变频器直流母线与直流过压故障分析及处理方法.docx

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1、可以说，变频器主电路的所有部件，都是直接并联（或者说是“挂在“）直流母线上的，如图I所示，常规小功率机型，大致有ae等6部分电路并接于p、n直流母线，中、大功率机型，只有直流制动电路，需在变频器外部接入。ae等6部分电路中的任一部分出现短路故障时，都会直接造成p、n端点的电阻变化,同理，当测量其它无故障电路时，也会因故障电路的“牵连”，使正常电路（被无辜）表现出“短路”的故障现象。因而在故障检修过程中，遇有这种现象，要沉思一下再动手，避免对无辜元件的大拆大图Ip、n直流母线电路示意图当电路中的开关管出现短路故障时，因开关变压器初级线圈的直流电阻值近于零，和电流采样电阻一般小于Ia的原因，开关管

2、的漏、源极相当于并联于p、n端1、若此时用的电阻挡直接检测p、n两点，会得到p、n之间存在直流短路的故障判断;2、检测整流管dld6的正、反向电阻值，是相等的，有可能得出整流模块不良的误判;3、检测u、v、W输出端与p、n端之间的正、反向电阻值，发现其正、反向电阻值也是相等的，都与正向电阻值接近，也易得出逆变模块损坏的误判；4、此时若凑巧是检测cl、c2的两端，则易得出clc5电容元件可能短路的误判。曾有检修人员，接手变频器后，先下手检测u、v、W输出端与p、n端之间的正、反向电阻值，发现皆为较小的电阻值，且无正、反向特性，贸然拆下一体化模块化，才后悔莫及,一体化模块是好，原来仅为故障仅为开关

3、管VtOl短路，由此造成较大的经济损失。这种低级错误，一时头脑发热，也是可能干得出来的。如果细心一点，对挂于p、n直流母线的各部分电路，能有个大概认识，并细心分析检测结果，结合故障概率分析，当不难得出准确判断。简要分析如下：1、电容击穿短路后，往往炸裂迸飞，或严重溅液，观察外表正常而存在短路故障的可能性不大；2、由短接制动电阻连接端pl、Pb造成制动开关管vt损坏的可能性也不大，万一出现后，VtO的炸裂也容易目测获知；3、由整流和逆变电路中元件损坏造成的短路故障，有一定的故障比例，往往表现器件严重短路，正、反向电阻值均接近于零。出现正、反向电阻值相等，且等于正向电阻值的情况，基本上是不可能的。

4、尤其是六只整流管或六只igbt全出现一样的测量结果，这反而可以得到另一种判断：整流电路或逆变电路，肯定是好的！4、外观未能目测到好坏，但出现短路故障可能性，其中概率最大的，当属开关电源电路中的开关管VtOl了。当其出现短路故障时，因11、W的限流作用，有时并不出现炸裂现象。测量p、n母线中任一电路出现短路故障时，要想到其它并联电路对测量电路的影响，以故障概率和先易后难原则，逐渐排除掉正常电路，找到故障元件。变频器直流母线电压高故障的检修变频器型号：ACS800ACS880ACS580ACS530ACS510/550故障现象：变频器直流母线电压检测值（实际数据：只读参数）升高，当电机被拖动或者减

5、速运行等检测电压升高明显，电机不被拖动或者正常运行检测电压又回到正常值。问题起因：直流母线电压是变频器整流电路输出的负载电路，也是逆变电路的电源。直流母线电压是不是平稳是变频器运行的一个关键指标。一般有2种获取方式：电感滤波式/电容漉波式，不管是哪种其目的都是使得直流电压保持一个相对平稳状态（带全载）。引起直流母线电压升高原因有外部也有内部。外部原因：1 .电源升高导致，但是电源升高不会造成报直流过压故障。其原因就是电源电压有电压等级，电压等级之间差别很大，因此这个电压不会引起直流母线电压故障。但如果电源电压波动太大，也不可避免。2 .由于电机回馈能量也使直流母线电压升高，能量回馈越多，直流母

6、线电压提升就越多，越容易激活直流母线电压过压故障。3 .操作过电压。（比如：投入补偿电容）内部原因：检测电路失效故障检修：遇到直流母线电压升高故障，要考虑以下几种可能：1 .电源电压：电源电压值过高，检查变压器输出电压等级是不是和变频器范围不符，不达标准解决电源问题（这种情况少见，几乎没有。除非客户把电源电压提高一个等级，变频器有损坏的危险）2 .电机惯性负载：如果电机负载存在惯性，通过修改减速时间或者检查制动电路的工作情况，制动电阻是不是发热，减速停车时制动电路有声音都是制动电路工作的迹象。（出现惯性负载时直流母线电压升高）3 .电机被其他设备拖动：如果电机可能被其他设备拖动，排除拖动对变频

7、的影响。4 .检测电路：把直流电压参数设置到控制面板上，观察是不是高于正常值很多（正常值:电源电压值*1.4,电源电压依据电压等级决定）高于正常值，更换检测电路板。直流母线电压高故障检修实例：故障现象：变频器用在提升机中的大车运行系统。运行中报制动故障（7110）和过压故障。而且负载越重报故障几率越大。故障检修：观察设备的控制面板，检查0107参数时发现该参数值600V以上，和其他ABB变频器的这个参数相比高出将近80V左右。而实际直流母线电压却不高。因此判断问题应在CPU部分或是信号检测部分。更换RMlO-Il板，故障依旧。最后更换RINT板，故障彻底排除。检修分析：1 .进线电压过高导致直

8、流过高。2 .电机被其他设备拖动，变成发电状态，也会导致直流母线电压过压。3 .实际直流母线电压不高，但检测到直流母线过高。4 .本例故障就是由于检测的电压过高导致的。变频器直流过压故障分析及处理方法变频直流过压故障产生的主要有电源输入侧引起的过电压现象，负载侧引起的过电压现象，以及变频内部损坏出现的过电压现象0一、电源输入侧过电压分析过电压主要表现在变频器直流母线（原理图Pl处）的直流电压上。正常工作时，变频器的直流电压为三相全波整流后的平均值，若以线电压380V计算，则平均直流电压Ud=1.35U线=5I3V当过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，当电压上升到800V左右，变频器保护动

9、作。电源输入侧的过电压一般由雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压等，主要特点是电压变化率dv/dt和幅值都很大。变频器原理图二、变频器内部过电压分析检查变频器输入侧和负载侧均问题，断开负载侧故障仍出现过压故障，可以判断变频器内部故障。电压检测信号的信号采集，多取自中间直流回路PN端530V直流电压，所以最直接的检测方法就是用直流电压表测量中间直流母线的电压。直流母线电压低，可能是电源输入电压低或整流电路出现断路;直流母线电压高，可能是电源输入电压高或者电动机出现电能回馈;如果直流母线电压正常时，变频器报出电压过高，首先考虑的是用电压表检测电路是否发生了损坏。三、负载侧引起过电压

10、分析负载侧过电压产生的原因较为复杂，主要由于负载在减速时变频器减速时间设定过短;电机受外力影响或位能负载下放。由于这些原因电机实际转速高于变频指令转速，这时电机转差率为负值，地磁转矩阻碍旋转制动转矩，此时电机处于发电状态，电流通过逆变器的6个续流二极管（见原理图VD7、VD8、VD9、VDlO.VDlKVD12）回馈到变频器直流储能电容器，对其充电，使其直流母线电压升高，如果变频器中没采取消耗这些能量的措施，这些能量将会导致中间直流回路的电容器的电压上升。达到限值即行跳闸。四、过电压故障处理方法1 .电源输入侧造成的过压处理方法对于电源输入侧有冲击过电压、雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开

11、时形成的过电压可能发生的情况下，可以采用在输入侧并联浪涌吸收装置或串联电抗器等方法加以解决。变频器接入浪涌2 .负载输入侧造成的过压处理方法(1)变频参数减速时间增大或采取自由停车如果过压现象出现在停车过程中，工艺对停车时间或位置没有停车要求，可以适当的增加减速时间。停车过程中产生过压原因是变频发出减速指令后，电机的实际转速比变频器频率决定同步转速要高，通过续流二极管反向馈电，导致电压升高，所以只需调整变频参数即可。(2)直流制动停车直流制动停车主要应用于停车的工况下，如果电机恒速运行中出现直流过压现象将无法使用。直流制动停车是对电机通入一个直流电，形成一个静止磁场。电机转子绕组切割磁场产生制动转矩，使负载的动能变为电能消耗掉，在消耗的过程中电机产生过热，制动时间不宜过长。由于在制动过程中，电压、频率、时间都是人工设定，所以只能应用于停车过程。直流制动电路图(此图无变频)(3)在变频增加制动电阻如果恒速运行中的电机出现过压现象，将采用制动电阻的方式，原理是当变频器产生过压，储能电容会进行充电，当达到变频临界保护值时，变频会产生动作保护。增加制动电阻后，制动单元导通制动电阻回路，将能量释放在电阻上，以热能的形式消耗掉，保证变频正常工作。