丹佛斯5000變頻器常見故障及維修對策

1 變頻器的組成、常見故障現(xiàn)象和故障處理

1.1 變頻器的組成

變頻器是由主回路和控制回路兩大部分組成的(見圖1)；主回路由整流器（整流模塊）、中間電路（濾波電路）和逆變器（大功率晶體模塊）三個(gè)主要部分組成，控制回路則由單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路和光電隔離等電路組成。

(1)整流器它與單相或三相交流電源相連接，產(chǎn)生脈動(dòng)的直流電壓

(2)中間電路的三種作用 

● 使脈動(dòng)的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑，供逆變器使用；

● 通過開關(guān)電源為各個(gè)控制線路供電；

● 可以配置濾波或制動(dòng)裝置以提高變頻器性能。 

(3) 逆變器 

將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓。 

(4) 控制電路 

它將信號傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時(shí)它也接收來自這些部分的信號。其主要組成部分是：輸出驅(qū)動(dòng)電路、接收控制電路。

控制電路的主要功能是： 

● 利用信號來開關(guān)逆變器的半導(dǎo)體器件；

● 提供操作變頻器的各種控制信號。

當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，它的保護(hù)功能自動(dòng)運(yùn)行，變頻器立即跳閘，電機(jī)由運(yùn)行狀態(tài)到停止，報(bào)警指示紅色發(fā)光二極管開始閃亮,液晶顯示部分提示報(bào)警信息代碼或故障內(nèi)容。這時(shí)可以根據(jù)信息代碼來分析判斷變頻器的故障范圍，如果是軟性故障，可將變頻器進(jìn)行斷電復(fù)位。如還不能恢復(fù)正常，只能采用手動(dòng)或自動(dòng)初始化，初始化正常后按照參數(shù)表重新將數(shù)據(jù)輸入設(shè)定。這樣，變頻器就可以在故障較輕的情況下恢復(fù)正常使用。若經(jīng)以上操作后變頻器仍不正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就要根據(jù)故障現(xiàn)象來檢查變頻器損壞的部位，更換元器件或電路板。故障查找時(shí)必須按變頻器的提示順序進(jìn)行。在維修過程中，根據(jù)故障情況要用數(shù)字萬用表來檢測電子元器件的好壞，如測量不正確就很可能導(dǎo)致錯(cuò)誤判斷，這將給維修工作造成困難，希望各位同行注意。

3 變頻器常見故障現(xiàn)象和故障處理

我公司使用的vlt5000系列變頻器在運(yùn)行中常見的故障有：多種故障錯(cuò)亂出現(xiàn)（報(bào)警5、6、7、8）接地故障（報(bào)警14）、電機(jī)uvw相丟失（報(bào)警31.32.33）、通訊故障等。

3.1 開關(guān)電源損壞

這是眾多變頻器常發(fā)生的故障，通常是由于開關(guān)電源的元器件損壞或負(fù)載發(fā)生短路造成的，丹佛斯變頻器采用了新型脈寬集成控制器uc2844來調(diào)整開關(guān)電源的輸出，同時(shí)uc2844還帶有電流檢測，電壓反饋等功能。當(dāng)發(fā)生無顯示，控制端子無電壓，24v風(fēng)扇不運(yùn)轉(zhuǎn)等現(xiàn)象時(shí)我們首先應(yīng)該考慮開關(guān)電源是否損壞（一般為uc2844或電阻損壞）。如果不能判斷是否電源故障，可以外接24v電源進(jìn)行測試，測試結(jié)果一切正?？梢耘卸殡娫垂收?。

3.2 丹佛斯5011變頻器的液晶顯示屏上顯示字母“14"報(bào)警

變頻器液晶顯示屏上出現(xiàn)“alarm 14"報(bào)警，變頻器不能工作，重新送電后按reset鍵能復(fù)位，再啟動(dòng)時(shí)再次報(bào)警，查操作手冊為接地報(bào)警，檢查電機(jī)和相關(guān)電纜并無接地故障,也就是說故障在變頻器。分析電路導(dǎo)致接地報(bào)警的原因?yàn)榛魻杺鞲衅鬏敵鲭妷盒盘柕诫娏魅影逶偎偷竭\(yùn)算放大器進(jìn)行比較，結(jié)果數(shù)值過大，（見圖2）查檢測部分霍爾傳感器正常，檢測對陶瓷基薄膜集成電阻r501時(shí)測其中的一路阻值因腐蝕已變無窮大致使接地不良，造成信號過強(qiáng)，引起報(bào)警，無原件更換，在上面焊同阻值大功率貼片電阻，重新啟動(dòng)后運(yùn)行正常。接地故障是平時(shí)經(jīng)常遇到的故障，在排除電機(jī)接地存在問題的原因外，最可能發(fā)生故障的部分就是霍爾傳感器和信號傳輸電阻，由于它們受溫度、濕度、腐蝕氣體等環(huán)境因素的影響較大，工作點(diǎn)很容易發(fā)生飄移，導(dǎo)致接地報(bào)警。 

3.3 丹佛斯5016變頻器“alarm 13"過流報(bào)警

變頻器液晶顯示屏上出現(xiàn)“alarm 13"報(bào)警，并能手動(dòng)復(fù)位，不升速時(shí)正常，加速時(shí)就報(bào)警，重新送電，沒有聽到內(nèi)部繼電器吸合的聲音，懷疑為充電電阻r401并聯(lián)的接觸器km1短路導(dǎo)致電流過大引起（見圖3），用萬用表測km1線圈兩端電壓正常，停電測線圈直流電阻，為無窮大，換新線圈后上電試車，一切正常。

圖3 接觸器km1短路導(dǎo)致電流過大

過流原因：

(1) 重新啟動(dòng)時(shí)，一升速就跳閘。這是過電流十分嚴(yán)重的現(xiàn)象。主要原因有：接觸器開路，負(fù)載過重，機(jī)械部分故障；逆變模塊損壞；電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩過小等。

(2) 通電后立即報(bào)警，這種現(xiàn)象一般不能復(fù)位。主要原因有：模塊損壞、驅(qū)動(dòng)電路損壞、電流檢測電路損壞。 

3.4 丹佛斯5006變頻器“alarm 8"低壓報(bào)警

變頻器液晶顯示屏上出現(xiàn)“alarm 8"報(bào)警不能復(fù)位，經(jīng)查線排端子104（1）為電壓檢測點(diǎn)，信號經(jīng)ic403輸送給控制板，并在內(nèi)部與參數(shù)設(shè)定電壓做比較，如果低與參數(shù)下限，變頻器就會停車并報(bào)警顯示故障（見圖4），測104（11）點(diǎn)無電壓，正常為2.3v說明故障點(diǎn)在前面，測ic403（3）腳無電壓，測d1負(fù)極無直流電壓，測變壓器有交流輸出，可以判斷為4r7電阻損壞，換電阻后通電，試運(yùn)行正常。

3.5丹佛斯5006變頻器“alarm 29" 散熱片溫度過高報(bào)警

變頻器液晶顯示屏上出現(xiàn)“alarm 29"報(bào)警不能復(fù)位，這是我們常碰到的一個(gè)故障。出現(xiàn)這種故障時(shí)，我們應(yīng)首先看一下面板的溫度顯示是否超出參數(shù)設(shè)置的上限，如果超出看是否與現(xiàn)實(shí)溫度相符，如果不相符說明檢測電路出現(xiàn)故障，經(jīng)查顯示溫度與現(xiàn)實(shí)不符，測電路（圖5）14v正常，插頭兩端無電壓，查電阻r207、r208阻值為無窮大，更換新件后一切正常。

3.6 丹佛斯5032變頻器能啟動(dòng)有頻率無電壓

變頻器顯示正常，并能啟動(dòng)且有頻率變化但沒有交流電壓產(chǎn)生，試換控制板故障依舊，說明故障在功率部分，測igbt及相關(guān)電路正常，當(dāng)查到mk1-mk2的排線時(shí)，發(fā)現(xiàn)排線上有線因腐蝕造成接觸阻值過大，用酒精、尖針修理后確切無誤后重新通電，一切正常。

3.7 丹佛斯5004變頻器屏幕無顯示，燈頻閃

變頻器無顯示但燈頻閃，換控制板無變化，懷疑電源部分有故障，上電查功率板的電源各輸出都有明顯的閃動(dòng)，說明電源有短路故障，斷電用手接觸各元器件，當(dāng)接觸到圖6的ic408時(shí)，發(fā)現(xiàn)其溫度過高，用萬用表測量內(nèi)部已嚴(yán)重短路，換新后通電測各電壓正常，帶電機(jī)試運(yùn)行，未發(fā)現(xiàn)故障。

3.8 丹佛斯5006變頻器面板顯示時(shí)好時(shí)壞

變頻器面板顯示時(shí)好時(shí)壞，換控制板故障依舊，懷疑為電源接觸不良，查各電源一切正常，測功率板到控制板之間的線排，發(fā)現(xiàn)有線接觸不良，換新后重新上電一切正常。

3.9 整流橋損壞

丹佛斯5004變頻器運(yùn)行時(shí)前級保險(xiǎn)燒毀，空開跳閘，并且聽到變頻器內(nèi)部有異常響動(dòng)，檢查過程中，發(fā)現(xiàn)整流橋已損壞，炸出幾條明顯裂縫，測全橋已經(jīng)短路，經(jīng)查整流橋的型號為skb30/12參數(shù)是電流30a、耐壓1200v完quan符合技術(shù)要求，因變頻器負(fù)載是拖輥、刀盤而且停車慣性大，且停車時(shí)有再生過電壓現(xiàn)象，由于再生功率使直流電路電壓升高，有時(shí)超過允許值，中間電壓＋再生電壓超過整流橋耐壓值，即為整流橋炸裂的原因。根據(jù)以上原因，我們對變頻器個(gè)別參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如減速時(shí)間（210）由原5s延長到10s，三相輸出u、v、w加壓敏電阻（接法為△連接、加壓敏電阻的耐壓為1000v）。通過以上改進(jìn)變頻器的故障率明顯降低。

三相整流橋模塊檢測方法：將數(shù)字萬用表撥到二極管測試檔，用紅、黑兩表筆先后測r、s、t相與p、n極之間的正反向二極管特性，來檢查判斷整流橋是否完好。所測的正反向特性相差越大越好；如正反向?yàn)榱?，說明所檢測的一相已被擊穿短路；如正反向均為無窮大，說明所檢測的一相已經(jīng)斷路。整流橋模塊只要有一相損壞，就必須更換。

（1）igbt模塊因散熱不良導(dǎo)致其損壞

丹佛斯5006變頻器在運(yùn)轉(zhuǎn)中突然發(fā)出爆炸聲響，同時(shí)外接保險(xiǎn)燒毀，拆機(jī)發(fā)現(xiàn)變頻器的igbt模塊損壞。經(jīng)過對相關(guān)板卡的測試，發(fā)現(xiàn)igbt觸發(fā)線路損壞，測量其他板塊正常。在拆卸變頻器板卡時(shí)發(fā)現(xiàn)其電源板和電流檢測板上有很多的油污和灰塵。打開變頻器的散熱片風(fēng)機(jī)，看到散熱片上也粘滿了油污和雜物，將變頻器的散熱通道完quan堵死。由此推斷變頻器的igbt模塊因散熱不良導(dǎo)致其損壞。

● 維修過程：首先將變頻器完quan拆開，將散熱通道的散熱片拆下，用空壓氣體將散熱片清理干凈， 同時(shí)將變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)件和板卡全部清理干凈。安裝igbt模塊，安裝igbt模塊時(shí)候要按照模塊的要求，順序安裝，力矩適度。修理觸發(fā)線路，然后依次安裝其他器件。安裝結(jié)束后進(jìn)行靜態(tài)的測試，靜態(tài)測試結(jié)果良好后進(jìn)行通電測試和帶負(fù)載試驗(yàn)。帶負(fù)載試驗(yàn)合格，順利完成維修。

● 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：綜合不同型號和不同的使用環(huán)境中的數(shù)臺丹佛斯變頻器維修情況，總結(jié)出變頻器igbt模塊損壞的主要原因是使用環(huán)境的惡劣，使得門極驅(qū)動(dòng)卡上電子元件損壞以及變頻器的散熱通道堵塞導(dǎo)致。最容易損壞的器件是穩(wěn)壓管及光耦。檢查驅(qū)動(dòng)電路是否有問題，可在斷電時(shí)比較一下各路觸發(fā)端電阻是否一致。通電開機(jī)可測量觸發(fā)端的電壓波形。但是有的變頻器不裝入模塊不能開機(jī)，這時(shí)在模塊p端串入假負(fù)載防止檢查時(shí)誤碰觸發(fā)端或其他線路引起燒壞模塊。

（2）igbt模塊的簡單測量方法

變頻器輸出電壓不平衡表現(xiàn)為馬達(dá)抖動(dòng)，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，一般沒有經(jīng)驗(yàn)是很難判定是哪路驅(qū)動(dòng)有問題，這時(shí)可啟動(dòng)變頻器2hz，用萬用表直流電壓檔分別測：p-u、p-v、p-w及u-n、v-n、w-n的電壓值，這6路電壓這時(shí)也會不一樣，那一路偏高則這一路有問題，其原理大家可自己畫圖分析一下。對于igbt模塊，我們介紹最簡dan的測量方法（專業(yè)不是這樣測量）將數(shù)字萬用表撥到二極管測試檔，測試igbt模塊c1、e1、c2、e2之間以及柵極g與e1、e2之間正反向二極管特性,來判斷igbt模塊是否完好。以六相模塊為例。將負(fù)載側(cè)u、v、w相的導(dǎo)線拆除,使用二極管測試檔，黑表筆接p(集電極c1)，紅表筆依次測u、v、w，萬用表顯示數(shù)值為無窮大；將表筆反過來，紅表筆接p，黑表筆測u、v、w，萬用表顯示數(shù)值為400左右。再將黑表筆接n（發(fā)射極e2），紅表筆測u、v、w，萬用表顯示數(shù)值為400左右；紅表筆接p，黑表筆測u、v、w，萬用表顯示數(shù)值為無窮大。各相之間的正反向特性應(yīng)相同，若出現(xiàn)差別說明igbt模塊性能變差，應(yīng)予更換。

3.11 變頻器檢修順序流程圖

圖7示出變頻器檢修順序流程圖。

圖7 變頻器檢修順序流程圖

4 日常維護(hù)

操作人員必須熟悉變頻器的基本工作原理、功能特點(diǎn)，具有電工操作基本知識。在對變頻器日常維護(hù)之前，必須保證設(shè)備總電源全部切斷；并且在變頻器燈完quan熄滅的5-30分鐘（根據(jù)變頻器的功率）后再進(jìn)行。應(yīng)注意檢查電網(wǎng)電壓，改善變頻器、電機(jī)及線路的周邊環(huán)境，定期清除變頻器內(nèi)部灰塵，通過加強(qiáng)設(shè)備管理最大限度地降低變頻器的故障率。

(1)冷卻風(fēng)扇

變頻器的功率模塊是發(fā)熱最嚴(yán)重的器件，其連續(xù)工作所產(chǎn)生的熱量必須要及時(shí)排出，一般風(fēng)扇的壽命大約為20kh-40kh。按變頻器連續(xù)運(yùn)行折算為3-5年就要更換一次風(fēng)扇，避免因散熱不良引發(fā)故障。

(2)濾波電容

中間電路濾波電容：又稱電解電容，其主要作用就是平滑直流電壓，吸收直流中的低頻諧波，它連續(xù)工作產(chǎn)生的熱量加上變頻器本身產(chǎn)生的熱量都會加速其電解液的干涸，直接影響其容量的大小。正常情況下電容的使用壽命為5年。建議每年定期檢查電容容量一次，一般其容量減少20%以上應(yīng)更換。

在保養(yǎng)的同時(shí)要仔細(xì)檢查變頻器，定期送電，帶電機(jī)工作在2hz的低頻約10min，以確保變頻器工作正常。

(3)防腐劑的使用

因我公司的生產(chǎn)特性，各電氣mcc室的腐蝕氣體濃度過大，致使很多電氣設(shè)備因腐蝕損壞（包括變頻器）。

為了解決以上問題我公司專門安裝了一套空調(diào)系統(tǒng)，用正壓新鮮風(fēng)來改善環(huán)境條件。為減少腐蝕性氣體對電路板上元器件的腐蝕，我們還要求變頻器生產(chǎn)廠家對線路板進(jìn)行防腐加工，維修后也要噴涂防腐劑，有效地降低了變頻器的故障率，提高了使用效率。

5 結(jié)束語

變頻器的科技含量較高，是強(qiáng)電與弱電相結(jié)合的，但是如果使用不當(dāng)或偶然事件也會造成變頻器的損壞。要想使變頻器正常的運(yùn)行少出故障，這對維修人員技術(shù)水平要求極gao，同時(shí)維修技術(shù)人員對現(xiàn)場環(huán)境、設(shè)備、工藝等的充分了解也是十分必要的。以上是本人在變頻器使用與維修中的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)和心得，本文測試儀表均為fluke177型萬用表，如用指針表個(gè)別參數(shù)可能不一樣。希望與各位同行共同討論希望能給大家提供一些參考，如有不妥之處，請批評指正。

VLT 2008 ERR7 故障的解釋：

丹佛斯VLT2800系列變頻器ERR7故障的代碼為：（DC LINK VOLTAGE HIGH ）過壓。若變頻器中間直流電壓UDC高于逆變器的過壓極限，逆變器將關(guān)斷，直到UDC重新講到過壓極限一下為止。若UDC持續(xù)過壓一段時(shí)間，逆變器將跳閘。時(shí)間長短取決于變頻器設(shè)置，設(shè)置范圍是5-10秒。 

二 ERR7故障的產(chǎn)生和解決辦法。 

1）、直流電壓檢測值大于直流電壓過壓極限值。表現(xiàn)情況有： 

 輸入電源電壓值大于變頻器的輸入電壓額定值，導(dǎo)致直流電壓值高于極限值。比如有些客戶將380VA,輸入到額定電壓為220VAC的變頻器上，直接導(dǎo)致變頻器顯示過壓報(bào)警，這是非常嚴(yán)重的事情，有可能導(dǎo)致變頻器嚴(yán)重?fù)p壞。解決方法：保證變頻器的輸入電壓在應(yīng)許的范圍內(nèi)。? 

 負(fù)載慣性太大，運(yùn)行時(shí)導(dǎo)致變頻器內(nèi)部直流電壓值偏高，大于直流電壓極限值，導(dǎo)致變頻器過壓報(bào)警。比如說凸輪式負(fù)載，起重行業(yè)，解決的辦法是：此類場合要選擇帶制動(dòng)功能的變頻器。? 

 直流電壓檢測線路損壞。變頻器內(nèi)部的直流電壓檢測是采用的直接降壓采樣的方式，取信號后進(jìn)行處理。如果這部分線路損壞則需要送交丹佛斯指的維修中心維修。? 

2）、變頻器型號不能識別。有些變頻器只要上電就顯示ERR7,這時(shí)候讀取變頻器型號參數(shù)P621,發(fā)現(xiàn)參數(shù)值為：VLT2800 200-240V，說明該機(jī)器已不能正確地讀取自己的身份，正確的應(yīng)該是變頻器本身型號，比如：VLT2875 380V-480V。出現(xiàn)此類現(xiàn)象則需要送交丹佛斯指的維修中心維修。 

三 ERR7故障原因總結(jié)： 

1、產(chǎn)生ERR7故障不一定是變頻器損壞、也有可能是選型和使用中出現(xiàn)了問題。 

2、對于出現(xiàn)變頻器身份不能識別和電壓檢測損壞的情況，經(jīng)過不同的送修單位和不同的使用環(huán)境下，對數(shù)臺VLT2800系列變頻器ERR7故障分析，總結(jié)出現(xiàn)故障機(jī)器產(chǎn)生的主要原因是：使用環(huán)境的惡劣，電路板太臟，有些電路板上有很多的油污，甚至有水分。】