高压变频器功率单元故障维修与预防.pdfVIP

高压变频器功率单元故障维修与预

防

摘要：对单元串联式高压变频器在使用中常会出现的熔断器故障、光纤故障、

过电压故障等轻故障进行了简要的分析并提出了对应的现场处理方法。结合在现

场的维修经验，对高压变频器功率单元常见硬件故障的维修方法、注意事项等做

了详细的叙述。通过对高压变频器功率单元的预防性维修，每年可以节省十余

元的返厂维修费用，取得了较好的经济效益。

关键词：高压变频器功率单元常见故障分析与维修

1.高压变频器使用概况

在能源日益紧张的今天，交流调速技术作为节约能源的一种重要手段，受到

世界各国的重视。变压变频控制可以平滑变速，调速范围广，效率高，功率因数

高，还能降低启动冲击电流，获得较高的起动转矩，负载减速时可实现能量回馈

的再生制动，使电动机快速逆转，并具有软启动、软停止，简单可编程，易构成

自控系统。它为提高产品质量和产量，节约能源、降低消耗，提高企业经济效益

提供了重要的新手段。变频器是将通用电源转换成电压可变，频率可变的适合

流异步电机调速需求的变换装置。变频器是变频调速系统最为重要的设备。对变

频原理进行分析，异步电动机旋转磁场的转速为：n．=60fi/p，式中n1为同步

转速r/min，fi为电源频率Hz，p为磁极对。异步电动机输出轴的转速为：

n=n1(l-s)=60f1(l-s)/p，式中s为异步电动机的转差率，s=（n1-2）/n1。由

此公式可看出：在保证转差率s和磁极对数p不变时，转速n与电源频率成正比，

通过改变异步电动机的供电频率，就能改变电机的转速，从而实现调速。

高压变频器美中不足的是由于受大功率开关元件IGBT的耐压这一主要技术

参数的影响，还无法实现直接逆变，所以现用高压变频器多采用了单元串联脉宽

调制叠波升压输出，功率单元就是单元串联式高压变频器的核心部件，也是承受

高电压大电流冲击的部件，是该类型变频器的主要易损件之一。我公司在线使用

西门子、利德华福、广州智光电气等厂家高压变频器多达120台，提高了生产的

安全性、经济性、可靠性，但在长期使用过程中功率单元随内部原件老化，故障

逐年增多，因此需要对可能发生的部件进行预防性维护以避免意外停机的发生，

将会极大减少因设备故障影响生产的时间，有利于保障设备安全运行，对公司经

济效益产生积极的影响。

2.维护高压变频器的意义

高压变频器对安装环节具有明确要求，必须保证安装环境温度控制在5~40℃

范围内。同时设备运行过程中也会产生故障，影响设备应用价值及工作效能，由

此技术人员在经过实际研究后发现，高压变频器设备运行可靠性与工作环境温度

存在明显关联，环境温度每上升10℃，设备使用寿命就会随之缩减到原有水平的

一半左右，这也导致夏季成为设备故障的高发期。同时环境的清洁程度也是影响

设备运行可靠性的重要因素。

高压变频器经过长时间运行后，，故障率是逐年上升的，这个周期一般为

5～10年，故障的主要原因是部件的老化，对高压变频器实施预防性维护与更换，

可以增加变频器的可靠性，延长变频器的使用寿命，减少意外停机带来的损失。

主要的维护项目包括：控制电源检查、滤网检查、主回路及连接导线的绝缘、电

容器检查、继电器检查、冷却风机检查等。

由此，强化对高压变频器设备的保养及维护工作对提升设备运行可靠性具有

重要意义。

3.功率单元常见故障分析以及维修手段

3.1功率单元常见轻故障分析及维修

熔断器元件：设备运维人员在实际开展相关工作过程中应依据设备人机互

界面显示熔断器故障信息搜寻故障位置，并利用万能表针对对应单元两只熔断器

进行检查，依据故障情况制定维修策略。通常情况下熔断故障需要利用同规格熔

断器进行更换处理，完成更换流程后，可送电进行复位，如果设备未恢复正常运

行，则需要更换功率单元。

光纤设备光纤故障主要表现为：光纤设备本身出现故障，运维人员可以更换

光纤；受熔断器元件故障影响出现故障报警混乱，运维人员应及时排除熔断器元

件故障。光纤板设备出现故障，运维人员可以更换光纤板。

3.2功率单元常见重故障分析及维修

IGBT模块故障高压变频器设备中IGBT模块故障的主要表现为更换故障熔断

器后依然出现熔断情况，主要原因在于IBGT产生不可逆性损坏或出现炸管问题，

而导致该故障出现的主要原因在于设备运行过程中频繁停送电或是IGBT被高压

电流击穿。针对炸管故障判断可以较为直观地分析故障点。