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变频器故障与变频器工作原理

文档作者：陶国祥文档来源：宝钢不锈钢事业部热轧厂		点击数：	更新时间： 2021年10月09日
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第30卷2012年第1期(总第157期) 现代化管理
· 现代化管理·
变频器故障与变频器工作原理
陶国祥
(宝钢不锈钢事业部热轧厂 上海200431)
【摘要】变频器性能稳定，运行故障相对较少，在行车交流调速中得到广泛应用。然而，变频器集成了计
算机、微电子、电力电子、光缆等技术，结构复杂，产生故障后原因往往难以判断。而运用变频器工作原理处理故
障，可使故障处理时间缩短，忽视变频器工作原理的运用，容易使故障扩大，使故障发生成为事故。
【关键词】故障 变频器故障处理
Faults and W orking Principles of the Frequency Converter
TAO Guo-xiang
(Hot Rolling Mill ofBaosteel Group Special Steel Div~ion,Shanghai 200431)
【Abstract】The~equeney converter is widely used in the AC speed adjustable system because of
its stable performance and less faults．However，when the converter is integrated with some technologies
such as the computer，microelectronics，power electronics and optical fibre cables，it becomes
complicated in the structure，and then it’S difficult to identify the causes in case that it doesn’t work
wel1．It’S important to handle the converter faults based on its working principles to shorten the
downtime．Otherwise the fault will develop into an accident in case of any ignorance of the working
principles．
【Key wordslFauh，converter，fault treatment
1 前言
交流传动调速技术已臻成熟、完善，变频调速
在行车调速控制中应用非常普及。变频器传动装
置的维护技能要求高，维护人员掌握变频器工作
原理和具备综合运用变频器的能力，对处理变频
器故障具有很重要的意义，掌握得好，故障排除时
间短，对生产的影响小，否则，故障排除时间长，甚
至无法排除使故障发展成为事故。
在生产过程中，因设备零件(构件)损坏、设备
动作不正常或控制失灵需停产检查、调整、更换、
修理等，根据规定停机时间在5rain以上1h以内，
设备直接损失费在5万元以下者，称为设备故障，
排除故障时间超过1h，就被定性为设备事故。
2 行车调速要求
行车一般由桥架、大车移行机构、小车提升机
构、操纵室、主滑线和辅助滑线等组成，属于重复
— ． 46—．
短时工作制，电动机经常处于频繁带负载启动、制
动、正反转状态，承受较大过载和机械冲击，要求
电动机启动电流小、启动转矩大、低速恒转矩调
速、快速准确停车、必要的保护和连锁环节。
变频器是现代较先进的一种交流电动机调速
装置，能使电动机实现软启动、软停车、无级调速
及特殊要求的加减速特性，调速过程中具有过流、
短路、过压、欠压、过载、接地等保护功能，所以变
频器在行车传动控制中得到广泛使用。
2．1 行车传动控制的组成
行车调速的结构如图1所示。由PLC与变频
器之间的通信实现调速控制。变频器对负载电动
机实行过载、短路等保护，同时将信息反馈PLC，由
PLC向负载发出启制动信号。调速系统集成了计
算机、可编程控制器、数据通信、现场总线等技术。
2．2 行车维护的技术特点
栏目编辑：邵廷环
现代化管理 第30卷2012年第1期(总第157期)
PLC
通信
变频器1
起升电动机
制动器I I编码器
蔷l l簇
． ． ． ． ． ． ．!l：．．．．．．．．．．L
变频器2
大车电动机
制动器I l限位器
业控l I反
变频器3
小车电动机
制动器l I限位器
图1 行车调速控制示意
行车控制对交流调速系统提出了各种各样要
求，变频器完全能够适应行车交流调速的控制要
求。变频器内部各种功能在CUCV主控板上和各
类板卡件上以功能模块的形式，通过参数设置实
现。全数字控制系统、PLC逻辑控制以及计算机通
信技术给变频维护和故障判断带来了难度，对维
护人员提出相应较高的技术要求。维护过程中综
合地运用半导体技术、电子元器件技术和计算机
通信技术对故障排除极为重要。
变频器故障往往集中在某个功能模块或者板
卡件上，通过简单地更换某个板卡件，有时可以很
快地找到故障源，迅速排除故障。但更换板卡件
应立足于对故障原理理解的基础上，若不能很好
地理解系统工作原理，对任何故障采取逐个更换
板卡件，有时故障排除了，但排除故障的时间可能
延长；有时可能根本找不到故障源，甚至使故障扩
大，引起设备的损坏。
3 故障实例
西门子6SE7033—6EG60变频器用于行车大车
控制，变频器带四台30kW电动机，无PG测速反
馈。有一次行车运行过程中变频器进线侧熔断器
烧毁，报F008故障代码，在未作进一步检查的情况
下，更换进线侧熔断器后恢复送电，结果造成变频
装置内预冲电板、触发脉冲板损坏，整套变频器装
置报废。
变频器“F008”故障代码含义为直流母线电压
降到其下限值的76％以下，或当动能缓冲使能时，
电压降至61％以下，正常运行直流母线欠电压，发
生了短时电源故障。
换熔断器后再次送电，此时变频器整流部分
功率元件IGBT已被击穿短路，再次送电的短路电
流进入预冲电板和触发脉冲板，造成印刷线路板
和接插件等器件损坏。
3．1 变频器
常用变频器结构如图2所示。
图2 变频器结构示意
(1)主电路：由整流器、虑波回路和逆变器组
成交流一直流一交流转换环节。
(2)控制电路：由CPU和相关电路组成，用以
变频器控制。
(3)操作显示电路：用于CPU与外界的接口。
(4)保护电路：用于变频器自身保护及电动机
保护。
3．2 故障分析
变频器的状态有启动、加减速运行和停机，快
速地减速或停车会产生发电制动的问题。在变频
调速系统中，电动机的降速和停机是通过逐渐减
小频率来实现，在频率减小的瞬间，电动机的转速
随之下降，而由于机械惯性的原因，电动机转子转
速未变，转子电流的相位相反了，由电动状态变为
发电状态，轴上转矩变为制动转矩，电动机转速迅
速下降，电动机处于再生制动状态。再生电能反
馈到直流回路，由于直流电路的电能无法通过整
流桥回馈电网，仅靠变频器本身的电容吸收，虽然
其他部分能消耗电能，但电容仍有短时间电荷堆
积，形成“泵升电压”，使直流电压升高，而IGBT为
全控型器件，耐压较低，过高的“泵升电压”有可能
损坏开关器件、电解电容，甚至会破坏电动机的绝
[下转第49页]
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现代化管理 第30卷2012年第1期(总第157期)
在托辊与落料口之间导致皮带纵向撕裂。
(4)两辊间的皮带易下垂，使落料口区间的皮
带呈波浪形，使落料口密封性不好，造成物料散落
和环境污染(见图2)。
⋯ 一面
使用缓冲托辊的情形
图2 使用缓冲托辊易造成溢料
(5)支承辊表面无弹性，长时间运行易粘附物
料，磨损皮带，严重者会引起皮带跑偏。
(6)支承辊长期受到冲击，轴承和密封易失
效，造成辊体转动不灵活或不转动，磨损皮带
表面。
3 缓冲床的优点
(1)是物料转载点的最佳支承缓冲结构，由于
保证了输送带的面接触，受力均匀，有效防止了由
于托辊断裂或脱落造成的皮带纵向撕裂，同时大
大降低了皮带被物料或尖锐物体穿透后导致纵向
撕裂的概率。
(2)高弹性橡胶条可充分吸收物料下落冲击
负荷，大大降低物料对输送带的冲击，保护输送带
不被损坏。
(3)特殊的UHMW高分子聚乙烯表面使输送
带与缓冲条之间的摩擦系数最低，且耐磨性极好。
[上接第47页]
缘，从而威胁系统安全，这是通用变频器应用中可
能存在的隐患。因此，必须将这些功率消耗掉，
(可以用电阻发热消耗)。
4 结语
现今的行车传动控制系统集成了可编程控制
器、计算机通信和交流变频传动等技术，变频器内
部的模块化结构使行车传动控制的可靠性、稳定
(4)可有效避免物料飞溅和散落(见图3)。
(5)防松固定螺栓可确保缓冲条不松动。
(6)安装简单，维护方便。
缓冲床
图3 使用缓冲床不能溢料
4 安装调整与使用寿命
(1)缓冲条安装支架有多种形式，如吊装支
架、落地支架等，须根据现场具体情况而定。
(2)通过调整缓冲条前后支承托辊，使得在空
载条件下输送带与缓冲条表面的间隙为20mm。
(3)缓冲条的寿命因工况的不同而不等，一般
使用寿命为24～36个月。
5 结束语
目前八钢焦化分厂、烧结分厂、蒙库公司、焦
煤集团等多家单位已安装使用了缓冲床，有效减
少了输送带的磨损和意外损坏，并改善了因物料
冲击导致的输送带跑偏问题。
在使用过程中，有一个不确定的因素，就是输
送带的接头的影响。对于不同粘接质量的接头，
缓冲床对其的影响还有待观察，但总体来说要优
于使用托辊的输送带。
(2011-07-27收稿)
性大大提高，也对故障维护提出很高的技术要
求。变频器出现故障难以避免，判断处理变频器
故障必须运用变频器的工作原理，并将原理合理
的综合运用。对故障进行不合理的逐个板卡更
换，有时可以实现故障排除的目的，但有时会使故
障恢复时间延长，甚至扩大故障范围，引起系统设
备更大损坏。
(2011—03-18收稿)
— ． 49—．

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