益阳三垦|三肯变频器维修

益阳三垦|三肯变频器维修

三垦变频器维修故障过程讲解

一、根据用户反映该变频器停机时正常，隔了一 天后，再启动时，听到内部发出“啪”的一声响，连变频器的面板显示也熄灭了，电机不能起动。用户应急将电机改接到工频电源上，以满足生产供水要求。

二、拆回检查：1、发现逆变输入模块炸裂，输出U、V、W端子已短路；2、发现10Ω40W电容上电充电阻烧断，。原因为逆变模块短路后（后查出此电阻短接继电器也已损坏），其浪涌冲击电流将其烧断；查出整流回路尖波抑制电路的二极管RU4C21和电阻（二者并联后串接小电容）同时损坏，10Ω5W电阻已开路，二极管短路。

三、原因分析：限流电阻的损坏，是浪涌电流冲击所致；但尖峰电压抑制电路的电阻和二极管同时损坏，说明直流回路中出现了异常的波动剧烈的冲击电压，有可能存在电网电压异常的冲击，使其瞬间损坏，是否由于逆变模块的短路瞬间，造成电网电压波动，以至于损坏了尖波抑制网络呢？逆变模块的损坏，可能是由于电机时有堵转现象或由于器件老化、电网电压冲击等原因吧？

四、修复：粗测滤波电容器无短路，也有“容量”；将损坏模块拆除，将其它损坏元器件更换新品，送电后有显示，说明电源及控制部分基本正常，测开关电源各路输出都正常。

因为是OPM智能模块，新品价格不菲，故购买了一只拆机品，更换后带三只15瓦灯泡试机，一切正常。由于手头也没有合适的负载试机，便认为已经修复完毕，可以交付使用了。

五、几天后到现场安装试机，第 一次起动时，才起动到30多Hz，跳“减速过电流”保护停机。将其复位后再起动，起动过程中听得“啪”一声，前级空气开关跳闸，变频器内冒烟。又应急接成工频运行，将其拆回检查，损坏情况与上次大致相当，逆变模块炸裂，连充电短接继电器的触点都已烧融，其触点引脚竟被电弧烧断。二极管RU4C21又已击穿！这只管子的耐压值相当高，大概高达1600V。回忆工频起动过程，时间很短即能顺利起动，起动电流也不大，负载并不重。看来模块的损坏，过流只不过是一个表面现象，或者不是主要原因。造成功率器件大面积损坏的原因，是直流回路中出现了异乎寻常的高电压，甚至于出现了谐振过电压，以至于超过了RU4C21的耐压值而导致其击穿，逆变模块的损坏原因可能也源于此，先是由过压造成击穿，电压性击穿使电流剧增（实际上是输出三相短路），而接着又导致了热击穿。这种过电压发生得是如此迅疾，如此猝不及防，连变频器一向颇为自许为灵敏度极高的电压、电流保护电路竟都来不及动作，击穿过程已经结束。

检测现场电机的运行电流在额定值以内，电机状况良好，三相工作电压均在额定值以内，外部的电气和机械环境都看不出什么异常，其异常只能发生在变频器内部。那么症结究竟在哪里呢？

还是从二极管RU4C21击穿着手，从直流回路出现异常的过电压状态着手。按说直流回路有大容量的储能电容，对电网侧的瞬时过电压也具有一定的吸收能力，除非雷击造成的过电压。另外输入侧并接有压敏电阻，也具一定的过压吸收能力，那么这种过电压只能是变频器内部回路异常造成。输入侧压敏电阻并未损坏，说明输入侧并未有过电压发生。拆下电容箱，将四只6800uF电容逐个拆下，拆某一只时发现，电容竟被什么东西“粘”在安装架上，细看该电容有喷液痕迹，测量之容量近无矣！另一只并接电容虽无喷液痕迹，但测容量也仅为几微法左右，至此真相大白了。

电容失效以后（只存在极小容量），带小功率负载（如15W灯泡）尚察觉不出什么异常，整个输出频率范围内“极为正常”，但接入较大功率负载后，情形就不同了。此时直流回路已完全丧失储能滤波能力，直流回路是频率为300Hz的脉动直流，电机起动时的电流吸入，加大了脉动电流的脉动成份。这还不是蕞要紧的，要紧的是电机绕组的反电势或变频器的某一输出载波，恰好落在脉动直流的变化范围之内，二者互动，推波助澜。整个系统内脉动电流的急剧变化，恰好落到某一频率点上，电路中的分布电感和分布电容适时加入进来，各方面生力军的加入和互为作用，使回路中的动态能量急剧上升，危险的谐振过电压在此时出现！逆变模块中的IGBT管和上述RU4C21尖峰电压吸收二极管，它们的耐压值在正常时有一定的甚至是较大的富裕量，但在此时高于耐压值数倍的高电压冲击下，脆弱得简直不堪一击，炸裂和短路也就顺理成章。要命的是无论是电压或电流保护检测电路对此类乱七八糟的瞬变，呆若木鸡，根本无法做出适时的反应，电压击穿同时又是电流短路性损坏，发生在一瞬间，各类保护电路也只有发出一声无奈的叹息。

逆变模块的损坏，除了外部负载的长时间过载，散热不良和雷电冲击外，究其内部原因，电容的容量减小、失容和失效，是导致其损坏的致命杀手！其危害性当属首位，属一级级别。电容的容量减小，轻者表现为带负载能力差，负载加重时往往跳直流回路欠电压故障，电容的进一步损坏，则形成对逆变模块的致命打击。此类故障往往又较为隐蔽，不像元件短路容易引人重视，检查起来有时也颇费周折，有的电容测其容量似乎为好电容，但好坏则不一定。尤其是大功率变频器中的电容，运行多年后，其引出电极常年累月经受数百赫兹的大电流充、放电冲击，出现不同程度的氧化现象，用电容表测量，容量正常，但接在电路中，则因充、放电内阻增大，致使直流回路电压跌落，变频器不能正常工作，检修人员往往会作出误判。而失容后则极易出现谐振过电压导致炸裂模块。检修两年以上或运行年限更长的变频器，尤其不能忽略对储能电容的检查；对逆变模块说不清道不明原因的损坏，则应首查、彻查直流回路中的储能电容！

现在倒回头来看一下该变频器未损坏前跳“减速过电流”的有趣现象。应该说明的是，减速过电流是发生在加速起动的过程中。在起动过程中，直流母线电压检测将延时动作，以避免起动过程中因电流增大而导致的电压保护误动作。因电容已经失效，电压的跌落以及纹波的扰动，使起动电流剧增，变频器在此时所能实施的动作，便是减缓频率上升速率，并进而将起动频率自动下调，以使电机的转差率维持在一定范围内，抑制起动电流。等到电流回复到许可值以内，再继续升高频率起动。变频器起动过程中的智能化控制大致就是如此。在起动过程中出现了过电流现象，变频器启用的将频率自动下调（减速）这一“刹手锏”，因电容的失效，没有起到作用，出现了减速过程中的过电流。反之，起动过程中的电流（电压）的扰动，使逆变模块数次处于过流或过压击穿的边缘上，此际过电流是个“显”现象，而危险的过电压则“潜伏”在此一过程中，变频器确实检测到了减速过电流，只有停止起动，以求自保。程度不太严重的过流，只会引起模块的温升，但不会导致瞬间损坏，而危险的过电压则可轻易使逆变模块击穿于目不交睫的瞬间！

将该变频器的失效电容更换后，再换掉损坏的逆变模块，现场试运行，起动过程也不再出现“减速过电流”，短时间内反复起动了几次，起动电流都在额定电流值以内，变频器投入正常运行。