通常意義上講，變頻器是指應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。在如今這個(gè)工業(yè)自動(dòng)化的日趨成熟與完善的時(shí)代，變頻器在化工、電力、機(jī)械、農(nóng)業(yè)、紡織等諸多行業(yè)已得到了相關(guān)廣泛的應(yīng)用。然而，隨著變頻技術(shù)的不斷發(fā)展，控制技術(shù)的由易變繁，如何減少變頻器的故障，縮短故障的排除時(shí)間，就成為了維護(hù)、使用人員值得去思考的問題。本期，我們就隨著工控網(wǎng)資深的會(huì)員、具有豐富變頻器維護(hù)經(jīng)驗(yàn)的工程師郭大華（網(wǎng)名：江湖走走）一起，來共同探討一下這個(gè)話題。

       探討變頻器維修，郭工認(rèn)為首先必須要了解變頻器的原理與構(gòu)造。變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來說，有時(shí)還需要一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。這是變頻器修理中對變頻器的定義。

       變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；在變頻器修理中，按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。不過，不同的變頻器，主回路皆一樣，只不過是功率元件的數(shù)量不一樣罷了，比如大功率的功率元件是由多個(gè)功率單元并聯(lián)組成；控制功能不一樣，控制板的功能就不一樣，對應(yīng)的控制軟件操作菜單功能不一樣等。

       提到工作原理，在這里，順便提一下關(guān)于變頻器選型要注意的問題。不同牌子的變頻器都標(biāo)有功率段，不同牌子同功率的變頻器標(biāo)的可驅(qū)動(dòng)電機(jī)的容量是一樣的，但是變頻器的允許工作電流是不一樣的，有些偏低，有些偏高，因此，必須根據(jù)現(xiàn)場的負(fù)載性質(zhì)和電動(dòng)機(jī)的額定電流及生產(chǎn)工藝以后是否可能提產(chǎn)等因素來綜合選擇。同時(shí)，變頻器對環(huán)境也是有要求的，選型的時(shí)候也必須注意按照環(huán)境來選擇，比如海拔、濕度、溫度，南方濕度高，就的選帶涂層電路板的變頻器（ABB是標(biāo)配），溫度高的就必須提高功率等級來等。

       在了解了變頻器的原理構(gòu)造及選型之后，根據(jù)自己長期的工作經(jīng)驗(yàn)，郭工闡述了他對變頻器常見故障的一些特殊看法。通常，大家都知道，過電流、過電壓、過溫、面板黑屏、接地故障等都是變頻器常會(huì)出現(xiàn)的故障，但當(dāng)碰到這些故障時(shí)，不要急著去維修，而是首先要判斷好，這些故障是否真的發(fā)生了。為什么這么說呢？因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下，這些故障的發(fā)生，其實(shí)只是變頻器本身的某些檢測元件出問題。比如，變頻器報(bào)過電流或電壓的故障，通常檢測之后是控制板本身發(fā)生了損壞，或者控制板上的某些元器件，由于年久導(dǎo)致了老化而失效造成的；有時(shí)過溫故障的發(fā)生，也只是變頻器內(nèi)部的冷卻風(fēng)扇控制的開關(guān)的輔助觸點(diǎn)出了問題而已。因此，做變頻器的維修時(shí)，我們一定要仔細(xì)檢查與判斷，看故障點(diǎn)到底發(fā)生在哪里。就經(jīng)驗(yàn)而談，變頻器控制回路中的器件通常會(huì)比主回路的故障率要高一些。然而，有時(shí)控制回路的元件損壞也會(huì)導(dǎo)致主回路的元件發(fā)生故障，比如驅(qū)動(dòng)板故障會(huì)引起主回路的逆變元件短路而發(fā)生炸管子的故障。

       在維修變頻器時(shí)，首先要根據(jù)變頻器的故障提示，如：黑屏的直接查電源板，找出對應(yīng)故障的檢測電路或元件進(jìn)行排查。但往往，廠家都是不提供內(nèi)部電路板的電路圖的，這就對于用戶來說就造成了一定的困難，因此大多數(shù)用戶只能選擇更換同型號的電路板。這里要提醒大家，在更換同型號的電路板時(shí)，有時(shí)候還需要注意軟件版本是否兼容。

       此外，在維修變頻器時(shí)，有些地方是需要注意的。

       首先，維修變頻器的時(shí)候，要特別注意靜電對變頻器的損壞，建議還是帶上防靜電護(hù)腕，防止靜電損壞控制板。其次，在維修時(shí)，大功率和小功率的變頻器要分別對待。小功率的變頻器的板子少，大部分集中在一塊板上的，特別是進(jìn)口產(chǎn)品的；維修的時(shí)候要注意力度，別弄壞板子和板子直連的排線，同時(shí)也要注意別損壞一些固定卡件，這些卡件大部分都是塑料件，長期運(yùn)行受熱后比較脆，容易被折斷；而大功率的變頻器一般是多塊板子組成的，拆開的時(shí)候注意連接方式，更換IGBT及其驅(qū)動(dòng)板的時(shí)候，部分變頻器IGBT驅(qū)動(dòng)電路是獨(dú)立采購的，焊接的時(shí)候要拔電焊接，待烙鐵熱后拔下烙鐵電源，然后進(jìn)行焊接，否則靜電也有可能會(huì)損壞那小小的驅(qū)動(dòng)電路，在現(xiàn)場修復(fù)一個(gè)國產(chǎn)高壓變頻器的時(shí)候，就曾經(jīng)出現(xiàn)這樣的事情。

       對于變頻器故障產(chǎn)生的原因，郭工認(rèn)為更多的時(shí)候還是由于產(chǎn)品本身質(zhì)量問題所引起的。例如：他前段時(shí)間在一個(gè)現(xiàn)場，大多數(shù)使用的國產(chǎn)的森蘭變頻器，常會(huì)報(bào)電流檢測的霍爾電流檢測元件故障、風(fēng)扇控制板故障、主控板故障等，這些變頻器在更換了同型號的板子后，立即恢復(fù)了正常，投入了運(yùn)行；同樣，ABB的大功率變頻器會(huì)出現(xiàn)過溫故障，但這些情況，大多數(shù)都是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)控制上的風(fēng)機(jī)輔助端子接觸不好引起的；再有，ABB的大功率變頻器（1500KVA及以上的）經(jīng)常報(bào)逆變單元故障，其中ACS800系列大功率變頻器，在他單位臨近的兩個(gè)工廠運(yùn)行兩年左右之后，都發(fā)生了多次在待機(jī)狀態(tài)下整流單元爆炸的事故，究其原因，是母線上的銀粉脫落造成了短路，最終引起了爆炸。

       為此，郭工希望不論是國內(nèi)、還是國外廠商，今后在產(chǎn)品出廠前，首先，一定把好質(zhì)量關(guān)，這樣才不會(huì)為用戶和企業(yè)帶來不必要的傷害與損失；其次，希望廠商可以隨產(chǎn)品提供變頻器內(nèi)部各個(gè)部件之間的連接圖片，以方便用戶自己判斷故障，并提前做好備件的預(yù)留，不要非要等到設(shè)備等壞了才能去拆開檢查，然后再找備件，費(fèi)時(shí)費(fèi)事。此外，在現(xiàn)場維修時(shí)，曾發(fā)現(xiàn)有些品牌的變頻器的IGBT的額定電流居然會(huì)低于電動(dòng)機(jī)的額定電流，假如現(xiàn)場經(jīng)常滿負(fù)荷運(yùn)行，那容量就偏小了，希望廠家能注意這個(gè)問題。

       談到維修，費(fèi)用的問題也是我們比較關(guān)心的。郭工說，一般來講，進(jìn)口產(chǎn)品的維修費(fèi)用要相對高一些，原因是進(jìn)口產(chǎn)品不僅備件貴，維修費(fèi)也貴。沒有自己的技術(shù)人員進(jìn)行維修的企業(yè)，有時(shí)只能選擇更換新的變頻器。而有技術(shù)實(shí)力的企業(yè)則一般會(huì)選擇自己維修，只掏備件費(fèi)。因此，出于這個(gè)考慮，假如國產(chǎn)品牌能滿足現(xiàn)場要求，建議盡量不選擇進(jìn)口產(chǎn)品，同時(shí)，變頻器的品牌、系列也盡量統(tǒng)一，這樣便于備件儲(chǔ)備及快速修復(fù)。

       為了降低變頻器故障的發(fā)生率，作為用戶來說，一定要做好日常的維護(hù)工作，一般包括以下幾個(gè)方面：

       1、定期清灰緊固，防止因內(nèi)部元件松動(dòng)或者灰塵進(jìn)入造成接觸不良的故障（比如我上面說的ABB的風(fēng)機(jī)控制的輔助觸頭就常發(fā)生因灰塵引起接觸不好，報(bào)變頻器過溫的故障）；清灰的周期一般由現(xiàn)場環(huán)境所決定，一般安排半年進(jìn)行一次清灰緊固工作，使用環(huán)境惡劣和關(guān)鍵設(shè)備的的可三個(gè)月安排一次，長期運(yùn)行不能停止的，一年內(nèi)至少安排一次。

       2、注意變頻器的散熱問題。通用變頻器的環(huán)境運(yùn)行溫度一般要求－10℃~+50℃，但使用時(shí)應(yīng)考慮留有余地，最好控制在40℃以下。變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升。使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降。環(huán)境溫度升高10度，變頻器使用壽命減半。因此，我們必須要重視散熱問題！

       通常，變頻器是安裝在控制柜中的。如果變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器，并且也在柜子里面，這時(shí)發(fā)熱量會(huì)更大一些，電抗器安裝在變頻器側(cè)面或測上方比較好。如果有制動(dòng)電阻的話，因?yàn)橹苿?dòng)電阻的散熱量很大，因此最好安裝位置最好和變頻器隔離開，如裝在柜子上面或旁邊等。當(dāng)變頻器安裝在控制機(jī)柜中時(shí)，要考慮變頻器發(fā)熱值的問題。根據(jù)機(jī)柜內(nèi)產(chǎn)生熱量值的增加，要適當(dāng)?shù)卦黾訖C(jī)柜的尺寸。因此，要使控制機(jī)柜的尺寸盡量減小，就必須要使機(jī)柜中產(chǎn)生的熱量值盡可能地減少。如果在變頻器安裝時(shí)，把變頻器的散熱器部分放到控制機(jī)柜的外面，將會(huì)使變頻器有70％的發(fā)熱量釋放到控制機(jī)柜的外面。由于大容量變頻器有很大的發(fā)熱量，所以對大容量變頻器更加有效。還可以用隔離板把本體和散熱器隔開， 使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好。變頻器散熱設(shè)計(jì)中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的，橫著放散熱會(huì)變差的！關(guān)于冷卻風(fēng)扇一般功率稍微大一點(diǎn)的變頻器，都帶有冷卻風(fēng)扇。同時(shí)，也建議在控制柜上出風(fēng)口安裝冷卻風(fēng)扇。進(jìn)風(fēng)口要加濾網(wǎng)以防止灰塵進(jìn)入控制柜。注意控制柜和變頻器上的風(fēng)扇都是要的，不能誰替代誰。

       此外，變頻器在使用中還要注意以下幾個(gè)個(gè)問題：
　　（1）在海拔高于1000m的地方，因?yàn)榭諝饷芏冉档停虼藨?yīng)加大柜子的冷卻風(fēng)量以改善冷卻效果。理論上變頻器也應(yīng)考慮降容，1000m每-5%。但由于實(shí)際上因?yàn)樵O(shè)計(jì)上變頻器的負(fù)載能力和散熱能力一般比實(shí)際使用的要大，所以也要看具體應(yīng)用。比方說在1500m的地方，但是周期性負(fù)載，如電梯，就不必要降容。

       （2）冬天的時(shí)候要注意防凝露，假如是間隙運(yùn)行的變頻器，在停機(jī)的時(shí)候，因環(huán)境溫度低可能會(huì)造成凝露，需要在變頻柜內(nèi)裝加熱器及濕度檢測裝置，并定期點(diǎn)檢這個(gè)裝置是否正常，建議一周查看一次。

       （3）變頻器的發(fā)熱主要來自于IGBT，IGBT的發(fā)熱有集中在開和關(guān)的瞬間。 因此開關(guān)頻率高時(shí)自然變頻器的發(fā)熱量就變大了。有的廠家宣稱降低開關(guān)頻率可以擴(kuò)容，就是這個(gè)道理。

       （4）腐蝕性氣體。使用環(huán)境假如腐蝕性氣體濃度大，不僅會(huì)腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會(huì)加速塑料器件的老化，降低盡緣性能。

       （5）振動(dòng)和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機(jī)械振動(dòng)和沖擊時(shí)，會(huì)引起電氣接觸不良。淮安熱電就出現(xiàn)這樣的題目。這時(shí)除了進(jìn)步控制柜的機(jī)械強(qiáng)度、闊別振動(dòng)源和沖擊源外，還應(yīng)使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內(nèi)電磁開關(guān)之類產(chǎn)生振動(dòng)的元器件。設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，應(yīng)對其進(jìn)行檢查和維護(hù)。

       （6）電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，四周產(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對四周的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應(yīng)可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)接地。假如處理不好電磁干擾，往往會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)無法工作，導(dǎo)致控制單元失靈或損壞。

       最后，郭工說，其實(shí)變頻器的選擇往往是根據(jù)環(huán)境來決定的，就猶如選汽車一樣，常跑山路的選越野車適合，常跑城市道路的選小汽車，變頻器也如此，并不是高端的就是最好的，而是選擇最適合你現(xiàn)場環(huán)境的來使用。同時(shí)，也可以選擇一些性價(jià)比高、穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品，就目前的小功率段的變頻器而言，國產(chǎn)變頻中一些知名品牌是不錯(cuò)的選擇，參數(shù)設(shè)置、故障判斷、維護(hù)檢修比進(jìn)口品牌更簡單、方便。