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高压变频器维修技术分析案例

供稿:中国工控网 2014/3/11 14:11:08

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  • 关键词: 高压变频器
  • 摘要:随着变频调速技术的深入研究,高压变频器作为电机节能和调速装置被广泛应用于冶金、电力、供水、石油、化工、煤炭等领域,并取得企业界的高度认可。

      随着变频调速技术的深入研究,高压变频器作为电机节能和调速装置被广泛应用于冶金、电力、供水、石油、化工、煤炭等领域,并取得企业界的高度认可。高压变频器的研发有着共同的特征,主回路拓扑结构采用高-低-高型、低-高型、还有高-高型3种,输入侧采用中性点不接地的多副边移相变压器,通常为18副边输出,36路脉冲整流,按照电流源型和电压源型进行分类,中间引入直流电感或电容滤波环节,功率单元模块为4个一组,分别输出波形的正负两个周期。触发采用高速PWM系统控制技术,与普通PWM不同的是施加在电机端子上的电压是由较小幅度的电压叠加而成,这样得到两个方面的优点,电机的绝缘保护和电机电流质量的明显提高。串联波形叠加输出,采用中性点漂移技术,故障时可切换到旁路控制使用技术,维护全系统持续输出。故障排除和检修案例分析:
1、接地故障Input Ground & Output Ground:
故障原因:输入侧三相有故障现象,输出线路故障,系统控制模式异常。
措施:用多通道数字示波器分别测量接口板上的检查点是否平衡,正常时应有三路3.8~4.2V电压输入。断开变频器输出电缆,测量输出系统接口板上的电压应平衡,用兆欧表测量电缆绝缘,切勿将表直接测量变频器的输出而烧坏仪表,同时检查输出侧电缆是否有划痕。2、负载运行中报过压 Over Voltage,电流升不上去:
故障原因:系统过压,输出感抗过大。
措施:减小系统输入磁通给定值,将100%磁通降到90%左右,将磁通比例降低。电机限幅菜单应为90%是否有改动,电机跳闸电压设定不当。计算选择合适感抗值可以电流达到额定值,并可以提高系统的功率因数,降低谐波产生。3、电机过载故障Motor Overload:
故障原因:电机运行环境通风差,功率模块异常保护,电机过载超出设定时间。
措施:选择合适的电机负载,同时加强通风,使变频器的内部温度符合使用温度。保证电机温度不超过允许保护温度,功率模块保护元件性能失效,临界点保护误动作。4、转矩限幅 In Torque limit:
原因:系统转矩给定超过输出转矩,输出电能超过系统最大功率。转矩限幅的速度反馈时间超过1分钟。
措施:修改系统程序,减小负载转矩给定不超过系统最大输出功率,减少系统谐波干扰。
5、开关电源故障 Switch Power Supply:
原因:供电输出异常,±12V输出稳压管击穿。开关振荡电路异常。
措施:检查电源输出5V到主控板的电压,查看输出电容是否短路,风扇内部有无短路或卡死,开关输出整流二极管有无击穿现象,稳压电阻是否开路。更换开关振荡芯片,电路板有无烧坏断线现象,电路板和外壳的绝缘隔离是否有小孔击穿现象。系统故障检测线路有无开路。6、IGBT故障 IGBT OOS:
原因:模块和驱动电路故障。
措施:测量IGBTQ1~Q4 集射之间有无短路,4路驱动光耦输出封锁电压应平衡,用示波器检查CMOS门极驱动板波形。稳压钳位电路是否正常。7、电容分压故障 Cap Share:
原因:电容故障。
措施:查看电容两端电压一般450V的电容电压要保持再425V以上,电容方向是否装反,容量是否降低,滤波上下两个电容电压应相同,如有上述情况,应测量容量或更换电容,强制运行会致使电容炸毁,功率模块对地电位增加或降低,引起模块上电时拉弧,输出异常,损害模块。8、变频器损耗过大 Excessive Drive losses:
原因:变频器功耗过大,功率模块运行异常,输入、输出电压电流检测比值误差过高。
措施:断开高压开关,放电挂接地线后等待功率单元放电时间5分钟后,检查输入CT和衰减电阻,发现CT接线错误或比值误差过高应更换CT,通常在25%的运行负载下的系统效率应在95%以上。9、单元旁路应答故障 Cell  Bypass Acknowledge
原因:旁路主控CPU向旁路单元发命令时,旁路单元不执行命令。
 措施:检查旁路输出IC光耦比较器输出信号是否正常,测量比较器输出电压信号。如异应更换比较器和光耦。旁路双绞线插头插接是否断线,绝缘是否良好,电源直流系统输出整流器有无烧坏,参数旁路使能功能应打开,实现闭环控制模式。案例分析:
      一台中压6600V /2500KVA的在客户现场运行时系统升不到满载额定电流控制,系统电压正常,只要在80%的电流运行下系统就报过流故障,现场工程师分别将OC参数加大,然后更换系统检测板和输入输出CT霍尔CT以及检测电阻,都无济于事,造成现场设备停机。
      原因分析:系统过流应在额定电流的150%下运行1分钟,而现在变频器没有到额定负载输出的情况下上升后就突然过流,不能正常运行。理论上系统运行时出现缺相过流报警跳闸情况时系统就无法再次启动运行,目前情况相反。现场工程师将与之相关的元器件更换后无法将问题消除。
      措施:综上所述,电流升不上去所引起的过流故障,更换检测元件后不能解决问题,经深度检查后发现变压器的噪音有些大,已超过85 分贝以上,系统的温度也持高不下,停机后再次测量发现变压器穿心螺杆到地的绝缘电阻超过行业规定的欧姆值,变压器下方对外壳间的绝缘板被压坏,变压器对地共模电压增大,产生涡流,致使变压器内部的损耗过大,发热严重,更换变压器对地的绝缘板,将变压器内部发热的风道重新改善加强,送电系统运行正常。

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