常用的低壓屬于交-直-交變頻器,三相經(jīng)過整流器得到直流電,通過直流母線向逆變器供電。母線電壓在正常情況下,應(yīng)該約等于進(jìn)線電壓的1.35倍。
為了保護(hù)變頻器,在母線電壓過高時,變頻器會報過壓故障,并封鎖逆變器的脈沖輸出。這是保護(hù)變頻器器件不受損壞的一個重要而且必要的方法。這個故障是不能被屏蔽的。
變頻器內(nèi)部有母線電壓檢查機(jī)構(gòu),當(dāng)母線電壓測量值高于某個閾值后,變頻器會報過壓故障。
造成直流母線過電壓的原因有很多,應(yīng)該根據(jù)實際情況進(jìn)行分析。如果找對根源,然后對癥下藥,一般都可以解決。
1、首先是來自進(jìn)線電壓的影響。
如果電網(wǎng)質(zhì)量不好,有瞬間高電壓出現(xiàn),那勢必會造成母線電壓過高。偶爾出現(xiàn)的瞬間的電壓尖峰很難捕捉到,這為故障的診斷增加了難度。如果用或電能質(zhì)量分析儀捕捉到進(jìn)線電壓的閃變,確認(rèn)電網(wǎng)存在電壓尖峰的話,那么可以在變頻器進(jìn)線端安裝電壓尖峰吸收裝置以保護(hù)變頻器。
在打雷時,也可能會對電網(wǎng)電壓產(chǎn)生瞬時影響,也可能會造成變頻器的過電壓故障。不過打雷也是很偶然的事件,不會一直困擾變頻器的運行。不過安全起見,工廠應(yīng)該有防雷措施。
2、其次是來自輸出端的影響,即逆變器側(cè)。
在電機(jī)制動(即減速)時,電機(jī)和負(fù)載的動能轉(zhuǎn)化為電能,處于發(fā)電狀態(tài),發(fā)出來的電在直流母線上累積,造成母線電壓越來越高。如果電機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)慣性大,而制動時間短,那么制動功率很大。產(chǎn)生的電能在變頻器內(nèi)不斷累積,來不及釋放,很容易造成直流母線過電壓。針對這種不可避免的情況,變頻器設(shè)計了很多功能來應(yīng)對。一般的處理方法有:
在工藝要求范圍內(nèi),延長制動時間。在停車過程中,使能Vdmax控制器,自動延長制動時間使用合適的制動單元和制動電阻(這個是要花錢的)使用四象限工作的整流器,比如基于AFE、F3E原理的整流器如果使用了PID技術(shù)控制器,注意降低系統(tǒng)響應(yīng),減P加I,延長濾波時間;
3、最后是硬件問題。
如果變頻器內(nèi)部的電壓檢測機(jī)構(gòu)工作不正常,或者CPU處理機(jī)制出了問題,這些都不是設(shè)參數(shù)就能解決的,需要報修。如果是外部機(jī)械問題,比如安裝偏心等,這也是要盡量避免的。
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當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障或電動機(jī)需要長期在工頻頻率下運行時,需要將電動機(jī)切換到工頻電源下運行。變頻器和工頻電源的切換有手動和自動兩種,這兩種切換方式都需要配加外電路。
如果采用手動切換,只需要在適當(dāng)?shù)臅r候用人工來完成,控制電路比較簡單。如果采用自動切換方式,除控制電路比較復(fù)雜外,還需要對變頻器進(jìn)行參數(shù)預(yù)置。大多數(shù)變頻器常有下面兩項選擇:
1、報警時的工頻電源/變頻器切換選擇。
2、自動變頻器/工頻電源切換選擇。
用戶只需在上面兩個選項中選擇“用”,那么當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障報警或由變頻器起動的電動機(jī)運行到達(dá)工頻頻率后,變頻器的控制電路會使電動機(jī)自動脫離變頻器,改由工頻電源為電動機(jī)供電。
1、逐步縮小法
所謂逐步縮小法,就是通過對故障現(xiàn)象進(jìn)行分析、對測量參數(shù)做出判斷,把故障產(chǎn)生的范圍一步一步地縮小,最后落實到故障產(chǎn)生的具體電路或元器件上。它實質(zhì)上是一個肯定、否定、再肯定、再否定,最后做到肯定(判定)的判斷過程。例如一臺變頻器通電后,發(fā)現(xiàn)操作盤上無顯示。首先判斷肯定是無直流供電(可用萬用表測量其直流電源電壓),進(jìn)一步檢查,發(fā)現(xiàn)高壓指示燈是亮的(測量PN電壓進(jìn)一步證實),否定主回路高壓電路的故障,肯定了開關(guān)電源中給操作盤供電的一路電源有問題。測該路電源的交流電壓正常,無直流輸出,又無短路現(xiàn)象,就可以斷定是該電源電路的整流管損壞。這個例子采用的是典型的逐步縮小法。它的整個過程就是通過分析和參數(shù)測量,判斷、肯定、否定幾個回合,最后確定是整流管損壞。
2、順藤摸瓜法
所謂順藤摸瓜法就是根據(jù)變頻器工作原理,順著故障現(xiàn)場,沿著信號通路,逐步深入,直達(dá)故障發(fā)生點,最終尋找到故障產(chǎn)生部位的一種方法。例如一臺變頻器輸出電壓三相不平衡。這種故障顯然是由2種可能性造成的。一種可能是逆變橋內(nèi)6個單元中至少有1個單元損壞(開路),另一種可能是6組驅(qū)動信號中至少有1組損壞。假設(shè)已確定有1個逆變單元無驅(qū)動信號,進(jìn)一步確定驅(qū)動電路中故障的產(chǎn)生部位,可采用順藤摸瓜法來尋找。具體到這個例子,可從上而下地查,即從驅(qū)動信號的源頭,也就是CPU的輸出端起往下查。
CPU輸出有信號時檢查光耦輸入端有無信號,若無信號,則CPU到光耦輸入端有斷線現(xiàn)象。若有信號,則要檢查光耦輸出端,查看光耦輸出端有無信號。若無信號,則表明光耦損壞。若有信號,則再檢查放大電路的輸入端和輸出端,若輸入端有信號而輸出端無信號,則表明故障產(chǎn)生在放大電路,或放大管或相關(guān)元器件損壞。然后進(jìn)一步落實就很容易了。
當(dāng)然也可以從下向上來查,即從驅(qū)動信號輸出端開始,也就是逆變器件的控制端往上查。逆變器件控制端無驅(qū)動信號,檢查放大電路的輸出端,有信號則表明放大電路與逆變器件控制端有斷電現(xiàn)象。diangon、com若無信號則再檢查放大電路的輸入端,輸入端有信號則表明放大管或相關(guān)元器件損壞,若仍無信號此時檢查光耦輸出端看看有無信號。若有信號,則放大電路輸入端與光耦輸出端有斷線現(xiàn)象。若無信號則繼續(xù)向上檢查光耦輸入端看看有無信號。若此時有信號,則表明可能是光耦損害或輸出端電源不正常。若光耦輸入端無信號而CPU輸出端有信號,則CPU與光耦輸入端之間有斷線現(xiàn)象,或光耦輸入端直流電源不正常。
3、直接切入法
所謂直接切入法,就是根據(jù)故障現(xiàn)象直接判斷故障位置,更換故障元器件,快速排出故障。對于基本原理、各電路工作原理和作用、各元器件的作用等理論方面掌握的比較扎實又有豐富的修理經(jīng)驗、修理水平較高的人員,通常采用直接切入法。另外,對于一些比較典型的故障也可以采用直接切入法來處理。例如一臺安川616PC5型變頻器接通電源后,操作盤上無任何顯示,但高壓指示燈亮,且其它低壓直流供電正常。根據(jù)工作原理我們判斷,這種現(xiàn)象說明開關(guān)電源電路工作正常,只是提供給操作盤電源這一路。根據(jù)開關(guān)電源部分電路圖,我們確定為電源側(cè)有短路現(xiàn)象,懷疑可能是濾波電容器老化損壞導(dǎo)致電源側(cè)短路,直接更換新電容,短路現(xiàn)象消除。接通變頻器電源,發(fā)現(xiàn)這一路仍無直流電壓,結(jié)合原理分析,疑為整流二極管損壞開路,更換整流二極管后,這一路直流電壓正常,變頻器恢復(fù)正常。
如果維修人員對變頻器各部分的原理很熟悉,根據(jù)此臺變頻器無顯示故障,直接就可以判斷出來這是由于提供給操作盤的低壓直流供電這路電源出了問題。然后再確定是由于濾波電容老化損壞短路,引起過電流,引起過電流,又將整流二極管損壞斷路,導(dǎo)致操作盤無直流供電,出現(xiàn)無任何顯示故障。
4、電位、電壓分析法
在不同的狀態(tài)下,變頻器各部分電路中各點都具有不同的電位分布,因此,可以通過測量和分析電路中某些點的電位及其分布,確定電路故障的類型和部位。實際上當(dāng)電路中存在故障時,電路中各點的電位必將發(fā)生變化,據(jù)此,可以判斷出電路的故障點。另外阻抗的變化造成了電流的變化,電位的變化也造成了電壓的變化,因此,也可采用電流分析法和電壓分析法確定電路故障。
5、菜單法
即根據(jù)故障現(xiàn)象和特征,將可能引起這種故障的各種原因順序羅列出來,然后一個個地查找和驗證,直到確診出真正的故障原因和故障部位。此法比較適合初學(xué)者使用,此處不再詳加贅述。