變頻器結構以及故障講解9/8/2023變頻器結構以及故障講解8/3/20231

一、通用變頻器的結構

一、變頻器的主回路電壓型變頻器主電路包括：整流電路、中間直流電路、逆變電路三部分組，交-直-交型變頻器結構如圖11、整流電路：VD1~VD6組成三相不可控整流橋，220V系列采用單相全波整流橋電路；380V系列采用橋式全波整流電路。若電源線電壓為UL，三相全橋整流后平均直流電壓UD=1.35UL，直流母線電壓為535V2、中間濾波電路：整流后的電壓為脈動電壓，必須加以濾波；濾波電容CF除濾波作用外，還在整流與逆變之間起去耦作用、消除干擾給電機感性負載提供必要的無功功率，由于該大電容儲存能量，在斷電的短時間內電容兩端存在高壓電，因而要在電容充分放電后才可進行操作。3、限流電路：由于儲能電容較大，接入電源時電容兩端電壓為零，因而在上電瞬間濾波電容CF的充電電流很大，過大的電流會損壞整流橋二極管，為保護整流橋上電瞬間將充電電阻RL串入直流母線中以限制充電電流，當CF充電到一定程度時由開關SL將RL短路。9/8/2023一、通用變頻器的結構

一、變頻器的主回路8/3/20232圖1、通用變頻器主回路圖UVWNVD3VD5VD6VD2RBVBC1C2V1V3V5V4V6V2D1D3D5D4D6D2RSPKSRC1、2IB逆變電路濾波電路制動電路整流電路9/8/2023圖1、通用變頻器主回路圖UVWNVD3VD5VD6VD2RB34、逆變電路：逆變管V1~V6組成逆變橋將直流電逆變成頻率、幅值都可調的交流電，是變頻器的核心部分。常用逆變模塊有：GTR、BJT、GTO、IGBT、IGCT等，一般都采用模塊化結構有2單元、4單元、6單元5、續流二極管D1~D6：其主要作用為：（1）電機繞組為感性具有無功分量，VD1~VD7為無功電流返回到直流電源提供通道（2）當電機處于制動狀態時，再生電流通過VD1~VD7返回直流電路。（3）V1~V6進行逆變過程是同一橋臂兩個逆變管不停地交替導通和截止，在換相過程中也需要D1~D6提供通路。6、緩沖電路

由于逆變管V1~V6每次由導通切換到截止狀態的瞬間，C極和E極間的電壓將由近乎0V上升到直流電壓值UD，這過高的電壓增長率可能會損壞逆變管，吸收電容的作用便是降低V1~V6關斷時的電壓增長率。9/8/20234、逆變電路：逆變管V1~V6組成逆變橋將直流電逆變成頻率46、制動電阻RB和制動單元VB（1）工作原理：電機在減速時轉子的轉速將可能超過此時的同步轉速（n=60f/P）而處于再生制動（發電）狀態，拖動系統的動能將反饋到直流電路中使直流母線（濾波電容兩端）電壓UD不斷上升（即所說的泵升電壓），這樣變頻器將會產生過壓保護，甚至可能損壞變頻器，因而需將反饋能量消耗掉，制動電阻就是用來消耗這部分能量的。制動單元由開關管與驅動電路構成，其功能是用來控制流經RB的放電電流IB，如圖1（2）制動單元、制動電阻的選擇各種變頻器手冊上都提供該公司變頻器配套的外接制動單元和制動電阻，也可用下列方法選配：RB≥2US/IN；PB≥（0.3~0.5）US2/RB；其中US：整流后的直流電壓；IN為變頻器的額定電流，選擇系數當電機容量小時選小值否則選取大值。9/8/20236、制動電阻RB和制動單元VB8/3/20235

二、變頻器的控制回路

控制電路：根據用戶指令、檢測信號，向逆變器發出控制脈沖，控制變頻器的輸出。同時檢測外部接口信號、變頻器內部工作狀態等，以及進行各種故障保護。變頻器控制部分一般有：CPU單元、顯示單元、電流檢測電壓檢測單元、輸入輸出控制端子、驅動放大電路、開關電源等見圖2。1、CPU單元：

采用16位單片機或DSP，矢量控制型采用雙CPU。2、開關電源單元：變頻器控制電源為開關電源：有+24V，±15V，+8V等輸出，其輸入在主電路直流母線側取得。3、電流檢測單元：采用HALL元件檢測變頻器輸出側電流。對于加速、減速、運行中過流、變頻過載及電機過載的檢測是：由CPU通過檢測輸入的脈沖頻譜來區分的。

4、顯示單元：其功能為人機界面、參數設定、狀態/故障顯示、遠距離操作等５、控制端子：模擬輸入、輸出端子；開關量輸入輸出端子；故障輸出端子；

9/8/20238/3/20236顯示面板

CPU輸入信號輸出信號電流檢測電路PWM波形驅動電路主電路電機電壓檢測電源圖2:變頻器控制回路圖開關電源電路

9/8/2023顯示面板CPU輸輸電流檢測電路PWM波形驅動電路電76、驅動單元電路：

ＣＰＵ產生的PWM波經專用驅動芯片、驅動放大電路后IGBT。IGBT驅動電路特點及要求：動態驅動能力強，能為IGBT柵極提供陡峭前后沿驅動脈沖。能向IGBT提供適當的正向柵壓。IGBT導通后VCE與柵極電壓有關，VGE越高則VCE越低，一般為20V左右。在關斷過程中，為盡快抽取PNP管中的存貯電荷，能向IGBT提供足夠的反向柵壓，幅值一般為5V~15V。有足夠的輸入輸出隔離能力。具有有柵壓限幅電路，保護柵極不被擊穿。具有故障封鎖輸出功能。9/8/20236、驅動單元電路：8/3/20238二現場維修指南9/8/2023二現場維修指南8/3/20239變頻檢測分兩步：（一）、冷態測試：是在不通電的狀態下測量其主回路是否正常，主要就是檢查主回路的整流模塊、緩沖電阻、直流電抗器，濾波電容，逆變模塊的是否損壞。

變頻器檢測方法概述

9/8/2023變頻檢測分兩步：變頻器檢測方法概述

8/3/202310整流電路的檢測：找到變頻器直流母線的+、-端子（CHE2.2KW以下沒有-端子），將數字萬用表打到二極管測試檔，黑表筆接到﹢端，紅表筆依次打到R、S、T，此時萬用表顯示應該為一般二極管導通壓降，一般在0.3~0.5V之間，大機稍低一點，三相顯示值正常應該相差無幾，即三相應該平衡，若其中一相或幾相偏小則說明該相整流橋短路損壞，偏大則說明該相已經擊穿開路；然后將紅表筆接﹣端，黑表筆依次打到R、S、T三相，以相同的依據判斷其好壞。如果上橋三相開路，下橋三相管壓降對稱，可判斷緩沖電阻或直流電抗器可能燒壞。

逆變模塊電路的檢測：同樣是將數字萬用表打到二極管測試檔，將紅表筆接－端，黑表筆依次接U、V、W，正常的話萬用表顯示值一般應在0.3~0.6V之間，大機稍低，且三相應該平衡，如果顯示值偏小則說明該相模塊內部已經短路損壞，偏大說明已經擊穿開路；然后將黑表筆接＋端，紅表筆依次接U、V、W，依照前面介紹的相同的方法判斷其好壞。9/8/2023整流電路的檢測：找到變頻器直流母線的+、-端11（二）、熱態測試：所謂熱態測試即在檢查變頻器主回路電路正常的情況下，對變頻器進行上電測試，在上電前必須注意以下幾點：1.上電之前，必須確認電源輸入電壓與變頻器電壓等級相符合，若將380V電壓接入220V電壓等級的變頻器中將會出現炸機事故（炸電解電容、壓敏電阻、整流模塊等）。2.檢查變頻器各接插口是否正確連接，連接異常或者松動時可能導致變頻器故障，如驅動線未插緊或插錯位會導致模塊損壞，在檢查時應重點檢查該部分線路。

3.上電后查看直流母線電壓（530V左右）顯示是否正常，有無故障顯示，有故障顯示則初步判斷故障原因并作相應維修處理，如未顯示故障，查看故障記錄和運行時間，再進行空載運行，查看其輸出電壓是否正常，三相輸出是否平衡，空載運行測試其參數都正常后則可進行帶負載測試了，測試的主要指標有三相輸出電壓，輸出電流大小是否正常，三相是否平衡，過載能力是否正常等等。9/8/2023（二）、熱態測試：所謂熱態測試即在檢查變頻器主12CH系列常見故障分類及其維修方法在變頻器日常維護過程中，經常遇到各種各樣的問題，針對我們公司CH系列比較常見的故障有上電無顯示，過流OC，過壓OV,跳OUT等。這些故障大致可分為兩大類，一類是變頻器本身電路故障，一類就是參數設置不當或選型不當等外部原因導致報故障。在這里，我們不妨將其歸為兩大類分別加以講解：第一類即變頻器內部電路故障；第二類稱為外部故障。第一類：CH系列變頻器常見內部電路故障1.整流橋損壞2.逆變模塊損壞3.上電無顯示4.電流檢測故障ITE5.輸入缺相SPI6.輸出缺相SPO7.過熱故障OH1，OH28·上電時或50Hz恒速運行時跳P·OFF

9/8/2023CH系列常見故障分類及其維修方法8/3/2023131整流橋損壞1、18.5KW以下的機器整流橋跟逆變模塊是集成在一塊功率模塊上的，整流橋損壞的同時逆變部分也極有可能損壞,同時還可能殃及開關電源電路，驅動電路。因此在維修的時候應該將模塊取下來后，檢查驅動電源板是否正常，如果在現場修機的話應該將驅動板跟模塊一塊更換。2、18.5KW以上的機器因為可控硅或整流橋跟逆變模塊、驅動電源板都是分離的，因此整流橋損壞的時候一般只需更換可控硅或整流橋即可。一定要檢查接觸器是否有擊穿或者卡死現象。3、對于18.5KW以下的機器，整流橋損壞的時候，一般開關電源部分常壞的元件有開關管K2225（K2717），緩沖電阻及開關電源部分的一些小貼片電阻。9/8/20231整流橋損壞1、18.5KW以下的機器整流橋跟逆變模塊是集142.逆變器損壞1逆變模塊損壞通常會報OUT1，OUT2，OUT3等故障，其分別對應逆變模塊U、V、W相故障，有時也會報SPO。2測量逆變部分，更換損壞的逆變模塊。3測量驅動板上驅動波形是否正常，如不正常則將驅動板一起更換，更換之后測量主回路電路正常后還不能立即上電測試，應該脫開馬達連接電纜。在確定無任何故障的情況下，運行變頻器。4確定控制板保護電路是否異常，如有異常應更換。9/8/20232.逆變器損壞1逆變模塊損壞通常會報OUT1，O153變頻器上電無顯示

1檢查各板間連線是否有松動，鍵盤口是否有粉塵或腐蝕，重新連線。2更換鍵盤，確認是否鍵盤損壞，如有，更換鍵盤。3檢查緩沖電阻是否有燒壞，如是，更換緩沖電阻。4檢查開關電源輸出低壓是否正常，如不正常更換開關電源板。9/8/20233變頻器上電無顯示1檢查各板間連線是否有松動，164、P.OFF故障1先測量輸入主回路電壓及直流母線電壓是否太低，380V的輸入電壓一般直流母線電壓在350V以下；220V的輸入的直流母線電壓一般在180V以下才會跳此故障。2確定控制板母線電壓檢測部分有無問題，如有問題更換控制板。3如果電壓都正常，說明此故障來自缺相檢測電路，用萬用表測量輸入缺相檢測電路D1、D2、D3二極管及51K貼片電阻是否燒壞；510K直流母線檢測電阻燒壞也會跳P.oFF。4如果出現跳P.OFF故障可先把Pb.00設為0，看是否跳此故障，如果沒有就可確定非電壓過低造成。有可能輸入電壓缺相不平衡或缺相檢測線路出現故障，如果檢測電路故障把Pb．00設為0機器可正常工作，CHE變頻器沒有此項功能。9/8/20234、P.OFF故障1先測量輸入主回路電壓及直流母線175電流檢測ITE故障1首先檢查控制板排線是否松動，如松動，請重新拔插排線。2測量開關電源+5V，±15V電源是否正常，如不正常更換開關電源板。3檢查霍爾或電流整定電路是否正常，如不正常更換霍爾板或驅動板。4檢查控制板上電流檢測部分是否正常，如不正常請更換控制板。9/8/20235電流檢測ITE故障1首先檢查控制板排線是否松動，186輸入缺相SPI

1檢查輸入電源是否有缺相，如有，請調整電源使三相電源平衡。2短接驅動板上PL點，如故障解除，更換驅動板。3設置PB.00=0，看故障是否解除，如不解除請檢查排線。4如故障解除，請更換控制板。

9/8/20236輸入缺相SPI1檢查輸入電源是否有缺相，如有197輸出缺相SPO

1檢查變頻器內部接線是否有松動，重新拔插各連接線。2測量逆變模塊是否有損壞，如有請更換相應的模塊，可以的話驅動板一起更換。3檢查輸出線路、負載是否有短路，如有請排除。4確認輸出線路是否過長，一般不超過10m，過長的輸出線路請加裝電抗器或者濾波器。5檢查驅動板，控制板信號部分是否正常，如不正常更換相應的電路板。9/8/20237輸出缺相SPO1檢查變頻器內部接線是否有松動208變頻器過熱OH1、OH2

1檢查變頻器風扇是否有卡住或損壞，如有請排除或更換風扇。2查看變頻器散熱風道是否有堵塞，如有請清理風道。3檢查熱敏電阻阻止是否正常，如不正常請更換新熱敏電阻。4注意觀察變頻器是否長時間過載運行，長時間過載運行會增加功率模塊熱耗，解決方法見變頻器OL2過載處理流程。5檢查風扇電源板是否燒壞，如有損壞更換新的風扇電源板。6檢查控制板上溫度檢測信號是否異常，如異常更換控制板。9/8/20238變頻器過熱OH1、OH21檢查變頻器風扇是否21

第二類：CH變頻器常見外部故障維修流程以下是一些常見的外部故障，這些故障一般是由于變頻器參數設置不當或者選型不當造成變頻器報故障，對于這些故障，應當根據現場應用設備及生產工藝狀況來判斷故障產生的原因及作出相應的處理。電機過載OL1變頻器過載OL2電機自學習故障TE加速過流OC1、減速過流OC2、恒速過流OC3加速過壓OV1、減速過壓OV2、恒速過壓OV3通訊故障CE加減速時跳Uv9/8/2023第二類：CH變頻器常見外部故障維修流程8/3/2023221電機過載

1檢查電機額定參數設置是否正確，不正確請重新設置。2檢查頻率在50HZ時變頻器輸出電壓是否在380V，如不是，請調整電機空載電流至輸出在380V為正常。3查看電機保護參數設置是否正確。（CHF：Pb.02,Pb.03；CHE：Pb.00,Pb.01；CHV：Pb.02Pb.03），正確設置保護參數。4查看電機是否有堵轉，如有堵轉設法排除。5查看鍵盤顯示電流是否和實際測量電流一致，如一致，說明電機選型偏小，建議客戶更換更大功率電機。6如鍵盤顯示電流和實際電流不一致，則表明變頻器電流檢測部分有故障，可參照OC故障處理流程處理該故障。9/8/20231電機過載1檢查電機額定參數設置是否正確，不正232變頻器過載1確定是否對旋轉中的電機實施再啟動，如有，可以考慮讓客戶等電機停穩后再啟動或者設置轉速追蹤有效。2查看變頻器加速時間是否太短，在用戶允許的情況下延長加速時間，如客戶工藝部允許則建議客戶更換更大功率變頻器。3檢查輸出電壓在50HZ時是否偏低，可調整電機空載電流使輸出電壓達到380V。4查看鍵盤顯示電流和實際是否一致，如是一致建議客戶更換更大功率變頻器。5查看變頻器機型設置是否正確，是否對應所帶負載類型，如不正確需重新設置機型。6如果電流，機型都正確，需檢查驅動板或者控制有無異常，按照OC故障流程處理。9/8/20232變頻器過載1確定是否對旋轉中的電機實施再啟動，243電機自學習故障1檢查自學習前有無接通電機，確保電機已和變頻器正確連接。2查看電機容量和變頻器容量是否匹配，如變頻器容量過小，要求客戶更換和電機容量匹配的變頻器。3查看電機額定參數設置是否正確，確保學習前已正確設置電機額定參數。4檢查自學習時變頻器UVW端有無電流輸出，如沒有電流需檢查驅動板和控制板有無異常，如有，更換相應的故障板。5檢查變頻器自學習后自學習所得的參數是否和實際偏差太大，可進行多次學習，取比較接近的參數。9/8/20233電機自學習故障1檢查自學習前有無接通電機，確保254加速運行過電流OC1

1確定是否對旋轉中的電機實施再啟動，如有，可以考慮讓客戶等電機停穩后再啟動或者設置轉速追蹤有效。2查看變頻器加速時間是否太短，在用戶允許的情況下延長加速時間，如客戶工藝部允許則建議客戶更換更大功率變頻器。3確認變頻器在加速中負載是否發生突變，如是，可提高保護值或延長加速時間。4檢查輸出電壓在50HZ時是否偏低，可調整電機空載電流使輸出電壓達到380V。5檢查輸出線路是否過長，一般超過10m需加裝輸出電抗器或濾波器。9/8/20234加速運行過電流OC11確定是否對旋轉中的電機265減速運行過電流OC2

1查看電機自學習參數中電機空載電流使否在電機額定電流60%以下，如偏差較大，可重新自學習。2查看變頻器減速時間，負載轉動慣量是否過大，負載在減速過程中是否有突變的情況，任意一相都可以延長減速時間，或者調整PB保護參數組。（CHF：Pb.10=0,Pb.09設小點；CHE：將Pb.06，Pb.07設小點CHV：Pb.11=1，Pb.12設小點，Pb.13設在10Hz以下。）3如調整參數仍不能解決可判定變頻器選型功率偏小，建議可以更換更大功率的9/8/20235減速運行過電流OC21查看電機自學習參數中電276.恒速過電流OC31檢查變頻器參數設置是否正確，或電機自學習參數是否正確，不正確請按實際情況更改正確的參數。2檢查變頻器輸出回路有無漏電，如有漏電請排除，確定變頻器輸出線路小于50m，如果輸出線路過長，建議客戶加裝輸出電抗器或者輸出濾波器。3確定變頻器在恒速運行中，負載是否有發生突變，調整參數使限流保護有效（CHF：Pb.10=0；CHV：Pb.11=1；CHE調整Pb.06）9/8/20236.恒速過電流OC31檢查變頻器參數設置是否正確，或電機自287.加速過電壓OU11檢查輸入電壓是否偏高，調整電壓至正常范圍（380V±15%），使直流母線電壓不高于800V。2檢查變頻器參數設置是否正確，或電機自學習參數是否正確，不正確請按實際情況更改正確的參數。3檢查加速時間是否太短，在條件允許下適當的延長加速時間。4確定變頻器在加速過程中是否有外力拖動電機，如有，可以設法取消此外力或者加裝制動裝置。9/8/20237.加速過電壓OU11檢查輸入電壓是否偏高，調整電壓至正常298.減速過電壓OU21檢查輸入電壓是否偏高，調整電壓至正常范圍（380V±15%），使直流母線電壓不高于800V。2檢查減速時間是