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1、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
2、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,MM440,6SE70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：,6SE70变频器主电路的构成,装机装柜型：,书本型：,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
3、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。,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,导通,不导通,导通,不导通,整流电路的简单测试方法,不导通,不导通,不导通,不导通,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,A,B,逆变电路的测
4、试,较大阻值,不导通,较大阻值,不导通,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,西门子变频器停车方式,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
5、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2,MM440的Vdc-max 调节器功能描述,Vdc-max 控制器”激活阈值为r1242=1.151.414P0210 620V内置制动单元激活阈值：P1254=0：VDC.Chopper=1.13 1.414P0210 其他情况：VDC.Chopper=0.98r1242 其中P0210为电源电压值。外置制动单元激活阈值：757V和673V,1、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
6、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,2、机械制动器控制方式设置不合理,原设计：,改进后的设计：,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,3#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=K148 P616=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=KK242 P611
7、=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,5,6,7,8,16,17,9,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,MM440,6SE70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,MM4
8、40的过载能力,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)*InIH、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
9、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,T电机转矩T负载转矩,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,T电机转矩T负载转矩,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。
10、,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,定子绕组电动势：E=U-i（r+X）U,恒转矩调速，要求调速过程中维持不变,电动机输出转矩 TM=KT I2COS2，减小，TM减小,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，减小；,=U/4.44KNf,E=4.44KfN,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
11、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4,P318=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：FUN 8:正向转矩补偿 FUN 9:反向转矩补偿 设定范围:020%,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
12、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
13、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,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、直流母线电压,不是发生在减速阶段,对再生过电压的处理,1、适当延长减速时间2、检查制动单元、制动电阻及其接线是否完好3、检查参数设置是否正确，制动单元是否正确投入4、使用Vdc-max 调节器,五米板
14、2#成品库1#天车大车走行采用西门子6SE70变频器调速，采用2台变频器拖动4台电动机，2011年10月，运行第一档速度5HZ时正常，运行第二档15HZ时其中一台变频器报过电压故障。,案例6,原因分析：运行第二档15HZ时，由于控制电路故障，报过电压故障的那一台变频器运行在5HZ，电动机处于回馈制动状态。,变频器报欠电压故障的原因及对策,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直接原因：直流母线电压低于故障阈值DC430V左右,直流母线欠电压故障的直接原因,对欠电压原因的分析,1、电源电压过低,2、电源接触不良或电源缺相,3
15、、检测回路故障,4、整流部分功率器件损坏,欠电压故障处理流程图,欠电压,电源电压过低,电源接触不良或电源缺相,检查电源线路,整流部分功率器件损坏,检测电源电压,检测回路故障,测量功率器件,检测电源电压、直流母线电压,焦化厂干熄焦电机车走行采用6SE70变频器调速，在投产初期高速运行时报F008欠电压故障，严重制约着湘钢第一座干熄焦的达产达效。,案例7,改进措施,对磨电道除锈，降低接触电阻启用动能缓冲功能（Vdc-min调节器）,西门子变频器的点检与维护,日常检查定期检查,变频器的日常检查,1、温度：0C至+40C或-10C至+50C,MM440的负载能力与环境温度之间的关系,2、湿度 空气的相
16、对湿度95%，无凝露,变频器的日常检查,3、不要把变频器安装在存在大气污染的环境中，例如，安装在存在灰尘、腐蚀性气体等的环境中,4、不允许把变频器安装在有可能经常受到振动的地方。,5、冷却系统的检查：冷却风机运行是否正常，风道、空气过滤器是否堵塞，风量是否正常,变频器的日常检查,6、认真监视并记录变频器人机界面上的各显示参数：电源电压、输出电流、直流母线电压等，运行中是否有故障报警显示,7、电容器的检查：无漏液，外壳有无膨胀、鼓泡或变形，安全阀是否破裂,8、用测温仪器检测变频器内部是否过热，是否有异味；接线柱表面温度不超过60，内部工作温度小于40。,9、异音、异味检查,变频器的定期检查,根据
17、现场环境和使用情况，每半年至一年做一次，将检查重点放在变频器日常运行时无法巡视到的部位。,1、作定期检查时，操作前必须切断电源，变频器停电后待操作面板电源指示灯熄灭后，等待5min使得主电路直流滤波电容器充分放电，用万用表确认电容器放电完后，再进行操作。,2、将变频器控制板、主板拆下，用毛刷、吸尘器清扫变频器线路板及内部IGBT模块、输入输出电抗器等部位。线路板脏污的地方，应用棉布沾上酒精或中性化学剂擦除。,变频器的定期检查,3、检查变频器内部导线绝缘是否有腐蚀过热的痕迹及变色或破损等，如发现应及时进行处理或更换。,4、变频器由于振动、温度变化等影响，螺丝等紧固部件往往松动，应将所有螺丝全部紧
18、固一遍。,5、检查变频器绝缘电阻是否在正常范围内(所有端子与接地端子)，注意不能用兆欧表对线路板进行测量，否则会损坏线路板的电子元器件。,变频器的定期检查,6、电容器的检查：无漏液，外壳有无膨胀、鼓泡或变形，安全阀是否破裂，电容器的容量可用数字电容表测量，当容量下降到额定容量的80%以下时，应予更换。一般情况下滤波电容器使用周期大约为5年。,7、冷却风扇风扇工作寿命为 35 000 小时，按变频器连续运行折算为23年就要更换一次风扇。,8、用兆欧表测量电动机连接电缆每相导线之间以及每相导线与保护接地之间的绝缘电阻是否符合要求，正常时应大于1M。,课程回顾,一般变频器过载能力1.5额定输出电流(即 150%过载)，2额定输出电流(即 200%过载)，持续时间 3s。变频器控制方式是V/F控制时，电压提升可用于解决启动困难、低速运行时有卡阻点、启动时报过电流等故障故障变频器过电流故障的判断要仔细区分报故障时变频器运行的状态过电压故障一般是由于减速时间设置过短或制动单元故障造成的欠电压故障一般是由于电源故障引起的,
