進(jìn)入21世紀(jì)來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)變頻調(diào)速技術(shù)的不斷成熟和提高，變頻器由于調(diào)速范圍寬、精度高、穩(wěn)定性高、電機(jī)調(diào)速特性硬、節(jié)能效果顯著等特點(diǎn)，已取代了傳統(tǒng)的直流調(diào)速及液力耦合、液阻和電磁等調(diào)速成設(shè)備，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)。其中變頻器的安裝、調(diào)試、維護(hù)以及故障處理問(wèn)題，困擾了許多變頻器代理商、電氣工程師、直接用戶(hù)。為了便于讀者理解和具有可操作性，結(jié)合本人的工作實(shí)踐，以某品牌變頻器為例，對(duì)變頻器及其電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試、故障分析與處理、保養(yǎng)與維護(hù)等積累的經(jīng)驗(yàn)與同行分享。

2 變頻器的調(diào)試及注意事項(xiàng)

2.1調(diào)試前的注意事項(xiàng)

（1）掌握和熟悉面板操作鍵

變頻器都有操作面板，品牌不同，功能大同小異。舉例變頻器操作面板由四位LED數(shù)碼管監(jiān)視器、發(fā)光二板管指示燈、操作按鍵組成。如圖1所示。

圖1 操作面板圖

操作按鍵有：運(yùn)行鍵（RUN）、停止/復(fù)位鍵（STOP/ RESET）、編程鍵（PRG）、退出鍵（ESC）、多功能鍵/點(diǎn)動(dòng)鍵(M）、移位鍵(>>)、正反轉(zhuǎn)鍵（FWD/REV）等七個(gè)鍵，以及一個(gè)電位器旋鈕組成(注:電位器旋鈕也可以做為編程鍵使用)。在開(kāi)始調(diào)試前，現(xiàn)場(chǎng)人員首先要結(jié)合操作手冊(cè)，掌握和熟悉變頻器操作面板各功能鍵的作用。

（2）通電前檢查

變頻器調(diào)試前首先要認(rèn)真閱讀產(chǎn)品技術(shù)手冊(cè)，特別要看是否有新的內(nèi)容增加和注意事項(xiàng)；

① 對(duì)照技術(shù)手冊(cè)，檢查它的輸入、輸出端是否符合技術(shù)手冊(cè)要求；

② 檢查接線(xiàn)是否正確和緊固，絕對(duì)不能接錯(cuò)與互相接反；

③ 屏蔽線(xiàn)的屏蔽部分是否按照技術(shù)手冊(cè)規(guī)定的那樣正確連接；

（3）通電檢查與調(diào)試

變頻器在斷電檢查無(wú)誤的基礎(chǔ)上，確立變頻器通電檢查和調(diào)試的內(nèi)容、步驟。應(yīng)采取的基本步驟有：

① 帶電源空載測(cè)試

② 帶電機(jī)空載運(yùn)行

③ 帶負(fù)載試運(yùn)行

④ 與上位機(jī)聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào)等

2.2接電源空載試運(yùn)行

接入三相交流電源后，先按點(diǎn)動(dòng)鍵（M）試運(yùn)行，再按運(yùn)行鍵（RUN）運(yùn)行變頻器到50HZ，用萬(wàn)用表測(cè)量變頻器的三相輸出（U/T1、V/T2、W/T3），相電壓應(yīng)平衡（370V～420V）；測(cè)量直流母線(xiàn)電壓應(yīng)在（500V～600V）。然后按停止鍵（STOP/ RESET），待頻率降到0HZ時(shí)，再接上電機(jī)線(xiàn)。

2.3 帶負(fù)載試運(yùn)行

（1）設(shè)置電機(jī)的極數(shù)、額定功率、額定轉(zhuǎn)速、額定電流，要綜合考慮變頻器的工作電流；

（2）選擇參數(shù)自整定功能的執(zhí)行方式：

① 靜止參數(shù)自整定，在電機(jī)不能脫開(kāi)負(fù)載的情況下進(jìn)行參數(shù)自整定。

② 旋轉(zhuǎn)參數(shù)自整定，在電機(jī)可脫開(kāi)負(fù)載的情況下進(jìn)行參數(shù)自整定。

注：?jiǎn)?dòng)參數(shù)自整定時(shí)，請(qǐng)確保電機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，自整定過(guò)程中若出現(xiàn)過(guò)流過(guò)壓故障，可適當(dāng)延長(zhǎng)加減速時(shí)間。

（3）設(shè)定變頻器的上限輸出頻率、下限輸出頻率、基頻、設(shè)置轉(zhuǎn)矩特性；

（4）將變頻器設(shè)置為自帶的鍵盤(pán)操作模式，按手動(dòng)鍵、運(yùn)行鍵、停止鍵，觀察電機(jī)是否反轉(zhuǎn)，是否能正常地啟動(dòng)、停止；

（5）熟悉變頻器發(fā)生故障時(shí)的保護(hù)代碼，觀察熱保護(hù)繼電器的出廠值，觀察過(guò)載保護(hù)的設(shè)定值，需要時(shí)可以進(jìn)行修改。

2.4系統(tǒng)調(diào)試

（1）手動(dòng)操作變頻器面板的運(yùn)行、停止鍵，觀察電機(jī)運(yùn)行、停止過(guò)程以及變頻器的顯示窗口，看是否有異常現(xiàn)象。如果有現(xiàn)象，相應(yīng)的改變預(yù)定參數(shù)后再運(yùn)行；

（2）如果啟動(dòng)、停止電機(jī)過(guò)程中變頻器出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，應(yīng)重新設(shè)定加速、減速時(shí)間。電機(jī)在加、減速時(shí)的加速度取決于加速轉(zhuǎn)矩，而變頻器在啟、制動(dòng)過(guò)程中的頻率變化率是用戶(hù)設(shè)定的。若電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或電機(jī)負(fù)載變化，按預(yù)先設(shè)定的頻率變化率升速或減速時(shí)，有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠，從而造成電機(jī)失速，即電機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào)，從而造成過(guò)電流或過(guò)電壓。因此，需要根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載合理設(shè)定加、減速時(shí)間，使變頻器的頻率變化率能與電機(jī)轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。

檢查此項(xiàng)設(shè)定是否合理的方法是先按經(jīng)驗(yàn)選定加、減速時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，若在啟動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)流，則可適當(dāng)延長(zhǎng)加速時(shí)間；若在制動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)流，則適當(dāng)延長(zhǎng)減速時(shí)間。另一方面，加、減速時(shí)間不宜設(shè)定太長(zhǎng)，時(shí)間太長(zhǎng)將影響生產(chǎn)效率，特別是頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)的場(chǎng)合。

（3）如果變頻器在限定的時(shí)間內(nèi)仍然保護(hù)，應(yīng)改變啟動(dòng)/停止的運(yùn)行曲線(xiàn)，從直線(xiàn)改為S形、U形線(xiàn)或反S形、反U形線(xiàn)。電機(jī)負(fù)載慣性較大時(shí)，應(yīng)該采用更長(zhǎng)的啟動(dòng)停止時(shí)間，并且根據(jù)其負(fù)載特性設(shè)置運(yùn)行曲線(xiàn)類(lèi)型。

（4）如果變頻器仍然存在運(yùn)行故障，應(yīng)嘗試增大電流限定的保護(hù)值，但是不能取消保護(hù)，應(yīng)留有至少5%-10%的保護(hù)余量，此功能對(duì)速度或負(fù)載急劇變化的場(chǎng)合尤其適用。

（5）如果變頻器帶動(dòng)電機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中達(dá)不到預(yù)設(shè)速度，可能有兩種情況：

① 系統(tǒng)發(fā)生機(jī)電共振，可以從電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音進(jìn)行判斷。采用設(shè)置頻率跳躍值的方法，可以避開(kāi)共振點(diǎn)。一般變頻器能設(shè)定三級(jí)跳躍點(diǎn)。V/f控制的變頻器驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)時(shí)，在某些頻率段，電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生振蕩，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行，甚至在加速過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)使得電機(jī)不能正常啟動(dòng)，在電機(jī)輕載或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小時(shí)更為嚴(yán)重。普通變頻器均備有頻率跨跳功能，用戶(hù)可以根據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點(diǎn)，在V/f曲線(xiàn)上設(shè)置跨跳點(diǎn)及跨跳寬度。當(dāng)電機(jī)加速時(shí)可以自動(dòng)跳過(guò)這些頻率段，保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

② 電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出能力不夠，不同品牌的變頻器出廠參數(shù)設(shè)置不同，在相同的條件下，帶載能力不同，也可能因變頻器控制方法不同，造成電機(jī)的帶載能力不同；或因系統(tǒng)的輸出效率不同，造成帶載能力會(huì)有所差異。對(duì)于這種情況，可以增大轉(zhuǎn)矩提升值。如果達(dá)不到，可用手動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升功能，不要設(shè)定過(guò)大，電機(jī)這時(shí)的溫升會(huì)增加。如果仍然不行，應(yīng)改用新的控制方法，比如采用V/f比值恒定的方法，啟動(dòng)達(dá)不到要求時(shí)，改用無(wú)速度傳感器矢量控制方法，它具有更大的轉(zhuǎn)矩輸出能力。對(duì)于風(fēng)機(jī)和泵類(lèi)負(fù)載，應(yīng)減少轉(zhuǎn)矩的曲線(xiàn)值。

2．5變頻器與上位機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試

在自動(dòng)化系統(tǒng)中，變頻器與上位機(jī)串行通訊的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，通過(guò)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的連接，可以實(shí)現(xiàn)：

① 變頻器控制參數(shù)的調(diào)整。

② 變頻器的控制及監(jiān)控。

③ 變頻器的故障管理及其故障后重新起動(dòng)。

因而，許多用戶(hù)在選擇變頻器時(shí)，對(duì)變頻器的通訊功能提出了更多嚴(yán)格的要求，需要變頻器與上位機(jī)控制系統(tǒng)、PLC控制器、文本顯示器人機(jī)界面和觸摸屏人機(jī)界面等設(shè)備實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)交換，以保證控制系統(tǒng)功能的完整。注意事項(xiàng)如下：

（1）在手動(dòng)的基本設(shè)定完成后，如果系統(tǒng)中有上位機(jī)，將變頻器的控制線(xiàn)直接與上位機(jī)控制線(xiàn)相連，要考慮并將變頻器的操作模式改為上位機(jī)運(yùn)行命令給定。根據(jù)上位機(jī)系統(tǒng)的需要，調(diào)定變頻器接收頻率信號(hào)端子的量程0-5V或0-10V，以及變頻器對(duì)模擬頻率信號(hào)采樣的響應(yīng)速度。如果需要另外的監(jiān)視表頭，應(yīng)選擇模擬輸出的監(jiān)視量，并調(diào)整變頻器輸出監(jiān)視量端子的量程。

（2）變頻器與上位機(jī)聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)可能會(huì)遇到如下問(wèn)題：

①上位機(jī)給出控制信號(hào)后，變頻器不執(zhí)行或不接收指令；

②上位機(jī)給出控制信號(hào)后，變頻器能執(zhí)行指令但有誤差或不精確。

原因：有的上位機(jī)（如PLC）一般輸出的是24V的直流信號(hào)，而變頻器的主控板端子只接收無(wú)源信號(hào)，如果直接從PLC端子放線(xiàn)到變頻器的主控板端子，變頻器是不會(huì)有動(dòng)作的，這時(shí)應(yīng)考慮外加24V直流繼電器，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)到變頻器的主控板端子，同時(shí)也能提高抗干擾能力。同時(shí)檢查變頻器的支持協(xié)議與接口方式是否正確。

以上是變頻器-交流電動(dòng)機(jī)V/F控制模式的基本調(diào)試過(guò)程。系統(tǒng)能否安全可靠運(yùn)行，變頻器及帶載的整個(gè)安裝調(diào)試過(guò)程十分重要。這里要特別提醒的是，首先要認(rèn)真閱讀產(chǎn)品技術(shù)手冊(cè)，對(duì)照手冊(cè)一一檢查變頻器的硬結(jié)構(gòu)，掌握其特點(diǎn)，然后按以上建議的步驟，分步調(diào)試。

3 變頻器的保養(yǎng)和維護(hù)

由于變頻器使用環(huán)境的變化，如溫度、濕度、煙霧等的影響，以及變頻器內(nèi)部元器件的老化等因素，可能會(huì)導(dǎo)致變頻器發(fā)生各種故障。因此，在存貯、使用過(guò)程中必須對(duì)變頻器進(jìn)行日常檢查；為了降低故障發(fā)生率，延長(zhǎng)變頻器使用壽命，需要對(duì)變頻器進(jìn)行定期保養(yǎng)與維護(hù)。

3.1 日常維護(hù)

系統(tǒng)正常開(kāi)啟時(shí)，要特別注意有無(wú)異常情況，具體如下：

（1）電機(jī)是否有異常聲音及振動(dòng)；

（2）變頻器及電機(jī)發(fā)熱無(wú)異常，無(wú)燒焦氣味；

（3）工作環(huán)境溫度是否良好；

（4）負(fù)載電流表是否與往常值一樣；

（5）變頻器的輸入電流、輸入電壓在正常工作允許范圍內(nèi)。

（6）變頻器的輸出電流、輸出電壓在額定值范圍內(nèi)，（允許電流短時(shí)過(guò)載）。

（7）變頻器的冷卻風(fēng)扇是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)污垢、棉絮堵塞風(fēng)道。

3.2 定期維護(hù)

變頻器要定期檢查和保養(yǎng)。變頻器檢查時(shí)，一定要切斷電源，待監(jiān)視器無(wú)顯示及主電路電源指示燈熄滅后，才能進(jìn)行檢查。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，需定期檢查的項(xiàng)目、內(nèi)容和對(duì)策如下表1所示。

檢查項(xiàng)目

檢查內(nèi)容

異常對(duì)策

主回路端子、控制回路端子螺絲釘

螺絲釘是否松動(dòng)

用螺絲刀擰緊

散熱片

是否有灰塵

用4～6kg/cm2壓力的干燥壓縮空氣吹掉

PCB印刷電路板

是否有灰塵

用4～6kg/cm2壓力的干燥壓縮空氣吹掉

冷卻風(fēng)扇

是否有異常聲音、異常振動(dòng)

更換冷卻風(fēng)扇

功率元件

是否有灰塵

用4～6kg/cm2壓力的干燥壓縮空氣吹掉

鋁電解電容

是否變色、異味、鼓泡

更換鋁電解電容

3.3絕緣測(cè)試

變頻器出廠時(shí)已經(jīng)進(jìn)行過(guò)絕緣測(cè)試工，一般情況盡可能不要再進(jìn)行絕緣測(cè)試工，如必須測(cè)試，應(yīng)嚴(yán)格按以下步驟進(jìn)行，否則可能造成變頻器損壞。

斷開(kāi)所有控制板電路的連接線(xiàn)，以防止試驗(yàn)電壓接入控制電路損壞控制板；先拆下變頻器主回路的接線(xiàn)，再將主回路的端子都短接起來(lái)，具體如下圖2所示，用DC500V級(jí)兆歐表測(cè)量它們與接地端子E間的絕緣電阻，兆歐表指示值≥20MΩ為正常。

圖2 主回路絕緣測(cè)試

3.4變頻器的故障分析與措施

變頻器常見(jiàn)故障列表如下，供現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員參考。

表2 變頻器的故障內(nèi)容及措施

故障顯示

故障類(lèi)型

代碼

故障原因

故障對(duì)策

E.OH1

散熱器過(guò)熱保護(hù)1

11

＃周?chē)h(huán)境溫度過(guò)高

＃變頻器通風(fēng)不良

＃冷卻風(fēng)扇故障

＃溫度檢測(cè)電路故障

＃檢查變頻器的運(yùn)行環(huán)境

＃改善通風(fēng)環(huán)境

＃更換冷卻風(fēng)扇

＃尋求技術(shù)支持

E.OH2

散熱器過(guò)熱保護(hù)2

12

E.OUT

外設(shè)保護(hù)

15

＃外部故障信號(hào)輸入變頻器

＃外部故障信號(hào)報(bào)警

＃檢查外部故障原因

E.DL3

繼電器吸合異常

25

＃變頻器內(nèi)部插接件松動(dòng)

＃上電緩沖電路異常

＃尋求技術(shù)支持

LU

欠壓

63

＃輸入電源缺相

＃瞬時(shí)停電

＃輸入電源接線(xiàn)端子松動(dòng)

＃輸入電源變化太大

＃檢查輸入電壓

＃擰緊輸入接線(xiàn)端子螺釘

E.OV1

加速中過(guò)壓

4

＃減速時(shí)間太短

＃負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過(guò)大

＃輸入電壓異常

＃電網(wǎng)電壓太高

＃電機(jī)對(duì)地短路

＃延長(zhǎng)減速時(shí)間

＃使用合適的能耗制動(dòng)

＃檢查電網(wǎng)電壓

＃將電壓降到規(guī)格范圍內(nèi)

E.OV2

減速中過(guò)壓

5

E.OV3

恒速中過(guò)壓

6

E.FAL

模塊保護(hù)

10

＃變頻器三相輸出側(cè)有短路現(xiàn)象

＃變頻器內(nèi)部插件松動(dòng)

＃外部干擾信號(hào)

＃檢測(cè)電動(dòng)機(jī)絕緣

＃檢查變頻器內(nèi)部插件

＃尋求技術(shù)支持

E.OC1

加速中過(guò)流

1

＃機(jī)器輸出側(cè)短路

＃負(fù)載太重，加速時(shí)間太短

＃轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定值太大

＃啟動(dòng)頻率設(shè)置過(guò)高

＃變頻器功率選型偏小

＃電機(jī)參數(shù)設(shè)置不正常

＃檢測(cè)電動(dòng)機(jī)絕緣

＃延長(zhǎng)加速時(shí)間

＃減小轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定值

＃參看參數(shù)是否正常

＃檢查電機(jī)與變頻器額定容量是否匹配

＃變頻器和電機(jī)螺絲是否松動(dòng)

E.OC2

減速中過(guò)流

2

E.OC3

恒速中過(guò)流

3

E.OL1

過(guò)載

13

＃加減速時(shí)間太短

＃電機(jī)堵轉(zhuǎn)或負(fù)載太重

＃轉(zhuǎn)矩提升太大

＃長(zhǎng)時(shí)間負(fù)載過(guò)重

＃變頻器功率選型偏小

＃延長(zhǎng)加減速時(shí)間

＃檢查負(fù)載是正常

＃減小轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定值

＃增加變頻器的容量

E.CUR

電流檢測(cè)故障

19

＃傳感器連接線(xiàn)沒(méi)有接好

＃電流傳感器損壞

＃電流檢測(cè)電路有故障

＃檢查連接線(xiàn)是否有松動(dòng)

＃傳感器是否損壞

＃尋求技術(shù)支持

E.PCU

干擾保護(hù)

7

＃控制板受到干擾

＃控制板已損壞

＃恢復(fù)出廠參數(shù)

＃尋求技術(shù)支持

E.OLF

輸出缺相異常

23

＃變頻器輸出側(cè)接線(xiàn)異常，漏接或存在斷線(xiàn)

＃輸出三相不平衡

＃檢查變頻器輸出側(cè)接線(xiàn)情況，排除漏接、斷線(xiàn)

＃斷電檢查變頻器輸出側(cè)與直流側(cè)端子特性是否一致

8888

軟件未工作

＃三相交流輸入電壓過(guò)低

＃檢查輸入三相交流是否正常

4 變頻器主回路故障簡(jiǎn)易判斷方法

變頻器主回路如圖3所示。在日常維護(hù)中，技術(shù)人員可憑借數(shù)字式萬(wàn)用表可簡(jiǎn)單判斷主回路的整流橋、IGBT、IPM器件等是否損壞。為了人身安全，必須確保變頻器斷電，等待3～5分鐘后，拆除變頻器三相交流輸入端子（R/L1、S/L2、T/L3）和變頻器三相交流輸出端子（U/T1、V/T2、W/T3）后方可操作。

圖 3 變頻器主回路圖

圖4 主回路測(cè)量示意圖

4．1主回路檢查步驟

以下是變頻器主回路靜態(tài)判斷，實(shí)際判斷以帶電機(jī)測(cè)試為準(zhǔn)，但可為現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)易判斷提供參考。

首先把數(shù)字萬(wàn)用表打到“二級(jí)管”檔，然后通過(guò)數(shù)字萬(wàn)用表的紅色表筆和黑色表筆按以下步驟檢測(cè)變頻器主回路：

（1）數(shù)字萬(wàn)用表黑色表筆接觸直流母線(xiàn)的正極（P+），紅色表筆依次接觸變頻器輸出端子（U/T1、V/T2、W/T3），記錄萬(wàn)用表上的顯示值；然后再把紅色表筆接觸（N），黑色表筆依次接觸（U/T1、V/T2、W/T3），記錄萬(wàn)用表的顯示值；六次顯示值如果基本平衡，則表明變頻器IGBT逆變模塊無(wú)問(wèn)題，

反之相應(yīng)位置的IGBT逆變模塊損壞。檢查現(xiàn)象是：無(wú)輸出或報(bào)“OCU1”故障。如圖3中（A）所示。

（2）數(shù)字萬(wàn)用表黑色表筆接觸直流母線(xiàn)的正極P(+)，紅色表筆依次接觸變頻器輸入端子（R/L1、S/L2、T/L3），記錄萬(wàn)用表上的顯示值；然后再用數(shù)字萬(wàn)用表紅色表筆接觸（N），黑色表筆依次接觸變頻器輸入端子（R/L1、S/L2、T/L3），記錄萬(wàn)用表的顯示值；六次顯示值如果基本平衡，則表明變頻器二極管整流或軟啟電阻無(wú)問(wèn)題。

反之相應(yīng)位置的整流模塊或軟啟電阻損壞，檢查現(xiàn)象是：無(wú)顯示或報(bào)欠壓故障，如圖4中（B）所示。