频器过电流原因的分析3、做V/F控制时，低频运行时输出转矩太小，造成堵转①定子绕组电动势：E=U-i（r+X）≈U②恒转矩调速，要求调速过程中维持Φ不变④电动机输出转矩TM=KTI2ΦCOSφ2，Φ减小，TM减小③变频器低频运行时，U较低，在电动机定子绕组阻抗上的压降i（r+X）比例增大，导致E减小，Φ减小；Φ=U/4.44KNfE=4.44KfΦN判断方法：1、变频器控制方式是否是V/F控制2、是否启动困难对策：1、将变频器的控制方式改为矢量控制2、采用转矩（电压）补偿五米板2#成品库3台钢性天车小车采用6SE70变频器调速，A小车在某处低速启动时有卡阻点，严重影响天车司机的操作，多次对机械提出整改要求，但机械方面处理难度大，时间长。案例4P318=1，选择电压补偿，P325=50V，补偿50V电压，P326=15，15HZ时补偿降为0。改进措施焦化6#焦炉2台装煤车的多个旋转给料装置采用产电IH变频器，2009年4月相继出现启动过电流故障。维修人员更换了2台变频器之后问题仍然得不到解决。案例5原因分析：由于连续下雨，造成煤湿，阻转矩过大，大于电机启动转矩而堵转过电流。处理方法：FUN8:正向转矩补偿FUN9:反向转矩补偿设定范围:0～20%改进措施转矩补偿预置要点1、预置不当的后果如果负载在低速时的转矩较大而转矩补偿(U/f比)预置得较小，则低速时带不动负载。反之,如果负载在低速时的转矩较轻而转矩补偿(U/f比)预置得较大，则补偿过分，低速时电动机的磁路将饱和，励磁电流发生畸变，严重时会因励磁电流峰值过高而导致“过电流”跳闸。2、预置要点调试时，U/f比的预置宜由小逐渐加大，每加大一档，观察在最低频时能否带得动负载？及至能带动时，还应反过来观察空载时会不会跳闸？一直到在最低频率下运行时，既能带得动负载，又不会空载跳闸时为止。对变频器过电流原因的分析4、逆变管损坏5、负载短路区分方法：断开变频器的负载，空载启动变频器变频器报过电压故障的原因及对策直流母线过电压故障的直接原因直接原因：直流母线电压超过了故障阈值DC800V左右直流母线电压正常范围：1.35U线~1.414U线如果实际线电压为380V，则直流母线电压范围513V~537V对直流母线过电压原因的分析VD1VD3VD5VD4VD6VD2RBVBC1C2V1V3V5V4V6V2D1D3D5D4D6D2RSPNKSRC1、2IB整流电路逆变电路滤波电路制动电路1、电源电压过高2、电压检测回路故障3、再生过电压过电压故障处理流程图过电压电源电压过高发生在减速时，产生再生过电压减速太快，超出了制动单元的能量转换能力制动单元、制动电阻故障检测回路故障检测电源电压检测电源电压、直流