【干貨】常見變頻器故障判斷及處理方法

變頻器由于性能優(yōu)越，效果好，受到了工業(yè)領(lǐng)域的歡迎，得到了推廣。變頻器由于集成度高，功能強大，其運行的好壞，跟安裝的合理與否，系統(tǒng)設(shè)計的好壞和維護保養(yǎng)有很大關(guān)系。以下內(nèi)容首先闡述變頻器維修的工作原理，著重就常見變頻器故障判斷及處理方法深入分析

逆變功率模塊的損壞

1.1.1 判斷
逆變功率模塊主要有IGBT、IPM等，檢查外觀是否已炸開，端子與相連印制板是否有燒蝕痕跡。用萬用表查C-E、G-C、G-E 是否已通，或用萬用表測P對U、V、W 和N 對U、V、W 電阻是否有不一致，以及各驅(qū)動功率器件控制極對U、V、W、P、N 的電阻是否有不一致，以此判斷是哪一功率器件損壞。
1.1.2 損壞的原因查找
（1）器件本身質(zhì)量不好。
（2）外部負載有嚴重過電流、不平衡，電動機某相繞阻對地短路，有一相繞阻內(nèi)部短路，負載機械卡住，相間擊穿，輸出電線有短路或?qū)Φ囟搪贰?br style="FONT-FAMILY: ; COLOR: "> （3）負載上接了電容，或因布線不當(dāng)對地電容太大，使功率管有沖擊電流。
（4）用戶電網(wǎng)電壓太高，或有較強的瞬間過電壓，造成過電壓損壞。
（5）機內(nèi)功率開關(guān)管的過電壓吸收電路有損壞，造成不能有效吸收過電壓而使IGBT損壞，如圖1所示。

 （6）濾波電容因日久老化，容量減少或內(nèi)部電感變大，對母線的過壓吸收能力下降，造成母線上過電壓太高而損壞IGBT。正常運行時母線上的過電壓是逆變開關(guān)器件脈沖關(guān)斷時，母線回路的電感儲能轉(zhuǎn)變而來的。
（7）IGBT或IPM功率器件的前級光電隔離器件因擊穿導(dǎo)致功率器件也擊穿，或因在印制板隔離器件部位有塵埃、潮濕造成打火擊穿，導(dǎo)致IGBT、IPM損壞。
（8）不適當(dāng)?shù)牟僮鳎�或產(chǎn)品設(shè)計軟件中有缺陷，在干擾和開機、關(guān)機等不穩(wěn)定情況下引起上下兩功率開關(guān)器件瞬間同時導(dǎo)通。
（9）雷擊、房屋漏水入侵，異物進入、檢查人員誤碰等意外。
（10）經(jīng)維修更換了濾波電容器，因該電容質(zhì)量不好，或接到電容的線比原來長了，使電感量增加，造成母線過電壓幅度明顯升高。
（11）前級整流橋損壞，由于主電源前級進入了交流電，造成IGBT、IPM損壞。
（12）修理更換功率模塊，因沒有靜電防護措施，在焊接操作時損壞了IGBT。或因修理中散熱、緊固、絕緣等處理不好，導(dǎo)致短時使用而損壞。
（13）并聯(lián)使用IGBT，在更換時沒有考慮型號、批號的一致性，導(dǎo)致各并聯(lián)元件電流不均而損壞。
（14）變頻器內(nèi)部保護電路（過電壓、過電流保護）的某元件損壞，失去保護功能。
（15）變頻器內(nèi)部某組電源，特別是IGBT驅(qū)動級+、-電源損壞，改變了輸出值或兩組電源間絕緣被擊穿。
1.1.3 更換
只有查到損壞的根本原因，并首先消除再次損壞的可能，才能更換逆變模塊，否則換上去的新模塊會再損壞。
（1）IGBT 同絕緣柵場效應(yīng)管一樣要避免靜電損壞。在裝配焊接中防止損壞的根本措施是，把要修理的機器、IGBT 模塊、電烙鐵、人、操作工作臺墊板等全部用導(dǎo)線連接起來，使得在同一電場電位下進行操作，全部連接的公共點如能接地就更好。特別是電烙鐵頭上不能帶有市電高電位，示波器電源要用隔離良好的變壓器隔離。IGBT模塊在未使用前要保持控制極G 與發(fā)射極E 接通，不得隨意去掉該器件出廠前的防靜電保護G-E 連通措施。
（2）功率模塊與散熱器之間涂導(dǎo)熱硅脂，保證涂層厚度0.1耀0.25 mm，接觸面80%以上，緊固力矩按緊固螺釘大小施加（M4 13 kg·cm，M5 17 kg·cm，M6 22 kg·cm），以確保模塊散熱良好。
（3）機器拆開時，要對被拆件、線頭、零件做好筆記。再裝配時處理好原裝配上的各類技術(shù)措施，不得簡化、省略。例如，輸入的雙絞線、各電極連接的電阻阻值、絕緣件、吸收板或吸收電容都要維持原樣；要對作了修焊的驅(qū)動印制板進行清潔和防止爬電的涂漆處理，以及保證絕緣可靠，更不要少裝和錯裝零部件。
（4）并聯(lián)模塊要求型號、編號一致，在編號無法一致時，要確保被并聯(lián)的全部模塊性能相同。
（5）對因炸機造成銅件的缺損，要把毛刺修圓砂光，避免因過電壓發(fā)生尖端放電而再次損壞。

1.1.4 更換模塊后的通電
經(jīng)常會更換模塊后，一通電又燒毀了。為防止此類事故，一般在變頻器的直流主回路里串入一電阻，電阻阻值為1耀2 k贅，功率50 W以上，由于電阻的限流作用，即使故障開機也不會損壞模塊。空載時流過電阻的電流小，壓降也小，可做空載檢查。
一般只要空載運行正常，去掉電阻大都會正常。
1.2 整流橋的損壞
1.2.1 判斷
用萬用表電阻擋即可判斷，對并聯(lián)的整流橋要松開連接件，找到壞的那一個。
1.2.2 損壞原因查找
（1）器件本身質(zhì)量不好。
（2）后級電路、逆變功率開關(guān)器件損壞，導(dǎo)致整流橋流過短路電流而損壞。
（3）電網(wǎng)電壓太高，電網(wǎng)遇雷擊和過電壓浪涌。電網(wǎng)內(nèi)阻小，過電壓保護的壓敏電阻已經(jīng)燒毀不起作用，導(dǎo)致全部過壓加到整流橋上。
（4）變頻器與電網(wǎng)的電源變壓器太近，中間的線路阻抗很小，變頻器沒有安裝直流電抗器和輸入側(cè)交流電抗器，使整流橋處于電容濾波的高幅度尖脈沖電流的沖擊狀態(tài)下，致使整流橋過早損壞。
（5）輸入缺相，使整流橋負擔(dān)加重而損壞。
1.2.3 更換
（1）找到引起整流橋損壞的根本原因，并消除，防止換上新整流橋又發(fā)生損壞。
（2）更換新整流橋，對焊接的整流橋需確保焊接可靠。確保與周邊元件的電氣安全間距，用螺釘聯(lián)接的要擰緊，防止接觸電阻大而發(fā)熱。與散熱器有傳導(dǎo)導(dǎo)熱的，要求涂好硅脂降低熱阻。
（3）對并聯(lián)整流橋要用同一型號、同一廠家的產(chǎn)品以避免電流不均勻而損壞。
1.3 濾波電解電容器損壞
1.3.1 判斷
出現(xiàn)外觀炸開、鋁殼鼓包、塑料外套管裂開，流出了電解液、保險閥開啟或被壓出，小型電容器頂部分瓣開裂，接線柱嚴重銹蝕，蓋板變形、脫落，說明電解電容器已損壞。用萬用表測量開路或短路，容量明顯減小，漏電嚴重（用萬用表測最終穩(wěn)定后的阻值較小）。
1.3.2 找出電容損壞原因
（1）器件本身質(zhì)量不好（漏電流大、損耗大、耐壓不足、含有氯離子等雜質(zhì)、結(jié)構(gòu)不好、壽命短）。
（2）濾波前的整流橋損壞，有交流電直接進入了電容。
（3）分壓電阻損壞，分壓不均造成某電容首先擊穿，隨后發(fā)生相關(guān)其他電容也擊穿。
（4）電容安裝不良，如外包絕緣損壞，外殼連到了不應(yīng)有的電位上，電氣連接處和焊接處不良，造成接觸不良發(fā)熱而損壞。
（5）散熱環(huán)境不好，使電容溫升太高，日久而損壞。
1.3.3 電容的更換
（1）更換濾波電解電容器最好選擇與原來相同的型號，在一時不能獲得相同的型號時，必須注意以下幾點：耐壓、漏電流、容量、外形尺寸、極性、安裝方式應(yīng)相同，并選用能承受較大紋波電流，長壽命的品種。
（2）更換拆裝過程中注意電氣連接（螺釘聯(lián)接和焊接）牢固可靠，正、負極不得接錯，固定用卡箍要能牢固固定，并不得損壞電容器外絕緣包皮，分壓電阻照原樣接好，并測量一下電阻值，應(yīng)使分壓均勻。
（3）已放置一年以上的電解電容器，應(yīng)測量漏電流值，不得太大，裝上前先行加直流電老化，直流電先加低一些，當(dāng)漏電流減小時，再升高電壓，最后在額定電壓時，漏電流值不得超過標(biāo)準(zhǔn)值。
（4）因電容器的尺寸不合適，而修理替換的電容器只能裝在其他位置時，必須注意從逆變模塊到電容的母線不能比原來的母線長，兩根+、-母線包圍的面積必須盡量小，最好用雙絞線方式。這是因為電容連接母線延長或+、-母線包圍面積大會造成母線電感增加，引起功率模塊上的脈沖過電壓上升，造成損壞功率模塊或過電壓吸收器件損壞。在不得已的情況下，另將高頻高壓的浪涌吸收電容器用短線加裝到逆變模塊上，幫助吸收母線的過電壓，彌補因電容器連接母線延長帶來的危害。
1.4 風(fēng)機的損壞
1.4.1 風(fēng)機的損壞判斷
（1）測量風(fēng)機電源電壓是否正常，如風(fēng)機電源不正常，首先要修好風(fēng)機電源。
（2）確認風(fēng)機電源正常后風(fēng)機如不轉(zhuǎn)或慢轉(zhuǎn)，則風(fēng)機已損壞，需更換。
1.4.2 損壞原因查找
（1）風(fēng)機本身質(zhì)量不好，線包燒毀、局部短路，直至風(fēng)機的電子線路損壞，或風(fēng)機引線斷路、機械卡死、含油軸承干涸、塑料老化變形卡死。
（2）環(huán)境不良，有水汽、結(jié)露、腐蝕性氣體、臟物堵塞、溫度太高使塑料變形。
1.4.3 風(fēng)機的更換
（1）更換新風(fēng)機最好選擇原型號或比原型號性能優(yōu)越的風(fēng)機，同樣尺寸的風(fēng)機包含很多種風(fēng)量和風(fēng)壓品種。
（2）風(fēng)機的拆卸有很多情況要牽動變頻器內(nèi)部機芯，在拆卸時要做好記錄和標(biāo)識，防止裝回原樣時發(fā)生錯誤。有的設(shè)計已充分考慮到更換方便性，此時要看清楚，不要盲目大拆、大動。
（3）風(fēng)機在安裝螺釘時，力矩要合適，不要因過緊而使塑料件變形和斷裂，也不能太松而因振動松脫。風(fēng)機的風(fēng)葉不得碰風(fēng)罩，更不得裝反風(fēng)機。
（4）選用風(fēng)機時注意風(fēng)機軸承是滾珠軸承的為好，含油軸承的機械壽命短。就單純軸承壽命而言，使用滾珠軸承時風(fēng)機壽命會高5耀10 倍。
（5）風(fēng)機裝在出風(fēng)口承受高溫氣流，其風(fēng)葉應(yīng)用金屬或耐溫塑料制成，不得使用劣質(zhì)塑料，以免變形。
（6）電源連接要正確良好，轉(zhuǎn)子風(fēng)葉不得與導(dǎo)線相摩擦，裝好后要通電試一下。
（7）清理風(fēng)道和散熱片的堵塞物很重要，不少變頻器因風(fēng)道堵塞而發(fā)生過熱保護或損壞。
1.5 開關(guān)電源的損壞
1.5.1 開關(guān)電源損壞的判斷
（1）有輸入電壓，而無開關(guān)電源輸出電壓，或輸出電壓明顯不對。
（2）開關(guān)電源的開關(guān)管、變壓器印制板周邊元件，特別是過電壓吸收元件有外觀上可見的燒黃、燒焦，用萬用表測開關(guān)管等元件已損壞。
（3）開關(guān)變壓器漆包線長期在高溫下使用，出現(xiàn)發(fā)黃、焦臭、變壓器繞阻間有擊穿、變壓器繞阻特別是高壓線包有斷線、骨架有變形和跳弧痕跡。
1.5.2 查找開關(guān)電源損壞原因
（1）開關(guān)電源變壓器本身漏感太大。運行時一次繞阻的漏感造成大能量的過電壓，該能量被吸收的元件（阻容元件、穩(wěn)壓管、瞬時電壓抑制二極管）吸收時發(fā)生嚴重過載，時間一長吸收的元件就損壞了。
以上原因又會使開關(guān)電源效率下降、開關(guān)管和開關(guān)變壓器發(fā)熱嚴重，而且開關(guān)管上出現(xiàn)高的反峰電壓，促使開關(guān)管損壞及變壓器損壞，特別在密閉機箱里的變壓器、開關(guān)管、吸收用電阻、穩(wěn)壓管或瞬時電壓抑制二極管的溫度會很高。
（2）變壓器導(dǎo)線因氧化、助焊劑腐蝕而斷裂。
（3）元器件本身壽命問題，特別是開關(guān)管和或開關(guān)集成電路因電流電壓負擔(dān)大，更易損壞。
（4）環(huán)境惡劣，由灰塵、水汽等造成絕緣損壞。
1.5.3 開關(guān)電源的修理
（1）開關(guān)電源因局部高溫已使印制板深度發(fā)黃碳化或印制線損壞時，印制板的絕緣和覆銅箔、導(dǎo)線已不能使用時，只能整體更換該印制板。
（2）查出損壞的元件后更換新元件，元件型號應(yīng)與原型號一致，在不能一致時，要確認元件的功率、開關(guān)頻率、耐壓以及尺寸上能否安裝，并要與周邊元件保持絕緣間距。
（3）認為已修好后，應(yīng)通電檢查。通電時不應(yīng)使整個變頻器通電而只對有開關(guān)變壓器的那一部分，即在開關(guān)變壓器的電源側(cè)通電，檢查工作是否正常、二次電壓是否正確，改變電源側(cè)的電壓在+15%耀-20豫變動范圍內(nèi)，輸出電壓應(yīng)基本不變。
1.6 接觸器的損壞
1.6.1 接觸器損壞判斷
（1）對于發(fā)生逆變橋模塊炸毀、濾波電解電容器發(fā)生爆炸等變頻器后級發(fā)生嚴重過電流短路的，都要檢查是否影響了接觸器。常見的損壞有觸頭燒蝕、燒結(jié)，以及接觸器塑料件燒變形。
（2）少數(shù)接觸器會發(fā)生控制線包斷線和完全不動作。
1.6.2 損壞原因
（1）后級有短路，過電流故障造成觸頭燒蝕。
（2）線包質(zhì)量不好，發(fā)生線包燒毀、燒斷線而不能吸合。
（3）對有電子線路的接觸器，會因電子線路損壞而不能動作，因此最好不用此類接觸器。
（4）因炸機火焰損壞。
1.6.3 更換
（1）選同型號、同尺寸、線包電壓相同的產(chǎn)品更換，如型號不同，則性能、尺寸、電壓應(yīng)相同。
（2）如果有舊的接觸器，可以更換內(nèi)部零件而修好，但必須嚴格按原有內(nèi)部裝配正確裝配好。
（3）對燒蝕不嚴重的觸頭，可以用細砂布仔細砂光繼續(xù)使用。
（4）因觸頭要流過大電流，對螺釘聯(lián)接的銅條和導(dǎo)線必須切切實實擰緊以減少發(fā)熱。
1.7 印制電路板的損壞
1.7.1 印制電路板的損壞判斷
（1）排除了主回路器件的故障后，如還不能使變頻器正常工作，最為簡單有效的判斷是拆下印制板看一下正、反面有無明顯的元件變色、印制線變色、局部燒毀。
（2）一般變頻器上的印制板主要有驅(qū)動板、主控板、顯示板，根據(jù)變頻器故障表現(xiàn)特征，使用換板方式判斷哪塊板有毛病。對其他印制板，如吸收板、GE 板、風(fēng)機電源板等，因電路簡單可用萬用表迅速查出故障。
（3）印制板在有電路圖時按圖檢查各電源電壓，用示波器檢查各點波形，先從后級，逐漸往前級檢查；在沒有電路圖時，采用比較法，對有幾路相同的部分進行比較，將故障板與好板對照查出不同點，再作分析即可找到損壞的器件。
1.7.2 印制板損壞原因
（1）元器件本身質(zhì)量和壽命造成損壞，特別是功率較大的器件，損壞的概率更大。
（2）元器件因過熱或過電壓損壞，變壓器斷線，電解電容器干枯、漏電，電阻長期高溫而變值。
（3）因環(huán)境溫度、濕度、水露、灰塵引起印制板腐蝕擊穿絕緣漏電等損壞。
（4）因模塊損壞導(dǎo)致驅(qū)動印制板上的元件和印制線損壞。
（5）因接插件接觸不良、單片機、存儲器受干擾晶振失效。
（6）原有程序因用戶自行調(diào)亂，不能工作。
1.7.3 印制板的維修
（1）對印制板維修需有電路圖、電源、萬用表、示波器、全套焊接拆裝工具，以及日積月累的經(jīng)驗，才會比較迅速地找到損壞之處。
（2）印制板表面有防護漆等涂層，檢測時要仔細用針狀測筆接觸到被測金屬，防止誤判。由于元件過熱和過電壓容易造成元件損壞，所以對于下列部位要求高度注意，首先檢查；
開關(guān)電源的開關(guān)管、開關(guān)變壓器、過電壓吸收元件、功率器件、脈沖變壓器、高壓隔離用的光耦合器、過電壓吸收或緩沖吸收板及所屬元件、充電電阻、場效應(yīng)管或IGBT管、穩(wěn)壓管或穩(wěn)壓集成電路。
（3）印制板的更換會因版本不同而帶來麻煩，因此若確定要換板，就要看版號標(biāo)識是否一致，如不一致而發(fā)生了障礙，就要向制造商了解清楚。
（4）單片機編號不一樣內(nèi)部的程序就不一樣，在使用中某些項目可能會表現(xiàn)不一樣，因此，使用中如確認程序有問題，就應(yīng)向制造商詢問。
（5）由于干擾會導(dǎo)致變頻器工作不正常或發(fā)生保護。此時，應(yīng)采取抗干擾措施，除了變頻器整體上考慮抗干擾外（如加裝輸入/輸出交流電抗器、無線電干擾抑制電抗器，輸出線加磁環(huán)等），還可以在印制板的電源端加裝由磁環(huán)和同相串繞的幾匝導(dǎo)線構(gòu)成的所謂共模抑制電抗器，對印制板上下位置作靜電隔離屏蔽，以及對外部控制線用屏蔽線或用雙絞線等措施。
（6）印制板維修后要通電檢查，此時不要直接給變頻器的主回路通電，而要使用輔助電源對印制板加電，并用萬用表檢查各電壓，用示波器觀察波形，確認完全無誤后才可接到主回路一起調(diào)試。

1.8 變頻器內(nèi)部打火或燃燒
1.8.1 過電壓吸收不良造成打火
變頻器的逆變器在快速切換電流時，發(fā)現(xiàn)某主器件被損壞，一般是由于切換電路上往往有電感存在，電感上儲存的磁場能量將迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶瞿芰浚��?/font>