变频器的维修和故障处理

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1、变频器的维修和故障处理1、测量变频器主电路时应该注意那些问题？ 答：测量主电路应该注意的问题如下： （ 1） 测量绝缘时首先应该将接至电源和电动机的连接线断开， 然后将所有的输入 端和输出端都接连起来，再用兆欧表测量绝缘电阻。（ 2） 测电流：变频器的输入和输出电流都含有各种高次谐波成分，应选用电磁式 仪表，因为电磁式仪表所指示的电流是有效值。（ 3） 测电压：变频器输入侧的电压是网络的正弦波电压，可用任意类型的仪表测 量：输出侧的电压是方波脉冲序列，也含有许多高次谐波成分。由于电动机 的转矩主要和电压的基波有关，因此采用整流式仪表为宜。（ 4） 测波形：用示波器测主电路电压和电流波形时，必须

2、使用高压探头。如果使 用低压探头，需用互感器或其他隔离器进行隔离。2、测量变频器的控制电路时应该注意那些问题？ 答：测量控制电路时应该注意的问题如下： （ 1） 仪表选型：由于控制电路的信号比较微弱，各部分电路的输入阻抗较高，因 此必须选用高频（ 100kHz 以上）仪表进行测量，例如使用数字式仪表等。用 普通仪表测量时，读出的数据将偏低。（2）示波器的选型：测量波形时，可以使用 10MHZ勺示波器。如欲测量电路的过 渡过程，则应该使用200MHz以上的示波器。（ 3） 公共端的位置：控制电路有许多公共端（地端） ，理论上说，这些公共端都 是等电位的。但为了使测量结果更加准确，应该选用与被测点

3、最为接近的公 共端。3、如何诊断和处理变频器整流模块故障？ 答：整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源，整流电路一般都是单独的一块 整流模块，但也有整流电路与逆变电路二者合一的模块，如富士 7MBI 系列。变频 器整流模块的损坏也是变频器的常见故障之一， 早期生产的变频器整流模块均以二 极管整流为主，目前部分整流模块采用晶闸管的的整流方式（调压调频型变频器） 。 中、大功率普通变频器的整流模块一般为三相全波整流，承担着变频器所有输出电 能的整流，易过热，也易击穿，且损坏后一般会出现变频器不能送电，熔断器熔断 等现象，三相输入或输出端呈低阻值（正常时其阻值达到兆欧以上）或短路。测试整流电路前要

4、先找到变频器直流输出端的“ +与-”然后将万用表调到测量 二极管档，黑表笔接“ +”，红表笔分别接变频器的输入端 L1、L2、L3 端，整流桥 的上半桥若是完好，万用表应显示,若损坏万用表显示“ 0”相反将万用表的红 表笔接“ - ”黑表笔分别接 L1、L2、L3 端应得到上述相同的结果，若出现“ 0”则 证明整流桥损坏。有的品牌变频器整流电路，上半桥为晶闸管，下半桥为二极管，例如，大功率的 danfoss 、台达等变频器。判断晶闸管好坏的方法是在控制极加上直流电压（ 10V 左右）看其正向能否导通，这样基本大致能判断出晶闸管的好坏。富士 G9S（ P9S系列11KW以下的变频器整流模块集成了

5、 5种功能，整流、预充电 晶闸管、制动管、电源开关管和热敏电阻。例如 CVM40CD12整流模块引脚及功能 的名称为，整流：R、S、T、A （+）、N-（-）;充电晶闸管：A1、P1、G+n （触发）; 制动管：DB N-、G7(触发);DB 1B+是其续流二极管；电源开关管：D8 S8 G8; 热敏电阻： Th1 、Th2。富士 G9S( P9S系列15 22KW的变频器整流模块为 VM100BB160其功能除整流 外还有预充电晶闸管。功率在 30KW以上的整流模块为单一整流功能。功率在 75KW 以上为多组并联整流模块。整流模块损坏的原因如下。( 1 ) 器件本身质量不好( 2) 后级电路

6、，逆变功率开关元件损坏，导致整流模块流过短路电流而损坏。( 3) 电网电压太高，电网遇雷击和过电压浪涌。电网内阻小，过电压保护的压敏 电阻已经烧毁不起作用，导致全部的过压加到整流模块上。( 4) 变频器与电网的电源变压器太近，中间的线路阻抗很小，变频器没有安装直 流电抗和输入侧交流电抗器， 使整流模块处于电容滤波的高幅度尖脉冲电流 的冲击状态下，使整流模块过早损坏。( 5) 三相输入缺相，使整流模块负担加重而损坏。 找到引起整流模块损坏的根本原因，并消除才能更换新的整流模块，以防止换上新 整流模块又发生损坏。更换新整流模块，对焊接的整流模块需确保焊接可靠。确保 与周边元件的电气安全间距，对螺接

7、的整流模块要拧紧，防止接触电阻大而发热。 模块与散热器的接触面要求涂好硅脂降低热阻，对并联的整流模块要用同一型号， 同一厂家的产品，以避免电流不均匀而损坏。4、如何诊断和处理变频器逆变功率模块故障？ 答：逆变电路与整流电路相反，是将直流电压变换为所要频率的交流电压，以所确 定的时间使上桥、下桥的功率开关器件导通和关断。从而可以在输出端U、V、W得到相位互差120电度角的三相交流电压。逆变电路通常指的就是IGBT逆变模块，IGBT模块损坏也是变频器常见的故障。中、小型变频器一般用三组IGBT(大功率晶体管模块)；大容量的机种均采用多组 IGBT并联，故测量检查时应分别逐一进行检测。IGBT的损坏

8、也可引起变频器的 OC 保护功能动作。逆变电路测试(以六相模块为例)：将负载侧 U V、W相的导线拆除，使用二极管 测试挡，红表笔接P (集电极C1)，黑表笔依次测U V、万用表显示的数值应为 最大；将表笔反过来，黑表笔接 P，红表笔测U、V、W万用表显示数值为400左 右。再将红表笔接N (发射极E2),黑表笔测U V、万用表显示数值为400左右； 黑表笔接P,红表笔测U、V、W万用表显示数值为最大。各相之间的正反向特性 应相同，若出现差别说明IGBT模块性能变差。用万用表的红、黑两表笔分别测试功率开关管的栅极 G与发射极E之间的正反向特 性，再次所测得数值都为最大，此时可判定 IGBT模块

9、栅极正常。如果有数值显示， 则栅极性能变差。当正反向测试结果为零时，说明所检测的一相门极已经被击穿短 路。栅极损坏时电路板保护门极的稳压管也将击穿损坏。逆变功率模块损坏的原因 如下：( 1) 器件本身的质量不好。( 2) 外部负载有严重过流、不平衡、电动机某相绕组对地短路、有一相绕组内部 短路、负载机械卡住、相间击穿、输出电路有短路或对地短路。( 3) 负载上接电容或因布线不当对地电容太大，使功率开关管有冲击电流。( 4) 电网电压太高或有较强的瞬间过电压，造成过压损坏。(5)功率开关管的过压吸收电路有损坏，造成不能有效吸收过压而使IGB损坏。（ 6） 滤波电容因日久老化，容量减少或内部电感变

10、大，对母线的过压吸收能力下 降，造成母线上过电压太高而损坏 IGBT。（7） 变频器内部某组电源，特别是 IGBT 驱动极+、-电源损坏、改变了输出值、 或两组电源间绝缘被击穿。 IGBT 功率器件的前级光电隔离器件因击穿导致功 率器件击穿，或因印刷板在隔离器件部位因尘埃、潮湿造成打火击穿导致 IGBT损坏。（ 8） 不适当的操作或产品设计软件中有缺陷，在干扰和开机、关机等不稳定情况 下引起上下两功率开关元件瞬间同时导通。（ 9） 雷击、水入侵，异物进入，检查人员误碰等意外。（10） 前级整流模块损坏，由主电源前级进入了交流电，造成IGBT损坏。（11） 修理更换功率模块，因没有静电防护措施，

11、在焊接操作时损坏了 IGBT。或因 修理中散热、 紧固、绝缘等处理不好， 导致短时使用就损坏。 并联使用 IGBT， 在更换时型号、批号不一致，导致各并联元件电流不均而损坏。（ 12）变频器内部保护电路（过压、过流保护）的某元件损坏，失去保护功能。 只有查到功率开关管损坏的根本原因，并首先消除再次损坏的可能，才能更换 逆变模块。否则，换上去的新模块回再损坏。IGBT同绝缘栅场效应管一样要避免静 电损坏，在装配焊接中防止损坏的根本措施是，把要被修理的变频器、IGBT模块、电烙铁、人、操作工作台垫板等全部用导线连接起来，使得在同一电位下，进行操 作，全部连接的公共点应接地。特别是电烙铁头不能带有高

12、电位，示波器电源要有 隔离良好的变压器隔离。IGBT模块在未使用前要保持控制极 G与发射极E接通，不 得随意去掉该器件出厂前的防静电保护 G E连通措施。功率模块与散热器之间涂导热硅脂，保持厚度 0.1 0.25mm, 接触面 80%以上, 紧固力矩按紧固螺钉大小施加 , 以确保模块散热良好 . 再装配时要处理好原装配上 的各类技术措施 , 不得简化、省略。例如，输入的双绞线，各电极连接的电阻阻值， 绝缘件、吸收板或吸收电容都要维持原样，要对做了修焊的驱动印刷板进行清洁并 防止爬电的涂漆处理， 保证绝缘可靠， 不要少装和装错零部件。 并联模块要求型号、 编号一致，在编号无法一致时，要确保被并联

13、的全部模块性能相同。5、如何诊断和处理变频器开关电源故障？ 答：开关电源损坏是众多变频器最常见的故障，通常是由于开关电源发生短路造成 的，danfoss变频器采用了新型脉宽集成控制器 UC2844来调整开关电源的输出，同 时UC2844还带有电流检测，电压反馈等功能，当发生无显示，控制端子无电压， DC12V DC24NM扇不转等现象时，首先应该考虑开关电源是否损坏。 开关电源损坏 的一个明显的特征就是变频器通电后无显示。例如，富士G5S变频器采用了两级开关电源，其原理是主直流回路的直流电压由 500V以上降为300V左右，然后再经过 一级开关降压输出5V、24V多路电源。开关电源的损坏常见的

14、有开关管击穿，脉冲 变压器烧坏，以及次级输出整流二极管损坏，滤波电容使用时间过长，导致电容特 性变化（容量降低或漏电流较大） ，稳压能力下降，也容易引起开关电源的损坏。 例如，MF系列变频器的开关电源采用的是较为常见的反激式开关电源控制方式，开关电源的输出级电路发生短路也会引起开关电源的损坏，从而导致变频器无显示。 开关电源损坏的原因如下：（ 1） 环境恶污，由于灰尘、水气等造成绝缘损坏。开关电源因局部高温已使印刷 板深度发黄炭化或印制线损坏时，印制板的绝缘和覆铜箔、导线已不能使用 时，只能整体更换该印刷板。查出损坏的元件后更换新元件，元件型号要与 原型号一致，在不能一致时，要确认元件的功率开

15、关频率、耐压以及尺寸能 否安装，并要与周边的元件保持绝缘间距。（ 2） 元器件本身寿命问题，特别是开关管或开关集成电路因电流电压负担大，更 易损坏。（ 3） 开关变压器的漆包线长期在高温下使用出现发黄、焦臭、变压器绕组间有击 穿、变压器绕组特别是高压绕组有断线、骨架有变形和跳弧痕迹。变压器导 线因氧化、助焊剂腐蚀而日久断裂。（ 4） 开关电源变压器本身漏感大，运行时原边绕组的漏感造成大能量的过电压， 该能量被吸收的元件（阻容元件、稳压管、瞬时电压抑制二极管）吸收时发 生严重过载，时间一长吸收的元件就会损坏。6、如何诊断和处理变频器驱动电路故障？ 答：驱动电路发生故障一般有明显的损坏痕迹，诸如器

16、件（电容、电阻、三极管及 印刷板）爆裂、变色、断线等异常现象，但不会出现驱动电路全部损坏的情况。大 功率晶体管驱动电路的损坏也是导致过流保护功能动作的原因之一。 驱动电路损坏 表现出来最常见的现象是缺相或三相输出电压不相等，三相电流不平衡等特征。处 理方法一般是按照原理图逐级逆向检查、 测量、替代、比较等；或与另一块正品 （新 的）驱动板对照检查、逐级寻找故障点。处理故障的步骤为：首先，对整块电路板 清灰除污。如果发现印刷电路断线，则补线处理；查出损坏器件应更换；对怀疑的 元器件可采用测量、对比、替代等方法的判断，有的器件需要离线测定。驱动电路 修复后，还要应用示波器观察各组驱动电路信号的输出

17、波形，如果三相脉冲大小、 相位不相等，则驱动电路仍然有异常处（更换的元器件参数不匹配，也会引起这类 现象）应重复检查、处理。造成驱动损坏的原因有多种，一般说来出现的问题表现为U、V、W三相无输出，或者输出不平衡，或者输出平衡但是在低频的时候抖动以及启动报警等。当一台变 频器快熔熔断或者是 IGBT 模块损坏的情况下，驱动电路基本都不可能完好无损， 不可换上好的快熔或者 IGBT 模块，这样很容易造成刚换上的好的器件再次损坏。 此时，应该着重检查一下驱动电路上是否有打火的印记，可以先将 IGBT 逆变模块 的驱动脚连线拔掉，用万用表电阻挡测量六路驱动电路是否阻值相同（但是极个别 的变频器的驱动电

18、路不是六路阻值都相同的：如三菱、富士等变频器） ，如果六路 阻值都基本相同还是不能完全证明驱动电路是完好的， 还需要使用电子示波器测量 六路驱动电路上的电压，当给定一个启动信号时六路驱动电路的波形是否一致。也 可以使用数字式电子万用表来测量驱动电路六路的直流电压，一般来说，未启动时 的每路驱动电路上的直流电压约为 10V左右，启动后的直流电压约为 2 3 V。如 果测量结果一切正常， 基本可以判断此变频器的驱动电路是好的。 然后，就将 IGBT 逆变模块连接到驱动电路上，为了可靠应将IGBT逆变模块的P从直流母线上断开， 中间接一组串联的灯泡或者一个功率大一些的电阻， 这样能在电路出现大电流的情 况下，保护IGBT逆变模块不被大电容的放电电流损坏。