变频器的维护
本章主要论述维护工作的重要性，提高变频器使用管理人员对维护工作的正确认识，目前我国许多变频器用户没有维护的概念，更谈不上进行常规的维护工作。而是“一旦使用，决不再动，出现问题，拆下修理”，这种观念和做法，使本来的小问题，发展成大毛病；本来可以避免的故障，变得不可避免。种种不良习惯，给用户带来较大的损失。
3．1．1变频器维护的重要性
变频器在长期运行过程中，由于温度、湿度、尘埃、振动等使用环境的影响，使变频器发生故障。
又如化纤厂车间的油雾特别重，长期运行的变频器也是通过冷却风带进油雾，变频器内到处都吸附着油腻，也会造成严重的后果。特界是对于一些没有采取绝缘措施的变频器会由于油腻的存在经常发生各种各样的故障。
如果我们依照正常的定期检查，就能及早发现问题，消除隐患，避免故障的发生，减少不必要的维修和因停机而产生的经济损失。
变频器在长期运行过程中，由于变频器的一些零部件老化，性能指标下降，以致不能正常发挥电路中应有的作用，使变频器发生故障。这些易老化的部件中，电解电容最明显。它们都有一定的使用寿命，在使用过程中，容量会不断地下降，一般认为，容量下降到85%以下，它的使用寿命就接近于终止。在开关电源中的滤波电容超过使用寿命后，可使控制电路、驱动电路无法正常工作，变频器出现故障而停机。主回路的滤波电容超过使用寿命后，其充放电量不足，往往出现空载时能正常运行，一旦带上负载后，频率升到一定数值就报警，因电压偏低而停止工作。
由此可见，变频器的维修工作相当重要，它可以防患未然，是变频器长期稳定地运行，提高工作效率和经济效益。
3．1．2变频器的日常检查
①检查操作面板是否正常。观察面板显示是否出损、变浅或闪烁。如有异常应更换面板或检修。
③检查电源导线、输出导线是否发热、变形、烧坏，如果有此情况，通常是接线端松动，必须扭紧。或停机更换导线，拧紧接线端。
⑤检查散热器温度是否正常，（可用红外线测温仪测量）如不正常，若是环境温度过高，应该采取措施降低环境温度。若是冷却风扇使用年限已到、或堆积尘埃油污，致使散热器温度升高，则应清洗或更换冷却风扇。
⑦家查变频器在运行过程中有无异味。
3．1．3变频器的定期检修（是否改为检查？次章节没有修理的内容）
定期检修是要对变频器进行全面的检修，需要拆下盖板、部件进行逐项检查。有时甚至需要把整个变频器拆下现场进行检查维修。
一、 停机检修。停机检修一定要注意的是，为了安全和测试准确，必须把进线R、S、T（L1、L2、L3）和出线U、V、W和外接电阻与接线端子全部断开。变频器断开电源后，主回路的滤波电容上仍然有较高的充电电压，所以整个主回路支流电压仍然存在。滤波电容通过匀压电阻等部件进行放电需要一定时间，各种机型的放电时间长短不一，必须等到充电指示灯熄灭，或PN二端电压低于25VDC（直流安全电压）后，方可进行检修。通常停机检修的主要内容如下：
变频器定期检修的第一项工作就是对变频器进行全面和彻底的清洗。任何场合使用的变频器经过一段时间的运行后，肯定内部有不同程度的尘埃或油腻需要清洗。
▲按照部件位置，自上而下拆下大部件，控制键盘面板、主控制电路、驱动电路等，直至主回路能方便进行清洗。
▲ 清洗的重点部分是机壳底部，主回路元器件、散热器和风机。再一次用吸尘器、吹风机进行吸或者吹尘埃及异物，然后用软布对各部件包括引线、连线进行檫拭，油腻用酒精清洗。冷却风扇是重中之重，一般须拆下清洗才能彻底，特别是粘有油腻。
▲滤波电容。检查电容外壳有无爆裂和漏液现象，测量电容容量应该大于电容量标值的85%以上。否则，都应该更换。
▲ 继电器。许多变频器在接近电源后，滤波电容充电到一定程度，由继电器短接限流电阻。（有些变频器是可控硅）检查继电器的触点有无烧黑的迹象，有无粗糙和接触不良现象。检查继电线包有无变色、异味现象，出现上述种种异常，都必须更换继电器。
测试方法：
△ 万用表值*1Ω档，负表笔值N端，正表笔分别测R、S、T，正表笔值P端，负表笔分别测R、S、T，其值应该n +欧姆的数值。
▲ 逆变模块。
△万用表置*10KΩ档，负表笔置P端，正表笔分别测U、V、W，正表笔值N端，负 表   笔分别测U、V、W，其值应接近于∝。
读者会发现测量情况与测量整流模块相同，事实正是这样。因为IGBT在没有加上驱动信号的情况下，是截止状态，CE之间电阻接近∝，可以视为开路，忽略不计。逆变模块就成了由缓冲二极管组成与整流模块相似的电路。若IGBT本身出问题（除去缓冲电路），同样能在上述的检测中反映出来。
在三种测试情况中，只要有一个数值远离参考值，都必须更换逆变模块。
▲ 主回路绝缘电阻的测定。将500V绝缘电阻表接于公共线和接地端（外壳）间，绝缘电阻值应该大于5MΩ。如果远小于这个值，检查油腻是否檫拭干净；每个元件与机壳的支撑架（柱）之间的绝缘是够达到要求；是否有元件碰到机壳等。
⑶保护电路的检修
⑷冷却风扇的检查
⑸控制、驱动电源电路的检查
另一个非常重要的常识，就是开关电路和驱动电路中的小电解电容，要无条件的全部更新。这些电容从外表上，也许发现不了什么问题，但使用一年左右，它就开始老化，存在许多隐患。变频器的一些故障也由此而产生（尽管分析起来，好象没有直接的联在关系）。这是许多具有丰富的修理经验的技术人员，在长期实践中得出的共同结论。
⑹紧固检查和加固
二、 通电试运行检查
       ⑴通电试运行检查必须和正常运行时一样，把输入电源线接好，输出接电动机负载，控制和制动电路都按原样子接好。
       ⑶测量输入电压是否是正常数值，如果不正常，要检查配电柜进线电压。测量三相平衡情况，是否缺相，如果缺，可检查三相熔断丝有无烧毁现象，查自动开关或电源接触器有无接触不良现象。
       ⑸在正常的前提下（未发现问题或已解决了其他问题），给予变频器运行的指令，通常会出现以下几个问题：
▲停机时 出现过电压故障。解决方法是：延长停机时间。如果没有装制动电阻，应增设自动电阻。已装有制动电阻的，可适当更换高一档的制动电阻。经上述处理后，仍然经常出现过电压故障，就要考虑功率模块故障或载波频率设定值不合适等。
3．2变频器调速系统常见异常及处理方法
3．2．1故障报警显示（停机）
⑴过电流故障
△ 电动机堵死。可把电动机电源线从变频器上拆下，由有工频起动也会失败。检查处理好电动机所带负载的问题。
△ 电动机突发性负载增大，导致过流故障。属于偶然性，可以继续工作。属于经常性出现突发性负载增大，应检查解决突发性负载增大的问题。
▲ 参数设定原因。
△ 转矩补偿设定过大，起动和升速时产生过电流，要重新设定。
⑵过电压故障
▲ 降速时间过短。电动机在降速过程中，产生较高的泵生电压，使变频器主回路P、N之间直流电压超过正常值。调整减速时间，考虑增设自动电阻和自动单元。
▲ 负载突然减小或空载。电动机所带负载突然甩掉所引起，检查传动部分引起突然脱落的原因。
       这种故障除变频器原因外，主要是由于变频器电源电压过低所致。变频器未运行时，电源电压过低是电网电压过低。若变频器未运行时电源电压正常，而在代负载运行时电压过低，这是电源线路所致，须检查电源电缆线路是否合适，电源控制部分如电源开关、熔断丝等是否有接触不良现象。
 ⑷变频器过热故障
 ⑸电动机不能起动
▲ 在使用外界给定方式时，检查正转（反转）的启动信号是否给于。即RUN端（FWD端）是否与COM端之间短接。
▲ 负载转矩是否过大，调整转矩提升设定量。若还不能解决，应更换较大容量的变频器。
3．2．2变频器干扰故障
一、 外界对变频器的干扰
   图见CP208
在变频器输入电路中，串入交流电抗器，他对于基波频率下的阻抗是微不足道的。但对于频率较高的高频干扰信号来说，呈现很高的阻抗，能有效地抑制干扰的作用。（图）199（查可控硅整流波图）
二、 变频器对周边设备的干扰
 ⑴消除或削弱对接在同一电源的设备带来的干扰，可以将变频器的输入端串入交流电抗器。在变频器的整流侧插入直流电抗器。可以在变频器电源输入端插入滤波器（如图）
LC滤波器是被动滤波器，它由电抗和电容组成对高次谐波的共振回路，从而达到吸收高次谐波的目的。有源滤波器的工作原理是：通过对电流中高次谐波进行检测，并根据检测结果，输入与高次谐波成分相位相反的电流来削弱高次谐波的目的。
⑵无线电干扰波的抑制方法
     对抑制通过电线传导的无线电干扰波，可以采用噪声滤波变压器，对高次谐波形成绝缘；插入电抗器，以提高对高次谐波成分的阻抗，在变频器的输入端插入滤波器。
⑶电动机噪声、振动和发热的对策
▲图       是采用变频器进行驱动和采用电网电源直接驱动时的噪音比较。通常，采用变频器对电动机进行驱动时，电动机产生的噪音要比电网电源直接驱动电动机时，电动机产生的噪音高出5——10dB（A）
     抑制噪音的主要措施：
     选用变频器专用电动机，在变频器与电动机之间串入电抗器，以减少PWM控制方式产生的高次谐波。
     选用低噪音的电抗器。
      通常可以采取以下措施减小振动。
      在变频器与电动机之间串入电抗器。
       降低变频器的输出电压比。
在变频器对电动机进行调速过程中，如果调速范围较大时，应先测到机械系统的共振频率，然后利用变频器的频率跳跃功能，避开这些共振频率。
     采用变频器对电动机进行调速控制，由于高次谐波的原因，即使是对同一电动机，在同一频率下运行，电动机也将增加5%——10%的电流。电动机温度自然会提高。此外，普通电动机的冷却风扇安装在电动机轴上的，在连续进行低速运行时，由于自身的冷却风扇的冷却能力不足，而出现电动机过热现象。为此，电动机过热的对策哟偶以下几种：
选用较大容量的电动机。
改变调速方案，避免电动机连续低速运行。
3．3变频器的修理
      变频器是结构比较复杂、科技含量较高，是一种硬件高度集中，功能软件化的智能化设备。变频器由众多的电子元件、电力电子元件和电器元件组成。这些众多的元件在变频器长期的运行过程中，不可避免地会随时因为各种各样的原因而出现故障。同时，这些众多的元件中，都有老化和寿命期限的问题，这也是变频器出现故障的一个主要原因。
                 图           典型行为率曲线
偶发故障区期间，就是所称的使用寿命时间。当变频器投入使用后，在较长时间内很少出故障。这期间的问题，主要是由于个别少数元件发生突发故障。变频器使用环境，潮湿、高温、进异物等偶然性引起变频器的故障。这些故障的减少，依赖于良好的工作环境和加强平时的维护保养工作。
已到或接近使用寿命的元器件及时更新，预防故障的发生，延长使用寿命。
3．3．1变频器修理的基本方法
这些，对变频器的修理带来极大的挑战。对于一般用户，主要是变频器的维护和简单故障的处理。进行常规的日常检查和定期检查，维护保养性质。维修也只是局限于找出故障单元，或模块。更换电路板、模块、电解电容、继电器、冷却风机等，一些直观性的维修。
修理变频器是一门技术。要具有较高的修理水平，必须做到，掌握变频调速技术的基本理论，变频器的工作原理（细分到各部分电路的工作原理），实践中积累经验。
一、 修理变频器的理论准备工作
    修理变频器，仅靠实践，凭经验，解决一般性的简单故障，可以应付。要想变频器的修理水平，达到一定高度是较困难的。只有努力学习，掌握变频器的相关理论知识。靠理论分析，与修理经验相结合，才能达到较高的修理水平。
⑴异步电动机基本工作原理。异步电动机的变频调速控制理论依据，机械性能，控制要求和方法，异步电动机制动的相关知识。
⑶变频器V/f控制方式，转差频率控制方式和矢量控制方式的基本原理。各种控制方式的特点和优缺点。
⑸变频器的主要功能。系统具有的功能，频率设定功能，保护功能，状态监测功能，其他功能。
二、 修理变频器的主要检测仪器
  指针式万用表、数字式万用表、示波器、频率计、信号发生器、直流电压源、驱动电路检测仪、电动机代负载等。
     由于变频器的输出电压是由PWM调制过的系列脉冲波，电   的平均值是通过脉冲占空比来进行调节的。而数字万用表采样的信号正是系列脉冲的峰值，峰值是不变的。数字万用表电压档不可能准确地测出系列脉冲波的平均值。
  ⑵示波器主要用来观察各相关电路中，PWM信号的波形，和变频器的输出波形。
⑷直流电压源的制作：可用已无修理价值，但主回路中的整流和平滑电路又正常的变频器作废物利用。也可自己装置专用直流电压源。如图        
     图中，D为三只220V的普通灯泡，做PN短保护用。由于仅给主控制电路和驱动电路供电，C取1000μ/450V即可。在检修主控制回路、驱动电路、保护电路时，往往把它们从变频器机壳内取出。                        目前，变频器为了检修方便起见，主回路、驱动电路、保护电路、操作面板的电源都是由开关电源提供的。开关电源的高压取自于主回路的PN之间，这个电压由直流电压源代替很方便。400V型的变频器，把380V三相电源线接入L1、L2、L3。200V型变频器，把220V的相线和中线接入L1、L2、L3三个中的任意两个。
       使用这种驱动电路检测仪后，可以把驱动电路从变频器机内取出，单独对驱动电路进行检测，修理起来很方便。具体使用方法见图      
⑹通讯接口电路检测仪。变频器除用操作面板控制和外部控制外，在许多情况下，变频器的控制是通过PLC或其他上位机进行。通讯接口电路的故障时有发生，通过通讯接口电路检测仪，来检查通讯接口电路，是否正常。或修理后，是否恢复正常。
⑻红外线测温仪。用以测量变频器内相关部分，和部件在运行过程中的实际温度。
三、 变频器修理的通常方法
所谓逐步缩小法，就是通过对故障现象进行分析、对参数测量、作出判断，把故障产生的范围一步一步地缩小，最后落实到故障产生的具体电路或元器件上。实质上是一个肯定、否定、再肯定、再否定，最后做到肯定（判定）的判断过程。
这个例子是典型的逐步缩小法。它的整个过程，就是通过分析和参数测量，判断、肯定、否定、几个回合。最后判断，肯定是整流元件损坏。
例如，一台变频器输出电压三相不平衡。这种故障显然是由两种可能性造成。一种可能是，逆变桥内六个单元，至少有一个单元损坏（开路）。另一种可能是，六组驱动信号中，至少有一组损坏。假设，已确定有一个逆变单元，输入端上无驱动信号。进一步确定驱动电路中故障产生处，可采用顺藤摸瓜法来寻找。
                                ——有，——→光耦输出端——无，光耦损坏。
也可以从下而上地查。即从驱动信号最后点，就是逆变元件的输入端往上查。逆变元件输入端无驱动信号
                      ——无信号，——→光耦输出——有信号，说明放大电路输                                                                          入端与光耦输出端有断线现象。                                                                           
  ——无信号，——→CPU输出有信号，则CPU与光耦输入之间有断线现象，或光耦输入端直流电源不正常。
明确了变频器的故障现象以后，不是先忙于动手，而是先思考。根据故障现象，进行理论分析。结合修理经验，直接判断故障发生处。在该处再核实判断，或更换元件或处理线路，准确、快速地修理好。有志于变频器修理工作者，只要不断地学习，不断地实践，都能达到较高的修理水平。
第一步：测量。
     变频器中的整流模块和逆变模块，是主回路里的大功率、高电压、价格最高昂的元器件。初测可以判断变频器的损坏程度。若整流模块、逆变模块损坏的就属于大故障。（这里所说的大故障，是指变频器的损坏程度大，并非是故障难排除。）
测出逆变模块、整流模块已损坏，不再接通电源。直接拆下相关部件，直至可以拆卸、重新安装逆变模块、整流模块，分析、判断损坏模块的原因。经修理恢复正常后，更换新模块，作进一步的修理工作。切忌未找出损坏原因，未作任何处理，就直接更换模块。否则，往往会继续损坏模块。
     变频器经过测量，整流模块、逆变模块都正常的情况下，第二步接通电源。接通电源几秒钟，认真观察高压指示灯是否亮；是否听到继电器的动作声音（有些变频器可控硅无此声）；操作盘是否有显示；查看操作盘内存储的历史故障显示。试运行，测量输入、输出电压等等。
第三步：清洗。
第四步：更换易老化元件。
在修理实践中，会出现一些故障，从理论上讲，似乎与这些老化元件没有直接关系。但这些老化元件更换之后，故障就消失，变频器恢复正常。
主回路滤波电容，表面有异常，或测量其容量下降到85%左右，或已使用5年左右，必须更换新的。
继电器触点有氧化、发黑现象，或开关次数已接近极限，需更换。
第五步：故障诊断。
第六步：问题的处理。
更换的新元件，最好用原品牌、原规格、原参数的器件。但由于目前变频器的品牌型、号实在太多，有许多元器件在国内市场难以买到。所谓坚持原则，是更换元件，尽量选用与旧元件相同品牌、规格参数的元件。灵活处理，是指可用其他品牌（或国产或自制），参数相同或相近（不影响使用）的元件更换。
假设一台变频器原来用的是可控硅来短接限流电阻的。而可控硅损坏，一时不易买到。就可以考虑用继电器来取代它。具体处理时，要注意改变控制信号和空间等问题。
处理问题一定要灵活，如果没有灵活性的话，将会有相当大比例的变频器无法修理。灵活性，是修理人员必须具备的基本能力之一。
变频器修理完毕，一定要通电试运行。而且，最好用电动机带负载运行。在试运行中，检查各种数据，主要指三相输出电压、电频比、是否符合要求；检查各种功能是否正常，在一切正常的情况下，运行时间半小时以上。
详细地填写修理单。修理单内容主要有：变频器品牌机号，故障内容、变频器内部故障原因、故障处理内容（更换元器件、电路处理情况等）备注等。对于遇到新问题和特殊情况，详细地把故障现象，故障诊断处理，体会记下来。以便今后遇到同样问题，少走弯路，提高修理效率。
以上，变频器修理的通常步骤，每个人都可以根据自己的修理体会，修理经验，确定适合自己的修理步骤。
变频器的整体结构主要由主回路、驱动电路、开关电路、保护检测电路、通讯接口电路、控制电路等组成。
下面对主要电路故障分析和处理，做较详细的介绍。
主回路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测电路的传感器部分组成。
1、 整流电路。
整流电路（整流模块）的故障：
②整流模块中的整流二极管一个或多个损坏而短路，导致变频器输入电源短路，供电电源跳闸，变频器无法接上电源。
2、 限流电路
限流电路故障：
② 继电器触点烧毁，不能恢复常开态。导致开机时，限流电阻不起作用，过大的充电电流损坏整流模块。
④ 限流电阻烧毁，①、②原因所致，再就是限流电阻老化损坏。变频器接通电源，主回路无直流电压输出。因此，也就无低压直流供电。操作盘无显示，高压指示灯不亮。
可能可控硅损坏后开路、短路和和可控硅无触发信号三种情况。
3、 滤波电路
滤波电路故障
② 滤波电容损坏或开路，导致变频器运行时输出电压低于正常值。损坏或短路，会导致另一只滤波损坏。进而可能损坏限流电路中的继电器、限流电阻、损坏整流模块。
4、 制动电路
制动电路的故障：
5、 逆变电路
逆变电路故障