变频器故障判断及处理

1 变频器故障判断及处理
1.1 逆变功率模块的损坏
1.1.1 判断
逆变功率模块主要有IGBT、IPM 等，检查外观是否已炸开，端子与相连印制板是否有烧蚀痕迹。用万用表查C-E、G-C、G-E 是否已通，或用万用表测P 对U、V、W 和N 对U、V、W 电阻是否有不一致，以及各驱动功率器件控制极对U、V、W、P、N 的电阻是否有不一致，以此判断是哪一功率器件损坏。
1.1.2 损坏的原因查找
（1）器件本身质量不好。
（2）外部负载有严重过电流、不平衡，电动机某相绕阻对地短路，有一相绕阻内部短路，负载机械卡住，相间击穿，输出电线有短路或对地短路。
（3）负载上接了电容，或因布线不当对地电容太大，使功率管有冲击电流。
（4）用户电网电压太高，或有较强的瞬间过电压，造成过电压损坏。
（5）机内功率开关管的过电压吸收电路有损坏，造成不能有效吸收过电压而使IGBT损坏，如图1所示。
（6）滤波电容因日久老化，容量减少或内部电感变大，对母线的过压吸收能力下降，造成母线上过电压太高而损坏IGBT。正常运行时母线上的过电压是逆变开关器件脉冲关断时，母线回路的电感储能转变而来的。
（7）IGBT或IPM功率器件的前级光电隔离器件因击穿导致功率器件也击穿，或因在印制板隔离器件部位有尘埃、潮湿造成打火击穿，导致IGBT、IPM损坏。
（8）不适当的操作，或产品设计软件中有缺陷，在干扰和开机、关机等不稳定情况下引起上下两功率开关器件瞬间同时导通。
（9）雷击、房屋漏水入侵，异物进入、检查人员误碰等意外。
（10）经维修更换了滤波电容器，因该电容质量不好，或接到电容的线比原来长了，使电感量增加，造成母线过电压幅度明显升高。
（11）前级整流桥损坏，由于主电源前级进入了交流电，造成IGBT、IPM损坏。
（12）修理更换功率模块，因没有静电防护措施，在焊接操作时损坏了IGBT。或因修理中散热、紧固、绝缘等处理不好，导致短时使用而损坏。
（13）并联使用IGBT，在更换时没有考虑型号、批号的一致性，导致各并联元件电流不均而损坏。
（14）变频器内部保护电路（过电压、过电流保护）的某元件损坏，失去保护功能。
（15）变频器内部某组电源，特别是IGBT驱动级+、-电源损坏，改变了输出值或两组电源间绝缘被击穿。
1.1.3 更换
只有查到损坏的根本原因，并首先消除再次损坏的可能，才能更换逆变模块，否则换上去的新模块会再损坏。
（1）IGBT 同绝缘栅场效应管一样要避免静电损坏。在装配焊接中防止损坏的根本措施是，把要修理的机器、IGBT 模块、电烙铁、人、操作工作台垫板等全部用导线连接起来，使得在同一电场电位下进行操作，全部连接的公共点如能接地就更好。特别是电烙铁头上不能带有市电高电位，示波器电源要用隔离良好的变压器隔离。IGBT模块在未使用前要保持控制极G 与发射极E 接通，不得随意去掉该器件出厂前的防静电保护G-E 连通措施。
（2）功率模块与散热器之间涂导热硅脂，保证涂层厚度0.1耀0.25 mm，接触面80%以上，紧固力矩按紧固螺钉大小施加（M4 13 kg·cm，M5 17 kg·cm，M6 22 kg·cm），以确保模块散热良好。
（3）机器拆开时，要对被拆件、线头、零件做好笔记。再装配时处理好原装配上的各类技术措施，不得简化、省略。例如，输入的双绞线、各电极连接的电阻阻值、绝缘件、吸收板或吸收电容都要维持原样；要对作了修焊的驱动印制板进行清洁和防止爬电的涂漆处理，以及保证绝缘可靠，更不要少装和错装零部件。
（4）并联模块要求型号、编号一致，在编号无法一致时，要确保被并联的全部模块性能相同。
（5）对因炸机造成铜件的缺损，要把毛刺修圆砂光，避免因过电压发生尖端放电而再次损坏。

1.1.4 更换模块后的通电
经常会更换模块后，一通电又烧毁了。为防止此类事故，一般在变频器的直流主回路里串入一电阻，电阻阻值为1耀2 k赘，功率50 W以上，由于电阻的限流作用，即使故障开机也不会损坏模块。空载时流过电阻的电流小，压降也小，可做空载检查。
一般只要空载运行正常，去掉电阻大都会正常。
1.2 整流桥的损坏
1.2.1 判断
用万用表电阻挡即可判断，对并联的整流桥要松开连接件，找到坏的那一个。
1.2.2 损坏原因查找
（1）器件本身质量不好。
（2）后级电路、逆变功率开关器件损坏，导致整流桥流过短路电流而损坏。
（3）电网电压太高，电网遇雷击和过电压浪涌。电网内阻小，过电压保护的压敏电阻已经烧毁不起作用，导致全部过压加到整流桥上。
（4）变频器与电网的电源变压器太近，中间的线路阻抗很小，变频器没有安装直流电抗器和输入侧交流电抗器，使整流桥处于电容滤波的高幅度尖脉冲电流的冲击状态下，致使整流桥过早损坏。
（5）输入缺相，使整流桥负担加重而损坏。
1.2.3 更换
（1）找到引起整流桥损坏的根本原因，并消除，防止换上新整流桥又发生损坏。
（2）更换新整流桥，对焊接的整流桥需确保焊接可靠。确保与周边元件的电气安全间距，用螺钉联接的要拧紧，防止接触电阻大而发热。与散热器有传导导热的，要求涂好硅脂降低热阻。
（3）对并联整流桥要用同一型号、同一厂家的产品以避免电流不均匀而损坏。
1.3 滤波电解电容器损坏
1.3.1 判断
出现外观炸开、铝壳鼓包、塑料外套管裂开，流出了电解液、保险阀开启或被压出，小型电容器顶部分瓣开裂，接线柱严重锈蚀，盖板变形、脱落，说明电解电容器已损坏。用万用表测量开路或短路，容量明显减小，漏电严重（用万用表测最终稳定后的阻值较小）。
1.3.2 找出电容损坏原因
（1）器件本身质量不好（漏电流大、损耗大、耐压不足、含有氯离子等杂质、结构不好、寿命短）。
（2）滤波前的整流桥损坏，有交流电直接进入了电容。
（3）分压电阻损坏，分压不均造成某电容首先击穿，随后发生相关其他电容也击穿。
（4）电容安装不良，如外包绝缘损坏，外壳连到了不应有的电位上，电气连接处和焊接处不良，造成接触不良发热而损坏。
（5）散热环境不好，使电容温升太高，日久而损坏。
1.3.3 电容的更换
（1）更换滤波电解电容器最好选择与原来相同的型号，在一时不能获得相同的型号时，必须注意以下几点：耐压、漏电流、容量、外形尺寸、极性、安装方式应相同，并选用能承受较大纹波电流，长寿命的品种。
（2）更换拆装过程中注意电气连接（螺钉联接和焊接）牢固可靠，正、负极不得接错，固定用卡箍要能牢固固定，并不得损坏电容器外绝缘包皮，分压电阻照原样接好，并测量一下电阻值，应使分压均匀。
（3）已放置一年以上的电解电容器，应测量漏电流值，不得太大，装上前先行加直流电老化，直流电先加低一些，当漏电流减小时，再升高电压，最后在额定电压时，漏电流值不得超过标准值。
（4）因电容器的尺寸不合适，而修理替换的电容器只能装在其他位置时，必须注意从逆变模块到电容的母线不能比原来的母线长，两根+、-母线包围的面积必须尽量小，最好用双绞线方式。这是因为电容连接母线延长或+、-母线包围面积大会造成母线电感增加，引起功率模块上的脉冲过电压上升，造成损坏功率模块或过电压吸收器件损坏。在不得已的情况下，另将高频高压的浪涌吸收电容器用短线加装到逆变模块上，帮助吸收母线的过电压，弥补因电容器连接母线延长带来的危害。
1.4 风机的损坏
1.4.1 风机的损坏判断
（1）测量风机电源电压是否正常，如风机电源不正常，首先要修好风机电源。
（2）确认风机电源正常后风机如不转或慢转，则风机已损坏，需更换。
1.4.2 损坏原因查找
（1）风机本身质量不好，线包烧毁、局部短路，直至风机的电子线路损坏，或风机引线断路、机械卡死、含油轴承干涸、塑料老化变形卡死。
（2）环境不良，有水汽、结露、腐蚀性气体、脏物堵塞、温度太高使塑料变形。
1.4.3 风机的更换
（1）更换新风机最好选择原型号或比原型号性能优越的风机，同样尺寸的风机包含很多种风量和风压品种。
（2）风机的拆卸有很多情况要牵动变频器内部机芯，在拆卸时要做好记录和标识，防止装回原样时发生错误。有的设计已充分考虑到更换方便性，此时要看清楚，不要盲目大拆、大动。
（3）风机在安装螺钉时，力矩要合适，不要因过紧而使塑料件变形和断裂，也不能太松而因振动松脱。风机的风叶不得碰风罩，更不得装反风机。
（4）选用风机时注意风机轴承是滚珠轴承的为好，含油轴承的机械寿命短。就单纯轴承寿命而言，使用滚珠轴承时风<