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交流變頻電源常見故障及解決方案
變頻電源由主回路、電源回路、IM驅(qū)動及保護回路、冷卻風扇等幾部分組成。其結(jié)構(gòu)多為單元化或模塊化形式。由于使用方法不正確或設置環(huán)境不合理，將容易造成變頻電源誤動作及發(fā)生故障，或者無法滿足預期的運行效果。
2021-07-15 14:48:06工軍電子系統(tǒng)（上海）有限公司
變頻電源由主回路、電源回路、IM驅(qū)動及保護回路、冷卻風扇等幾部分組成。其結(jié)構(gòu)多為單元化或模塊化形式。由于使用方法不正確或設置環(huán)境不合理，將容易造成變頻電源誤動作及發(fā)生故障，或者無法滿足預期的運行效果。為防患于未然，事先對故障原因進行認真分析尤為重要。
1、主回路常見故障分析
主回路主要由三相或單相整流橋、平滑電容器、波電容器、IPM要考慮適當?shù)沫h(huán)境溫度，另一方面可以采取措減少脈動電流。采用改善功率因數(shù)的交流或直流電抗器可以減少脈動電流，從而延長電解電容器的壽命。
在電容器維護時，通常以比較容易測量的靜電容量來判斷電解電容器的劣化情況，當靜電容量低于額定值的80％，絕綠阻抗在5MΩ以下時，應考慮更換電解電容器。
2、control回路故障分析
control回路影響変頻電源壽命的是電源部分，是平滑電容器和IPM電路板中的緩沖電容器，其原理與前述相同，但這里的電容器中通過的脈動電流，是基本不受主回路負載影響的定值，故其壽命主要由溫度和通電時間決定。由于電容器都焊接在電路板上，通過測量靜電容量來判斷劣化情況比較困難，一般根據(jù)電容器環(huán)境溫度以及使用時間，來推算是否接近其使用壽命。
電源電路板給control回路、IPM驅(qū)動電路和表面操作顯示板以及風扇等提供電源，這些電源一般都是從主電路輸出的直流電壓，通過開關電源再分別整流而得到的。因此，某一路電源短路，除了本路的整流電路受損外，還可能影響其他部分的電源，如由于誤操作而使control電源與公共接地短接，致使電源電路板上開關電源部分損壞，風扇電源的短路導致其他電源斷電等。一般通過觀察電源電路板就比較容易發(fā)現(xiàn)。
邏輯control電路板是変頻電源的core，它集中了CPU、MU、RAM、 EEPROMI等大規(guī)模集成電路，具有很高的可靠性，本身出現(xiàn)故障的概率很小，但有時會因開機而使全部control端子同時閉合，導致変頻電源出現(xiàn) EEPROM故障，這只要對 EEPROMI重新復位就可以了。
IPM電路板包含驅(qū)動和緩沖電路，以及過電壓、缺相等保護電路。從邏輯control板來的PM信號，通過光耦合將電壓驅(qū)動信號輸入IPM模塊，因而在檢測模快的同時，還應測量IPM模塊上的光耦。
3、冷卻系統(tǒng)
冷卻系統(tǒng)主要包括散熱片和冷卻風扇。其中冷卻風扇壽命較短臨近使用壽命時，風扇產(chǎn)生震動，噪聲大至后停轉(zhuǎn)，変頻電源出現(xiàn)IPM過熱跳閘。冷卻風扇的壽命受陷于軸承，大約為10000～35000h。
當変頻電源連續(xù)運轉(zhuǎn)時，需要2-3年更換一次風扇或軸承。為了延長風扇的壽命，一些產(chǎn)品的風扇只在變頻電源運轉(zhuǎn)時而不是電源開啟時運行。
4、外部的電磁感應干擾
如果変頻電源周存在干擾源，它們將通過radiate或電源線侵入変頻電源的內(nèi)部，引起control回路誤動作，造成工作不正?；蛲C，嚴重時甚至損壞変頻電源。減少噪聲干擾的具體方法有:変頻電源周圍所有繼電器、接觸器的control線上，加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如RC浪涌吸收器，其接線不能超過20cm;盡量縮短control回路的配線距離，并使其與主回路分離;変頻電源control回路配線絞合節(jié)距離應在15mm以上，與主回路保持10cm以上的間距;変頻電源距離電動機很遠時(超過100m)，這時一方面可加大導線截面面積，保證線路壓降在2％以內(nèi)，同時應加裝頻電源輸出電抗器，用來補償因長距離導線產(chǎn)生的分布電容的充電電流。變頻電源接地端子應按規(guī)定進行接地，必須在special接地點可靠接地，不能同電焊、動力接地混用;変頻電源輸入端安裝無線電噪聲波器，減少輸入高諧波，從而可降低從電源線到電子設備的噪聲影響;同時在變頻電源的輸出端也安裝無線電噪聲漶波器，以降低其輸出端的線路噪聲。
5、安裝環(huán)境
変頻電源屬于電子器件裝置，對安裝環(huán)境要求比較嚴格，在其說明書中有詳細安裝使用環(huán)境的要求。在特殊情況下，若確實無法滿足這些要求，須盡量采用相應inhibit措施:振動是對電子器件造成機械損傷的主要原因，對于振動沖擊較大的場合，應采用橡膠等避振措施；潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件銹蝕、接觸不良、絕緣降低而形成短路，作為防范措施，應對control板進行防腐防塵處理，并采用封閉式結(jié)構(gòu);溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導體器件，應根據(jù)裝置要求的環(huán)境條件安裝空調(diào)或避免日光直射。
除上述幾點外，定期檢查変頻電源的空氣濾清器及冷卻風扇也是非常必要的。對于特殊的高寒場合，為防止微處理器因溫度過低不能正常工作，應采取設置空氣加熱器等必要措施。
6、電源異常
電源異常大致分以下3種，即缺相、低電壓、停電，有時也出現(xiàn)雪、雷擊造成的，有時也因為同一供電系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)對地短路及相間短路。而雷擊因地域和季節(jié)有很大差異。除電壓波動外，有些電網(wǎng)或自行發(fā)電的單位，也會出現(xiàn)頻率波動，并且這些現(xiàn)象有時在短時間內(nèi)重復出現(xiàn)，為保證設備的正常運行，對変頻電源供電電源也提出相應要求。
如果附近有直接啟動的電動機和電磁爐等設備，為防止這些設備投進時造成的電壓降低，其電源應和變頻電源的電源分離，減小相互影響。
A對于要求瞬時停電后仍能繼續(xù)運行的設備，除選擇合適價格的変頻電源外，還應預先考慮電機負載的降速比例。當変頻電源和外部control回路都采用瞬間停電補償方式時，失壓回復后，通過測速電機測速來防止在加速中的過電流。
B對于要求必須連續(xù)運行的設備，應對變頻電源加裝自動切換的不停電電源裝置。像帶有二極管輸入及使用單相control電源的變頻電源，雖然在缺相狀態(tài)，但也能繼續(xù)工作，但整流器中個別器件電流過大，及電容器的脈沖電流過大，若長期運行將對變頻電源的壽命及可靠性造成不良影響，應及早檢查處理。
7、雷擊、感應雷電
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1、主回路常見故障分析
主回路主要由三相或單相整流橋、平滑電容器、波電容器、IPM要考慮適當?shù)沫h(huán)境溫度，另一方面可以采取措減少脈動電流。采用改善功率因數(shù)的交流或直流電抗器可以減少脈動電流，從而延長電解電容器的壽命。
在電容器維護時，通常以比較容易測量的靜電容量來判斷電解電容器的劣化情況，當靜電容量低于額定值的80％，絕綠阻抗在5MΩ以下時，應考慮更換電解電容器。
2、control回路故障分析
control回路影響変頻電源壽命的是電源部分，是平滑電容器和IPM電路板中的緩沖電容器，其原理與前述相同，但這里的電容器中通過的脈動電流，是基本不受主回路負載影響的定值，故其壽命主要由溫度和通電時間決定。由于電容器都焊接在電路板上，通過測量靜電容量來判斷劣化情況比較困難，一般根據(jù)電容器環(huán)境溫度以及使用時間，來推算是否接近其使用壽命。
電源電路板給control回路、IPM驅(qū)動電路和表面操作顯示板以及風扇等提供電源，這些電源一般都是從主電路輸出的直流電壓，通過開關電源再分別整流而得到的。因此，某一路電源短路，除了本路的整流電路受損外，還可能影響其他部分的電源，如由于誤操作而使control電源與公共接地短接，致使電源電路板上開關電源部分損壞，風扇電源的短路導致其他電源斷電等。一般通過觀察電源電路板就比較容易發(fā)現(xiàn)。
邏輯control電路板是変頻電源的core，它集中了CPU、MU、RAM、 EEPROMI等大規(guī)模集成電路，具有很高的可靠性，本身出現(xiàn)故障的概率很小，但有時會因開機而使全部control端子同時閉合，導致変頻電源出現(xiàn) EEPROM故障，這只要對 EEPROMI重新復位就可以了。
IPM電路板包含驅(qū)動和緩沖電路，以及過電壓、缺相等保護電路。從邏輯control板來的PM信號，通過光耦合將電壓驅(qū)動信號輸入IPM模塊，因而在檢測模快的同時，還應測量IPM模塊上的光耦。
3、冷卻系統(tǒng)
冷卻系統(tǒng)主要包括散熱片和冷卻風扇。其中冷卻風扇壽命較短臨近使用壽命時，風扇產(chǎn)生震動，噪聲大至后停轉(zhuǎn)，変頻電源出現(xiàn)IPM過熱跳閘。冷卻風扇的壽命受陷于軸承，大約為10000～35000h。
當変頻電源連續(xù)運轉(zhuǎn)時，需要2-3年更換一次風扇或軸承。為了延長風扇的壽命，一些產(chǎn)品的風扇只在變頻電源運轉(zhuǎn)時而不是電源開啟時運行。
4、外部的電磁感應干擾
如果変頻電源周存在干擾源，它們將通過radiate或電源線侵入変頻電源的內(nèi)部，引起control回路誤動作，造成工作不正?；蛲C，嚴重時甚至損壞変頻電源。減少噪聲干擾的具體方法有:変頻電源周圍所有繼電器、接觸器的control線上，加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如RC浪涌吸收器，其接線不能超過20cm;盡量縮短control回路的配線距離，并使其與主回路分離;変頻電源control回路配線絞合節(jié)距離應在15mm以上，與主回路保持10cm以上的間距;変頻電源距離電動機很遠時(超過100m)，這時一方面可加大導線截面面積，保證線路壓降在2％以內(nèi)，同時應加裝頻電源輸出電抗器，用來補償因長距離導線產(chǎn)生的分布電容的充電電流。變頻電源接地端子應按規(guī)定進行接地，必須在special接地點可靠接地，不能同電焊、動力接地混用;変頻電源輸入端安裝無線電噪聲波器，減少輸入高諧波，從而可降低從電源線到電子設備的噪聲影響;同時在變頻電源的輸出端也安裝無線電噪聲漶波器，以降低其輸出端的線路噪聲。
5、安裝環(huán)境
変頻電源屬于電子器件裝置，對安裝環(huán)境要求比較嚴格，在其說明書中有詳細安裝使用環(huán)境的要求。在特殊情況下，若確實無法滿足這些要求，須盡量采用相應inhibit措施:振動是對電子器件造成機械損傷的主要原因，對于振動沖擊較大的場合，應采用橡膠等避振措施；潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件銹蝕、接觸不良、絕緣降低而形成短路，作為防范措施，應對control板進行防腐防塵處理，并采用封閉式結(jié)構(gòu);溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導體器件，應根據(jù)裝置要求的環(huán)境條件安裝空調(diào)或避免日光直射。
除上述幾點外，定期檢查変頻電源的空氣濾清器及冷卻風扇也是非常必要的。對于特殊的高寒場合，為防止微處理器因溫度過低不能正常工作，應采取設置空氣加熱器等必要措施。
6、電源異常
電源異常大致分以下3種，即缺相、低電壓、停電，有時也出現(xiàn)雪、雷擊造成的，有時也因為同一供電系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)對地短路及相間短路。而雷擊因地域和季節(jié)有很大差異。除電壓波動外，有些電網(wǎng)或自行發(fā)電的單位，也會出現(xiàn)頻率波動，并且這些現(xiàn)象有時在短時間內(nèi)重復出現(xiàn)，為保證設備的正常運行，對変頻電源供電電源也提出相應要求。
如果附近有直接啟動的電動機和電磁爐等設備，為防止這些設備投進時造成的電壓降低，其電源應和變頻電源的電源分離，減小相互影響。
A對于要求瞬時停電后仍能繼續(xù)運行的設備，除選擇合適價格的変頻電源外，還應預先考慮電機負載的降速比例。當変頻電源和外部control回路都采用瞬間停電補償方式時，失壓回復后，通過測速電機測速來防止在加速中的過電流。
B對于要求必須連續(xù)運行的設備，應對變頻電源加裝自動切換的不停電電源裝置。像帶有二極管輸入及使用單相control電源的變頻電源，雖然在缺相狀態(tài)，但也能繼續(xù)工作，但整流器中個別器件電流過大，及電容器的脈沖電流過大，若長期運行將對變頻電源的壽命及可靠性造成不良影響，應及早檢查處理。
7、雷擊、感應雷電
雷擊或感應電擊形成的沖擊電壓，有時也會造成變頻電源的損壞。此外，當電源系統(tǒng)一次側(cè)帶有真空斷路器時，短路開閉會產(chǎn)生較高的沖擊電壓。為防止因沖擊電壓造成過電壓損壞，通常需要在変頻電源的輸入端加壓敏電阻等吸收器件。真空斷路器應增加RC浪涌吸收器。若變壓器一次側(cè)有真空斷路器，應在control時序上，保證真空斷路器動作前先將變頻電源斷開。
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