变频器应用、维护及维修 主讲人：王兆义 2009.4.8 变频器应用、维护与维修.

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1 变频器应用、维护及维修 主讲人：王兆义 变频器应用、维护与维修

2 第三天内容及安排 变频器日常维护的内容， 变频器的安装及接线 定期检修的方法。 变频器的故障诊断 。
变频器应用、维护及维修 第三天内容及安排 变频器日常维护的内容， 变频器的安装及接线 定期检修的方法。 变频器的故障诊断 。

3 第4章 变频器的安装及接线 变频器的正确安装是变频器正常发挥作用的基础，主要包括以下几个方面： 4.1变频器的安装环境 1．周围温度、湿度
变频器应用、维护及维修 第4章 变频器的安装及接线 变频器的正确安装是变频器正常发挥作用的基础，主要包括以下几个方面： 4.1变频器的安装环境 1．周围温度、湿度 周围温度：变频器的工作环境温度范围一般为－10℃ ~＋40 ℃，当环境温度大于变频器规定的温度时，变频器要降额使用或采取相应的通风冷却措施。 湿度：变频器工作环境的相对湿度为5 ~ 90％（无结露现象 ）。 2．周围环境 变频器应安装在不受阳光直射、无灰尘、无腐蚀性气体、无可燃气体；无油污、蒸汽滴水等环境中；安装场所的周围振动加速度应小于0.6g （g=9.8m/s2），可采用防震橡胶；与变频器产生电磁干扰的装置隔离。

4 变频器应用的海拔高度应低于1000 m。海拔高度大于1000 m的场合，变频器要降额使用。表5-7是富士变频器海拔高度与输出降额关系。
变频器应用、维护及维修 3．海拔高度 变频器应用的海拔高度应低于1000 m。海拔高度大于1000 m的场合，变频器要降额使用。表5-7是富士变频器海拔高度与输出降额关系。 4.2安装方式及要求 墙挂式安装：用螺栓垂直安装在坚固的物体上。正面是变频器文字键盘，请勿上下颠倒或平放安装。周围要留有一定空间，上下10cm以上，左右5cm以上。因变频器在运行过程中会产生热量，必需保持冷风畅通，如图1所示。 2. 柜中安装： 控制柜中安装：变频器的上方柜顶要安装排风扇，如图2。 控制柜中安装多台：要横向安装，且排风扇安装位置要正确，如图3。

5 变频器应用、维护及维修 图2 柜式安装通风口 图1 墙挂式安装

6 变频器应用、维护及维修 图3 柜内多台安装

7 在多粉尘（特别是多金属粉尘、絮状物）的场所使用变频器时，正确、合理的防尘措施是保证变频器正常工作的必要条件。
变频器应用、维护及维修 4.3变频器在多粉尘现场的安装 在多粉尘（特别是多金属粉尘、絮状物）的场所使用变频器时，正确、合理的防尘措施是保证变频器正常工作的必要条件。 1．安装设计要求 在控制柜中安装变频器，最好安装在控制柜的中部或下部。要求垂直安装，其正上方和正下方要避免安装可能阻挡进风、出风的大部件；变频器四周距控制柜顶部、底部、隔板或其它部件的距离不应小于300 mm，如下图4中的H1、H2间距所示。

8 变频器应用、维护及维修 变频器安装示意图

9 （1）总体要求：控制柜应密封，使用专门设计的进风和出风口进行通风散热。
变频器应用、维护及维修 2．控制柜通风、防尘、维护要求 （1）总体要求：控制柜应密封，使用专门设计的进风和出风口进行通风散热。 控制柜顶部应设有出风口、防风网和防护盖；底部应设有底板、进线孔、进风口和防尘网。 （2）风道要设计合理，使排风通畅，不易产生积尘。 （3）控制柜内的轴流风机的风口需设防尘网，并在运行时向外抽风。 （4）对控制柜要定期维护，及时清理内部和外部的粉尘、絮毛等杂物。对于粉尘严重的场所，维护周期在1个月左右。

10 电源控制开关及导线线径的选择与同容量的普通电动机选择方法相同，按变频器的容量选择即可。因输入侧功率因数较低，应本着宜大不宜小的原则选择线径。
变频器应用、维护及维修 4.4主电路控制开关及导线线径选择 1．电源控制开关及导线线径选择 电源控制开关及导线线径的选择与同容量的普通电动机选择方法相同，按变频器的容量选择即可。因输入侧功率因数较低，应本着宜大不宜小的原则选择线径。 2．变频器输出线径选择 变频器工作时频率下降，输出电压也下降。在输出电流相等的条件下，若输出导线较长（l ＞20m），低压输出时线路的电压降ΔU在输出电压中所占比例将上升，加到电动机上的电压将减小，因此低速时可能引起电动机发热。所以决定输出导线线径时主要是ΔU影响，一般要求为：

11 上两式中：UX —电动机的最高工作电压，单位为V； IN —电动机的额定电流，单位为A； R0 — 单位长度导线电阻，单位为mΩ∕m；
变频器应用、维护及维修 ΔU ≤（2 ~ 3）％UX ΔU的计算为： 上两式中：UX —电动机的最高工作电压，单位为V； IN —电动机的额定电流，单位为A； R0 — 单位长度导线电阻，单位为mΩ∕m； l — 导线长度，单位为m 。

12 变频器应用、维护及维修 例：已知电动机参数为：P N = 30 kW，U N = 380 V，I N = 57.6 A，f N = 50 HZ，nN = 1460 r/min。变频器与电动机之间距离30m，最高工作频率为40Hz。要求变频器在工作频段范围内线路电压降不超过2 %，请选择导线线径。 解：已知U N = 380 V，则：U X = UN× =380×（40∕50）＝304（V） ΔU≤304×2 % = 6.08（V） 根据式（5－17）得： ΔU = ≤6.08 解得：R 0 ≤2.03 。 查表5 ~6，应选截面积为10.0(mm)2的导线。

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14 若变频器与电动机之间的导线不是很长时，其线径可根据电动机的容量来选取。
变频器应用、维护及维修 若变频器与电动机之间的导线不是很长时，其线径可根据电动机的容量来选取。 3．控制电路导线线径选择 小信号控制电路通过的电流很小，一般不进行线径计算。考虑到导线的强度和连接要求，一般选用0.75(mm)2及以下的屏蔽线或绞合在一起的聚乙烯线。 接触器、按钮开关等强电控制电路导线线径可取1m㎡的独股或多股聚乙烯铜导线。 五、安装布线 合理选择安装位置及布线是变频器安装的重要环节。电磁选件的安装位置、各连接导线是否屏蔽、接地点是否正确等，都直接影响到变频器对外干扰的大小及自身工作情况。

15 ①逆变输出端子U、V、W连接交流电动机时，输出的是与正弦交流电等效的高频脉冲调制波。
变频器应用、维护及维修 1．布线原则 变频器与外围设备之间布线时应注意： ①逆变输出端子U、V、W连接交流电动机时，输出的是与正弦交流电等效的高频脉冲调制波。 ② 当外围设备与变频器共用一供电系统时，要在输入端安装噪声滤波器，或将其他设备用隔离变压器或电源滤波器进行噪声隔离。 ③ 当外围设备与变频器装入同一控制柜中且布线又很接近变频器时，可采取以下方法抑制变频器干扰： ● 将易受变频器干扰的外围设备及信号线远离变频器安装；信号线使用屏蔽电缆线，屏蔽层接地。亦可将信号电缆线套入金属管中；信号线穿越主电源线时确保正交。

16 ● 变频器到电动机的电缆要采用4芯电缆并将电缆套入金属管，其中一根的两端分别接到电动机外壳和变频器的接地侧。
变频器应用、维护及维修 ● 在变频器的输入输出侧安装无线电噪声滤波器或线性噪声滤波器（铁氧体共模扼流圈）。滤波器的安装位置要尽可能靠近电源线的入口处，并且滤波器的电源输入线在控制柜内要尽量短。 ● 变频器到电动机的电缆要采用4芯电缆并将电缆套入金属管，其中一根的两端分别接到电动机外壳和变频器的接地侧。 ④ 避免信号线与动力线平行布线或捆扎成束布线；易受影响的外围设备应尽量远离变频器安装；易受影响的信号线尽量远离变频器的输入输出电缆。 ⑤ 当操作台与控制柜不在一处或具有远方控制信号线，要对导线进行屏蔽，并特别注意各连接环节，以避免干扰信号串入。 ⑥ 接地端子的接地线要粗而短，接点接触良好。必要时采用专用接地线。

17 变频器接线图 绞线防电磁干扰原理 电缆接地防干扰

18 ① 区域划分 依据各外围设备的电磁特性，分别安装在不同的区域，以抑制变频器工作时的电磁干扰
变频器应用、维护及维修 2．变频器安装区域划分及注意事项 ① 区域划分 依据各外围设备的电磁特性，分别安装在不同的区域，以抑制变频器工作时的电磁干扰 1区：控制电源变压器、控制装置及传感器等。 2区：控制信号及电缆接口，要求此区有一定的抗扰度。 3区：进线电抗器、变频器、制动单元、接触器等主要噪声源。 4区：输出噪声滤波器及其接线部分。 5区：电机及电缆。 以上各区应空间隔离，各区间最小距离20cm，以实现电磁去耦。

19 变频器应用、维护及维修 ② 安装注意事项 ● 电动机电缆的地线应在变频器侧接地，但最好电动机与变频器分别接地。在处理接地时，如采用公共接地端，不能经过其他装置的接地线接地，要独立走线，如图所示。 变频器接地方法

20 ● 电动机电缆和控制电缆应使用屏蔽电缆，机柜内为强制要求，将屏蔽金属丝网与地线两端连接起来，连接方法如图所示。
变频器应用、维护及维修 ● 电动机电缆和控制电缆应使用屏蔽电缆，机柜内为强制要求，将屏蔽金属丝网与地线两端连接起来，连接方法如图所示。 屏蔽电缆连接方法

21 ● 如果现场只有个别敏感设备，可单独在敏感设备侧安装电磁滤波器，这样可降低成本。
变频器应用、维护及维修 ● 如果现场只有个别敏感设备，可单独在敏感设备侧安装电磁滤波器，这样可降低成本。

22 过热：变频器容量选择留出余量，制动电阻选择留出余量； 散热：运行过程中积聚的灰尘、油腻及冷却风机故障；
变频器应用、维护及维修 第6章 变频器的日常维护及故障诊断 6.1 变频器的维护及检修 变频器使用理念 勤养少修，延长使用寿命 6.1.1变频器使用过程中的几个主要方面 1. 过热及散热 过热：变频器容量选择留出余量，制动电阻选择留出余量； 散热：运行过程中积聚的灰尘、油腻及冷却风机故障；

23 振动会使变频器的接插件和接线端子产生松动，引起接触不良，造成各种运行故障。
变频器应用、维护及维修 2. 振动 振动会使变频器的接插件和接线端子产生松动，引起接触不良，造成各种运行故障。 ★电源线掉落：主回路直流电压偏低，出现低压报警停机； ★电源线掉落后与另一相短路：电源短路； ★输出线掉落：输出缺相，电动机运行不平稳，报警停机； ★输出短路：损坏变频器逆变模块电路。 3. 元器件老化 ★电容老化：容量下降到85%以下时，会影响变频器正常工作，认为寿命终止； ★开关电源滤波电容老化：控制电路及驱动电路无法正常工作； ★主电路电容老化：充放电量不足，带载不能正常运行。

24 4. 线路老化 电路绝缘老化：易引起短路。 屏蔽层老化：易串入干扰。 5.气体腐蚀 6. 运行过程中的过电压及过电流 雷击、电网不正常波动。
变频器应用、维护及维修 4. 线路老化 电路绝缘老化：易引起短路。 屏蔽层老化：易串入干扰。 5.气体腐蚀 6. 运行过程中的过电压及过电流 雷击、电网不正常波动。

25 1. 操作面板检查：外观、指示灯、显示有无异常； 2. 各处电源检查：用整流型电压表检查各处电压情况
变频器应用、维护及维修 6.1.2变频器的日常维护 1. 操作面板检查：外观、指示灯、显示有无异常； 2. 各处电源检查：用整流型电压表检查各处电压情况 三相应该平衡且各相电压值在正常范围内，直流电压值在正常范围内，否则停机检查。 3. 线路检查：各处导线有无发热、变形及松动； 4. 冷却风机检查：转速是否正常，灰尘及油垢清理。 5. 散热器检查：温度是否正常，正常时不烫手； 6. 振动检查：手摸外壳，无剧烈振动感。否则，可加橡胶垫或利用变频器的回避频率设置功能避开共振点。 7. 注意变频器周围的异味。 8.安装地点及环境是否有异常。

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27 6.1.3 定期检修 1. 时间间隔：1年一次； 2. 检修方式：停机检修、运行检修； 3. 停机检修： 停机检修参考数据
变频器应用、维护及维修 定期检修 1. 时间间隔：1年一次； 2. 检修方式：停机检修、运行检修； 3. 停机检修： 停机检修参考数据

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29 ● 滤波电容容量监测，外观检查，寿命大约为5年，接近寿命时半年一次。； ● 制动电阻阻值测量及外观检查；
变频器应用、维护及维修 ① 将接线端子全部断开； ② 清洗 ● 用吸尘器或吹风机去尘； ● 拆卸较大部件擦拭、擦洗； ● 尤其是冷却风机。 ③ 主回路检修 ● 滤波电容容量监测，外观检查，寿命大约为5年，接近寿命时半年一次。； ● 制动电阻阻值测量及外观检查； ● 继电器触点、外观及导线检查，动作是否失灵； ● 整流模块内部元件检查：检查二极管正、反向电阻，正向电阻在几十欧姆，反向电阻为∝；

30 开关元件测量：删源之间有无击穿；器件的一致性情况。
变频器应用、维护及维修 ● 逆变模块内部元件检查： 二极管的测量： 开关元件测量：删源之间有无击穿；器件的一致性情况。

31 变频器应用、维护及维修

32 ● 主回路绝缘测定：用绝缘电阻表，绝缘值大于5MΩ； ④ 保护电路的检修 主要是取样电路元件和接线的检查。 ● 电压互感器：接线
变频器应用、维护及维修 注意：测定时，滤波电容一定要放电。 ● 主回路绝缘测定：用绝缘电阻表，绝缘值大于5MΩ； ④ 保护电路的检修 主要是取样电路元件和接线的检查。 ● 电压互感器：接线 ● 电流互感器：接线 ● 电压分压电阻：阻值、外观 ● 压敏电阻：外观 ● 热敏电阻：外观

33 ● 运行时间 ：一般2~3年，时间长会使风力减弱； ● 运行状况：轴及扇叶有无异常； ● 接线加固； ⑥ 控制、驱动电源电路检查
变频器应用、维护及维修 ⑤ 冷却风机检修 ● 运行时间 ：一般2~3年，时间长会使风力减弱； ● 运行状况：轴及扇叶有无异常； ● 接线加固； ⑥ 控制、驱动电源电路检查 ● 目测元件、线路板有无异常：锈蚀、发霉等要清除，必要时明线搭桥； ● 电解电容老化：一般使用1年左右更换1次； ● 检查插件有无松动及短线。 ⑦ 接线点的加固及接触处理。

34 经过定期维护的变频器控制系统，必须进行通电试运行检查。 ① 接好线路； ② 变频器接通电源 ③ 测量输入电压是否正常(交流侧、直流侧)
变频器应用、维护及维修 4. 通电运行检查 经过定期维护的变频器控制系统，必须进行通电试运行检查。 ① 接好线路； ② 变频器接通电源 ③ 测量输入电压是否正常(交流侧、直流侧) ④ 测量输出电压应不超过40V(变频器还未运行) ⑤ 给运行指令 ●测量输出电压时不能用普通万用表， ● 速度上升时过电流：延长上升时间； ● 停机时过电压：制动电阻问题，经常过电压的考虑逆变模块故障或载波频率； ● 压频比不合适：U/f曲线选择。

35 ① 故障机受理,记录变频器型号、编码、用户等信息。 ② 变频器主电路检测维修。 ③ 变频器控制电路检测维修。
变频器应用、维护及维修 6.1.4 变频器维修步骤及注意事项 1.维修步骤 变频器维修一般都需要遵照以下步骤进行: ① 故障机受理,记录变频器型号、编码、用户等信息。 ② 变频器主电路检测维修。 ③ 变频器控制电路检测维修。 ④ 变频器上电检测,记录主控板参数。 ⑤ 变频器整机带载测试。 ⑥ 故障原因分析总结,填写维修报告并存档。

36 ② 必须是专业人员才能更换零件,严禁将线头或金属物遗留在变频器内部,否则会导致设备损坏。 ③ 维修前最好记录保留变频器内部的关键参数。
变频器应用、维护及维修 2.变频器维护注意事项 ① 变频器内部有大电解电容,切断电源后,电容器上仍有残存电压,因此应在断开电源约10分钟后,“充电”指示灯彻底熄灭或确认正、负母线电压在36V以下时才能进行维护操作。 ② 必须是专业人员才能更换零件,严禁将线头或金属物遗留在变频器内部,否则会导致设备损坏。 ③ 维修前最好记录保留变频器内部的关键参数。 ④ 更换主控板后,必须在上电运行前进行参数的修改,否则可能会导致相关设备的损坏。

37 ⑤ 在通电状态下不得进行接线或拔插连接插头等操作。 ⑥ 不得将变频器的输出端子(U、V、W)接在交流电网电源上。
变频器应用、维护及维修 ⑤ 在通电状态下不得进行接线或拔插连接插头等操作。 ⑥ 不得将变频器的输出端子(U、V、W)接在交流电网电源上。 ⑦ 变频器出厂前已经通过耐压实验,用户不必再进行耐压测试,否则会损坏器件。

38 变频器应用、维护及维修 6.2 常见异常及处理 变频器的保护性故障，可通过变频器的面板故障提示加以解决；若是硬件问题，则需由专业人员进行修理。 6.1.2 参数设置类故障 1.确认电动机参数：功率、电流、电压、转速、最大频率等； 2. 确认变频器的控制方式并进行静、动态辨识：转矩控制、PID控制或其他； 3. 设定变频器的起动方式：键盘控制、外端子控制或通信方式； 4. 给定频率控制方式：面板、外端子、外部电压或电流、通信方式； 参数设置类故障处理：根据说明书修改，或恢复出厂设定重新设置。

39 原因： 加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均、输出短路等。
变频器应用、维护及维修 6.2.2过流故障 加速、减速、恒速过电流 原因： 加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均、输出短路等。 处理方法：延长加减速时间，减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查； 若断开负载，变频器还过流，说明逆变电路损坏，检查逆变模块。

40 变频器应用、维护及维修 6.2.3 过压故障 直流侧过电压：正常值Ud=1.35U线=513V; 过电压后可上升至760V左右。 原因： 1.输入交流电源过压：断电检查元件有无损坏； 2.发电类过电压：概率较高 ● 一般是由于负载惯性大，减速时间短。使电动机处于发电状态,而变频器又没有安装制动单元。 ●多个电动机拖动同一个负载时,也可能出现这一故障,主要由于没有负荷分配引起的。以两台电动机拖动一个负载为例,当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时,则转速高的电动机处于电动状态,转速低的电动机处于发电状态,这就会引起过电压故障。

41 6.2.4 欠电压故障 变频器电源输入部分的问题。 变频器应用、维护及维修 电源电压低于规定值 否 电源缺相 电源电缆线径小 是
找出原因，若为短时波动所致，重新开机 解决 增大线径 熔丝、开关、继电器接触不良 变频器问题 检查处理

42 变频器应用、维护及维修 6.2.5过载故障 包括变频器过载和电动机过载 原因：加速时间太短、直流制动量大、电网电压太低、负载过重。 处理方法：延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压，负载问题可能因变频器与电动机不匹配或负载机械润滑问题引起。 变频器过热故障 1. 环境温度过高：增设冷却电动机加大空气流量； 2. 负载大，变频器容量小：加大变频器容量。

43 6.2.7电动机不能起动 变频器应用、维护及维修 频率设置值矛盾 否 操作方式与设定控制方式不一致 外端子控制运行时，信号开关未接通 是
修正设定值 改变操作方式 检查接线或触点情况 电动机堵死 负载过大 电动机损坏 更换电动机 变频器问题 解决 增加转矩补偿功能或换大容量变频器

44 6.2.8电动机运行但不能调速 极限频率设置不当，运行设定与操作不对应，或加减速时间设置值过大。
变频器应用、维护及维修 最高频率不合适 否 上、下限频率不合适 运行频率设定与操作不相符合 是 修正设定值 修正功能参数或改变操作方式 多段速频率设置有误 加减速时间设置不恰当 外端子接线有误 改正连接 变频器随机噪声故障 改变设定值 按负载情况改变设定值 6.2.8电动机运行但不能调速 极限频率设置不当，运行设定与操作不对应，或加减速时间设置值过大。

45 6.2.9电动机加速过程中失速 原因：加速时间设定过短，负载惯性过大，转矩提升量不够等。
变频器应用、维护及维修 6.2.9电动机加速过程中失速 原因：加速时间设定过短，负载惯性过大，转矩提升量不够等。 加速时间设定过短 否 负载惯量大 电动机端子电压低 是 修正设定值 是否使用特殊电动机 加粗或缩短变频器与电动机之间的连线 随机干扰或其他 转矩提升不合适 改变转矩提升参数 否 厂家或专业维修

46 变频器应用、维护及维修 异常故障 1. 周围干扰引起的误动作； 2. 周围环境潮湿、腐蚀、油腻及尘埃造成的接触不良、绝缘问题； 3. 振动使内部造成机械损伤或插接件松动； 4.变频器周围温度过高引发半导体器件结温升高； 处理方法：拆下变频器，离开现场试运行。若仍不正常，清洗器件，更换器件；若正常，再安装时采取抗干扰措施或降低变频器周围温度。

47 变频器应用、维护及维修 变频器干扰 1. 变频器对电源的干扰 电源波形畸变，产生高次谐波。 2. 外界对变频器的干扰 电网波形畸变； 后果：整流二极管承受的反压升高，容易损坏整流电路(模块)中的二极管； 处理方法：输入端串入交流电抗器，它对高频谐波阻抗大，基频可顺利通过；采用电容吸收，电容对高频容抗小，高频信号被短路(分流)；加专用无线电干扰滤波器。

48 变频器应用、维护及维修 3. 变频器对其他设备的干扰 使其他设备误动作、过热、噪声和振动；产生的无线电干扰会对无线电接收装置工作形成影响，甚至不能正常工作；对变频器的外部控制信号产生干扰，变频器的正常运行受到影响；使变频器驱动的电动机产生噪音、振动和发热。 处理方法： ① 在输入端串入交流电抗器，在直流测插入直流电抗器，或在输入端接入滤波器(图3.2.8)。 滤波器原理：串联谐振回路在谐振频率时阻抗最小； 有源滤波器：检测电路检测出高次谐波后，控制电路产生与谐波反相的电流来削弱谐波；

49 变频器应用、维护及维修 ② 无线电干扰波的抑制 电线传导无线电干扰波：采用噪声滤波变压器对高次谐波形成绝缘；插入电抗器提高对高次谐波的阻抗；插入滤波器将高次谐波短路。 辐射无线电干扰波：导线采用双绞线，缩短电线长度，变频器输入、输出线用铁管屏蔽，变频器外壳接地，变频器输入、输出端串电抗器，插入滤波器。 ③ 电动机噪声的对策 采用变频器驱动时电动机噪声比电源直接控制的电动机高5~10dB(A).

50 变频器应用、维护及维修 措施：选用以IGBT等为逆变模块的载波频率较高的低噪声变频器；选用变频器专用电动机，在变频器与电动机之间串入电抗器；在变频器与电动机之间插入波形转换滤波器；选用低噪音的电抗器。 ④ 电动机振动的对策 强化机械结构刚性，将刚性连接改为强性连接；在变频器与电动机之间串入电抗器；降低变频器的输出压频比；改变变频器的载波频率；设置回避频率。 ⑤ 电动机发热的对策 电动机配风扇；选用较大容量电动机；选用变频器专用电动机；改变调速方案，避免电动机连续低速运行。

51 6.3 变频器维修 ●变频器特点：结构复杂、科技含量高，硬件高度集中，功能软件化的智能化设备。 ●变频器 的典型行为率曲线：图为故障率与使用时间的关系。 初期故障：误操作及参数设置不当，故障率较高；元器件因为内在质量问题发生初期故障 偶发故障：使用寿命时间内，个别元件的突发故障。一 般由潮湿、高温、异物等引起，故障率较低； 老化故障：长期运行后，变频器内的元件老化，需更新老化的元器件以延长使用寿命，故障率较高。

52 变频器应用、维护及维修 6.3.1 变频器维修的基本方法 厂家不提供变频器内部原理图，故对于一般用户而言，主要是变频器的维护和简单的故障处理。如：常规的日常检查和定期检修、维护保养；找出故障单元，更换电路板、模块、电解电容、继电器、冷却风机等一些直观性维修。 但具有一定基础的用户，可根据故障现象，解决一定的硬件问题。 专业修理技术人员，可以排除硬件破坏性故障。 软件破坏性故障，通常送交生产厂商作恢复处理。 变频器修理的理论准备

53 变频器上应用的器件按大类分，就是电阻、电容、电感、晶体管（二极管、三极管）、IGBT等。
变频器应用、维护及维修 1.掌握变频器硬件结构 1）掌握变频器的结构框图（见下图） 变频器的结构框图对变频器的维修非常重要，因为框图的每一部分都包括着变频器的相关功能，变频器的哪一块功能出了问题，根据框图去找，提高维修的目的性。下面我们以普通U/f变频器的框图为例加以说明。 2）掌握电子元件的工作原理 变频器上应用的器件按大类分，就是电阻、电容、电感、晶体管（二极管、三极管）、IGBT等。

54 U/f变频器框图

55 电子器件的导电特性 电阻： 电容； 电感； 二极管； 三极管； IGBT

56 6.3.3修理变频器的主要检测仪器 1. 指针式(整流式)万用表
变频器应用、维护及维修 6.3.3修理变频器的主要检测仪器 1. 指针式(整流式)万用表 用途：测量变频器 输出电压(不能用数字万用表)、测量整流桥二极管的情况、测量电容性能(充放电)及好坏、测量变压器断路及匝间短路、测量逆变桥中元件的情况。 2. 数字万用表：测量控制电路中的电信号及元件。 3. 示波器：观察控制电路中，尤其是触发信号产生电路中各点的波形，变频器的输出波形。 4. 方波信号发生器：用于驱动电路的隔离输入端，用方波代替PWM信号，检查驱动电路是否正常工作。 5. 直流电压源: 用于检测控制回路、驱动电路、保护电路。

57 1. 修理法：逐步缩小法、顺藤摸瓜法、直接切入法 ①逐步缩小法：如键盘无显示
变频器应用、维护及维修 6. 驱动电路检测仪：与示波器配合，用来查询驱动电路故障。 7. 通信接口电路检测仪：寻找通信接口故障。 8. 电动机代负载：作试运行用。 9. 红外线测温仪：检测变频器温度。 6.3.4 修理方法及步骤 1. 修理法：逐步缩小法、顺藤摸瓜法、直接切入法 ①逐步缩小法：如键盘无显示 直流电源→高压指示灯亮→高压直流无问题→开关电源问题→测输出端，有交流无直流→整流管损坏

58 变频器中什么部件的损坏率高，什么部件的损坏率低，是维修人员要掌握的，因为它可以大大降低查找故障的工作量。 1.主电路
6.3.5变频器故障率最高的部件 变频器中什么部件的损坏率高，什么部件的损坏率低，是维修人员要掌握的，因为它可以大大降低查找故障的工作量。 1.主电路 主电路工作在高压大电流状态，几乎99.9%的能量都由主电路进行传递和消耗。主电路的发热量大，必须有良好的通风才能带走主电路产生的热量。根据电子器件的失效理论，工作环境温度越高，失效的概率越高； 主电路经常工作在过压过流状态，虽然设置了完善的保护措施，但因器件的内部缺陷、瞬间流过尖峰电流等使器件内部受损，造成器件承载能力下降而损坏。 主电路的故障率占到整机的80%左右。

59 变频器故障率分析 2.输入输出隔离器件 输入隔离器件主要有光电耦合器、信号转换电路；输出隔离器件主要有开路晶体管、触点继电器等。隔离器件外接端子，内接变频器的控制电路。 输入控制端子由于接入的信号极性错误、电压、电流过高，接线错误等，都可能损坏光电耦合器发光管，使光电耦合器失效。 输出开路晶体管，对所加电压、通过的电流都有严格的规定，如果驱动继电器线圈，线圈的两端要并联续流二极管和吸收电容，以免线圈的自感电压将开路晶体管击穿损坏。 触点继电器虽然过载能力大一些，但电流过大也会将触点烧死，在外界线圈时也要采取续流措施。 总之，以上电路的故障率也是较高的，占到了电路故障率10%以上。

60 变频器故障率分析 3.机内开关电源 机内DC/DC开关电源是单片机、检测电路、显示器、以及驱动电路的工作电源。其开关管工作在高频大电流开关状态。发热量大，故障率较高。常因散热不良而损坏 （工作原理后面分析）。

61 变频器故障率分析 4.其他电路 1）冷却风扇 冷却风扇由于常年运转，又是一个转动电器，当工作在一定年限后故障率较高。冷却风扇发生故障后，使变频器内部温度上升，过热而保护。有的厂家建议冷却风扇工作3—5年要换新。 2）电容器件 特别是电解电容器，当工作在较高频率时，容易产生鼓包、漏液，容量下降等故障。无极性电容有的因内在质量等原因，产生短路、容量消失等故障。特别是工作在高频强信号的场合，其失效率较高。当在工作的相关模块中出现了故障，首先要检查该类元件，因他们所占的故障率是很高的。 3）电阻器件 电阻器件出现的故障一般就是开路。多出现在功率较大、发热较严重的场合。其故障率较电容为低。在故障查找时不能忽略。 4）电子芯片 包括运算放大器、驱动模块、检测模块等。这些芯片发生故障的概率是较低的。因拆卸较麻烦，一时也找不到替换的元件，在故障查找时首先要排除外围电路，山穷水尽时再考虑替换。 5）单片机及多脚功能芯片 出了问题换主板。

62 变频器应用、维护及维修 6.3.4 修理方法及步骤 1. 修理法：逐步缩小法、顺藤摸瓜法、直接切入法 ①逐步缩小法：如键盘无显示， 直流电源→高压指示灯亮→高压直流无问题→开关电源问题→检测输出端，有交流无直流→整流管损坏。 ②顺藤摸瓜法 如：输出三相不平衡→逆变单元中有器件损坏→用万用表查 →驱动信号不正常→哪路驱动→放大电路输出端正常吗？ →光藕输出正常吗？ →CPU脉冲输出正常吗？ ③ 直接切入法 用理论来分析，结合修理经验，直接判断。 2. 修理步骤 ① 测量损坏元件 ② 分析损坏原因，找出源头，修理 ③ 清洗 ④更换老化元件，元件参数、性质尽量与原元件相同。 ⑤ 试运行，记录各种数据是否与损坏前接近。 ⑥ 总结并记录。

63 变频器维修实例 一台FRN22G11S-4CX变频器，输出电压三相差为106V，解体在线检查逆变模块(6MBPl00RS-120)外观，没有发现异常，测量6路驱动电路也没发现故障，将逆变模块拆下测量发现有一组模块不能正常导通，该模块参数变化很大(与其他两组比较)，更换之后，通电运行正常。 2. 一台三肯SVF7．5kw变频器逆变模块损坏，更换模块后，变频器正常运行。由于该台机器运行环境较差，机器内部灰尘堆积严重，且该台机器使用年限较长，决定对它进行除尘及更换老化器件的维护，以提高其使用寿命。器件更换后，给变频器通电，上电一瞬间，只听、“砰”的一声响动，并伴随飞出许多碎屑。断开电源，发现C14电解电容炸裂，此刻想到的是有可能电容装反，于是根据其标识再装一次，再次上电，电容又一次炸裂。于是再进一步检查其线路，发现线路与电容标识极性错误，把电容装反，再次上电，运行正常。

64 变频器维修实例 3. 一台三肯SVF303变频器显示O V-过电压，首先要排除由于减速时间过短以及由于再生电压而导致过压，然后检查输入侧电压是否有问题，检查电压检测电路是否出现了故障，一般的电压检测电路的电压采样点，都是中间直流回路的电压。三肯SVF303变频器是由直流回路取样后(530V左右的直流)通过阻值较大电阻降压后再由光耦进行隔离，当电压超过一定值时，显示“5”过压(此机器为数码管显示)，这时应检查取样电阻是否氧化变值，光耦是否有短路现象，若有应更换。

65 变频器应用、维护及维修 6.3.5 主要故障分析处理 中央处理器、数据处理器、ROM、RAM、EPROM等，厂家保密，只能厂家解决。 主电路、驱动电路、开关电路、保护检测电路故障等 ，用户可做处理。 维修前，记录保留变频器内部的关键参数。 1. 主回路

66 变频器应用、维护及维修 ①整流电路 a.二极管损坏或开路故障现象：直流输出电压下降、欠压。 b. 二极管击穿或短路故障现象：变频器输入端电源短路， 供电电源跳闸，变频器无法上电。 c. 检测方法： 用万用表×10Ω档或二极管档测量 黑表笔 红表笔 电阻值 R S P 小, U相上桥VD正常 T S N 大， U相下桥VD正常

67 变频器应用、维护及维修 ② 限流电路(起动保护) a. 继电器触点氧化接触不良，电阻上一直流过电流，电阻烧毁，主电路断开； b. 继电器触点烧结不能断开，电阻无限流作用，起动电流大，损坏整流模块； c. 继电器线圈损坏，触点不能接通，电阻上一直流过电流，电阻烧毁，主电路断开。 注：有些电路此开关用可控硅， 要检查可控硅正反向电阻、触 发电路等。

68 变频器应用、维护及维修 ③ 滤波电路 电容老化，输出电压降低； 电容损坏，开路，输出电压降低； 电容短路，另一只承受高压而击穿损坏， 继电器、限流电阻、整流模块损坏； 均压电阻损坏，两个电容受压不均而击穿。 ④ 制动电路 制动控制电路开关管损坏： 开路：失去控制功能，制动单元不工作； 短路：制动单元连续工作，损坏制动电阻， 同时增加整流模块负荷，加速整流模块 的老化和损坏。烧掉RL，变频器报欠压。

69 变频器应用、维护及维修 ⑤ 逆变电路 a.开关器件中的1个或1个以上损坏， 造成输出电压抖动、断相或无输出； b.同一桥臂上两个开关器件同时损坏， 主回路短路，且过流过压保护未 起作用，造成继电器或可控硅、 整流模块损坏； c.同一桥臂上两个管驱动信号不正常， 使两个同时导通,主回路短路，且过流 过压保护未起作用，造成继电器或 可控硅、整流模块损坏； 逆变模块的检测 万用表×10Ω档

70 变频器无显示，直流输出端无电压，高压指示灯不亮 原因：整流模块损坏、限流电阻或继电器(可控硅及触发电路)损坏；
变频器应用、维护及维修 ⑥主回路常见故障现象、原因及处理方法 变频器无显示，直流输出端无电压，高压指示灯不亮 原因：整流模块损坏、限流电阻或继电器(可控硅及触发电路)损坏； 处理方法：寻找根源，逐级检测、修复电路 根源： ● 自身元件老化； ● 主回路短路： 制动单元：电阻或开关元件短路→控制信号异常 →开关元件损坏 →电阻损坏

71 变频器应用、维护及维修 c. 变频器输出电压缺相(电动机缺相运行不平稳) 原因：逆变桥1个桥臂不工作 处理方法：检测开关管，若均正常，再检测驱动信号(6路) d. 变频器输出电压波动（电动机抖动） 原因：缺相(同上) e. 变频器接通，电源即跳闸或熔丝烧断 原因：整流模块短路 滤波电容短路： →均压电阻 →电容检测 逆变模块短路： →检测开关元件 →驱动信号正常否 电动机过载、堵转或短路。

72 变频器应用、维护及维修 f. 变频器输出电压偏低 原因：主回路直流电压低、逆变模块老化 处理方法：确定上述原因中的一个，再确定。 ● 主回路直流电压低：整流电路缺相、滤波电容老化、输入电压低； ● 分别测量逆变元件，检测驱动电路各处信号。 说明：以上检测必须切断电源，电容上电压充分放电后才可进行，否则可能将故障进一步扩大，造成二次故障。

73 2. 驱动电路 隔离放大、驱动放大电路、驱动电路电源 ① 光耦隔离电路 电路分析及测量方法 注：隔离电路中的光耦隔离集成块容易损坏。
变频器应用、维护及维修 2. 驱动电路 隔离放大、驱动放大电路、驱动电路电源 ① 光耦隔离电路 电路分析及测量方法 注：隔离电路中的光耦隔离集成块容易损坏。

74 变频器应用、维护及维修 ② 驱动放大电路 各处波形分析： ＊ 一般为1级或2级放大，为了保证IGBT所获得的驱动信号幅值控制在安全范围内，有些驱动电路的输出端串联两个极性相反连接的稳压二极管。 ＊驱动放大电路中，容易损坏的是三极管。

75 ③ 驱动电路电源 电路作用：为驱动电路提供直流电源。 注：需要4个，三个带浮地的，一个直接地的。
变频器应用、维护及维修 ③ 驱动电路电源 电路作用：为驱动电路提供直流电源。 注：需要4个，三个带浮地的，一个直接地的。

76 变频器应用、维护及维修 ④ 驱动电路常见故障、原因及处理方法 ● 驱动电路无信号输出： a. 光耦损坏 原因: 老化、自然损坏 b. 放大三极管损坏 c. 驱动电源电路中，整流二极管损坏 原因：滤波电容短路、放大电路损坏短路。 d. 驱动电源电路中，滤波电容损坏 原因：老化 e. 驱动电源电路中，稳压二极管损坏开路，有驱动信号，无驱动电压(浮地悬空)

77 变频器应用、维护及维修 ● 驱动输出电压偏低 a. 滤波电容老化，容量降低 b. 放大电路中三极管老化,放大能力降低 c. 形成浮地的稳压二极管老化，稳压值增大，浮地电位升高。 ● 驱动输出电压偏高，静态时无负电压 稳压二极管损坏，短路。 ● 整个驱动电路被烧毁 原因：逆变模块损坏时，串入了高压 处理方法：参照未损坏电路进行修复。 注：驱动电路通常故障率较高。

78 变频器应用、维护及维修 ●驱动电路的修理 拆下驱动电路板，加上驱动直流电源，用方波信号发生器输出的方波，作为驱动电路输入信号，用示波器观察各测量点信号波形。 易损坏元器件：电容老化、光耦老化损坏 注意：更换光耦时，要6个一起更换

79 变频器应用、维护及维修 IGBT驱动电路

80 变频器应用、维护及维修 3. 保护电路 常规的检测保护、软件综合保护、驱动电路模块保护、智能功率模块保护、整流逆变组合模块保护等。 仅能修复常规检测保护电路故障。 下图为典型的过流检测保护电路。 电流检测保护电路

81 变频器应用、维护及维修 由电流取样：RU；信号隔离放大：7800A；信号放大输出：TL084C；三部分组成。 ① 电流取样电路： 取样电阻上要流过变频器的输出电流，要求有较大功率，工作温度较高，容易损坏； 取样电阻阻值变大，影响取样电流，产生误保护信息； 取样电阻损坏开路，会损坏光耦隔离； 取样电阻阻值变小，起不到过流保护作用； 取样电阻短路，变频器没有输出。 有的变频器用电流互感器取样。

82 作用：经模/数转换后，作为CPU的输入信号。控制保护输出信号。 易损坏器件：集成运放老化。
变频器应用、维护及维修 ②光耦隔离放大电路 作用：隔离强电取样电路与弱电放大电路。 ③信号放大输出电路 作用：经模/数转换后，作为CPU的输入信号。控制保护输出信号。 易损坏器件：集成运放老化。 注：因信号送CPU，对信号功率无要求。故障率较低。 电流检测保护电路常见故障 a. 假过流(误报) 原因：取样电阻阻值变大、运算放大器集成电路的输入电阻或反馈电阻阻值变化、高次谐波干扰串入保护电路(滤波电容)

83 变频器应用、维护及维修 b. 变频器停机，显示缺相故障 原因有多种，取样电阻损坏是其中1种。 c. 运行显示电流值小于实际输出电流值 取样电阻短路、光耦隔离集成电路损坏。

84 4.开关电源 开关电源故障 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的负载发生短路造成的。616G3系列变频器采用了两级的开关电源，有点类似于富士G5系列，先由第一级开关电源将直流母线侧500多伏的直流电压转变成300多伏的直流电压，经开关管变换后再通过高频脉冲变压器变换后经整流后次级线圈输出5、12、24V等较低电压供变频器的控制板、驱动电路、检测电路等做电源使用。在第二级开关电源的设计上安川变频器使用了一个TL431可控稳压器件来调整开关管的占空比，从而达到稳定输出电压的目的。在开关电源中用作开关管的QM5HL一24以及TL431都是较容易损坏的器件。此外，若听到刺耳的尖叫声，这是由脉冲变压器发出的，有可能是开关电源输出侧有短路现象，可以从输出侧查找故障。当出现无显示，控制端子无电压，Dc 12、24V风扇不运转等现象时，首先应该考虑是否是开关电源损坏了。

85 变频器应用、维护及维修 1. 开关电源原理框图 ①作用：向操作面板、主控板、驱动电路及风机电路提供低压电源。电路组成如下： ② 组成：高频脉冲变压器、开关管、整流电路、取样电路、比较电路、脉冲调宽电路。

86 2.电路工作原理： P端直流电压经R37~R40向C8充电，当升高到一定值时Q3放大导通，脉冲变压器初级线圈经Q3形成电流，3、4端产生电压V2，同时此电压经D5、R29对C7充电，当C7两端电压升高到一定值时，Q2导通，Q3截止，循环往复，形成自激振荡。 同时R85两端电压与基准电压比较，当UR85≥VZDV1时，ZDV1导通，UR26＞0(上正下负)，光耦隔离集成电路PC815工作，V2通过R28、D4、PC815向C7充电，加速Q3的截止，使脉冲变压器次级的输出脉冲变窄，输出电压降低，反之依然。 易出现的故障现象及故障部位： 无输出电压：Q3断开，

87 变频器应用、维护及维修 敬请提出建议，谢谢！