通常意義上講，變頻器是指應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。在如今這個工業(yè)自動化的日趨成熟與完善的時代，變頻器在化工、電力、機械、農業(yè)、紡織等諸多行業(yè)已得到了相關廣泛的應用。然而，隨著變頻技術的不斷發(fā)展，控制技術的由易變繁，如何減少變頻器的故障，縮短故障的排除時間，就成為了維護、使用人員值得去思考的問題。本期，我們就隨著工控網資深的會員、具有豐富變頻器維護經驗的工程師郭大華（網名：江湖走走）一起，來共同探討一下這個話題。

       探討變頻器維修，郭工認為首先必須要了解變頻器的原理與構造。變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現電機的變速運行的設備，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算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉矩計算的CPU以及一些相應的電路。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量不一樣罷了，比如大功率的功率元件是由多個功率單元并聯組成；控制功能不一樣，控制板的功能就不一樣，對應的控制軟件操作菜單功能不一樣等。

       提到工作原理，在這里，順便提一下關于變頻器選型要注意的問題。不同牌子的變頻器都標有功率段，不同牌子同功率的變頻器標的可驅動電機的容量是一樣的，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，必須根據現場的負載性質和電動機的額定電流及生產工藝以后是否可能提產等因素來綜合選擇。同時，變頻器對環(huán)境也是有要求的，選型的時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造及選型之后，根據自己長期的工作經驗，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出現的故障，但當碰到這些故障時，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？因為大多數情況下，這些故障的發(fā)生，其實只是變頻器本身的某些檢測元件出問題。比如，變頻器報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，由于年久導致了老化而失效造成的；有時過溫故障的發(fā)生，也只是變頻器內部的冷卻風扇控制的開關的輔助觸點出了問題而已。因此，做變頻器的維修時，我們一定要仔細檢查與判斷，看故障點到底發(fā)生在哪里。就經驗而談，變頻器控制回路中的器件通常會比主回路的故障率要高一些。然而，有時控制回路的元件損壞也會導致主回路的元件發(fā)生故障，比如驅動板故障會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，首先要根據變頻器的故障提示，如：黑屏的直接查電源板，找出對應故障的檢測電路或元件進行排查。但往往，廠家都是不提供內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，有時候還需要注意軟件版本是否兼容。

       此外，在維修變頻器時，有些地方是需要注意的。

       首先，維修變頻器的時候，要特別注意靜電對變頻器的損壞，建議還是帶上防靜電護腕，防止靜電損壞控制板。其次，在維修時，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，特別是進口產品的；維修的時候要注意力度，別弄壞板子和板子直連的排線，同時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，拆開的時候注意連接方式，更換IGBT及其驅動板的時候，部分變頻器IGBT驅動電路是獨立采購的，焊接的時候要拔電焊接，待烙鐵熱后拔下烙鐵電源，然后進行焊接，否則靜電也有可能會損壞那小小的驅動電路，在現場修復一個國產高壓變頻器的時候，就曾經出現這樣的事情。

       對于變頻器故障產生的原因，郭工認為更多的時候還是由于產品本身質量問題所引起的。例如：他前段時間在一個現場，大多數使用的國產的森蘭變頻器，常會報電流檢測的霍爾電流檢測元件故障、風扇控制板故障、主控板故障等，這些變頻器在更換了同型號的板子后，立即恢復了正常，投入了運行；同樣，ABB的大功率變頻器會出現過溫故障，但這些情況，大多數都是因為風機控制上的風機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）經常報逆變單元故障，其中ACS800系列大功率變頻器，在他單位臨近的兩個工廠運行兩年左右之后，都發(fā)生了多次在待機狀態(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、還是國外廠商，今后在產品出廠前，首先，一定把好質量關，這樣才不會為用戶和企業(yè)帶來不必要的傷害與損失；其次，希望廠商可以隨產品提供變頻器內部各個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留，不要非要等到設備等壞了才能去拆開檢查，然后再找備件，費時費事。此外，在現場維修時，曾發(fā)現有些品牌的變頻器的IGBT的額定電流居然會低于電動機的額定電流，假如現場經常滿負荷運行，那容量就偏小了，希望廠家能注意這個問題。

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

       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工作，一般包括以下幾個方面：

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

       2、注意變頻器的散熱問題。通用變頻器的環(huán)境運行溫度一般要求－10℃~+50℃，但使用時應考慮留有余地，最好控制在40℃以下。變頻器的故障率隨溫度升高而成指數的上升。使用壽命隨溫度升高而成指數的下降。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，這時發(fā)熱量會更大一些，電抗器安裝在變頻器側面或測上方比較好。如果有制動電阻的話，因為制動電阻的散熱量很大，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。當變頻器安裝在控制機柜中時，要考慮變頻器發(fā)熱值的問題。根據機柜內產生熱量值的增加，要適當地增加機柜的尺寸。因此，要使控制機柜的尺寸盡量減小，就必須要使機柜中產生的熱量值盡可能地減少。如果在變頻器安裝時，把變頻器的散熱器部分放到控制機柜的外面，將會使變頻器有70％的發(fā)熱量釋放到控制機柜的外面。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。變頻器散熱設計中都是以垂直安裝為基礎的，橫著放散熱會變差的！關于冷卻風扇一般功率稍微大一點的變頻器，都帶有冷卻風扇。同時，也建議在控制柜上出風口安裝冷卻風扇。進風口要加濾網以防止灰塵進入控制柜。注意控制柜和變頻器上的風扇都是要的，不能誰替代誰。

       此外，變頻器在使用中還要注意以下幾個個問題：
　?。?）在海拔高于1000m的地方，因為空氣密度降低，因此應加大柜子的冷卻風量以改善冷卻效果。理論上變頻器也應考慮降容，1000m每-5%。但由于實際上因為設計上變頻器的負載能力和散熱能力一般比實際使用的要大，所以也要看具體應用。比方說在1500m的地方，但是周期性負載，如電梯，就不必要降容。

       （2）冬天的時候要注意防凝露，假如是間隙運行的變頻器，在停機的時候，因環(huán)境溫度低可能會造成凝露，需要在變頻柜內裝加熱器及濕度檢測裝置，并定期點檢這個裝置是否正常，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)熱有集中在開和關的瞬間。 因此開關頻率高時自然變頻器的發(fā)熱量就變大了。有的廠家宣稱降低開關頻率可以擴容，就是這個道理。

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

       （5）振動和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機械振動和沖擊時，會引起電氣接觸不良?；窗矡犭娋统霈F這樣的題目。這時除了進步控制柜的機械強度、闊別振動源和沖擊源外，還應使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內電磁開關之類產生振動的元器件。設備運行一段時間后，應對其進行檢查和維護。

       （6）電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，四周產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，柜內儀表和電子系統(tǒng)，應該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應接地。假如處理不好電磁干擾，往往會使整個系統(tǒng)無法工作，導致控制單元失靈或損壞。

       最后，郭工說，其實變頻器的選擇往往是根據環(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場環(huán)境的來使用。同時，也可以選擇一些性價比高、穩(wěn)定可靠的產品，就目前的小功率段的變頻器而言，國產變頻中一些知名品牌是不錯的選擇，參數設置、故障判斷、維護檢修比進口品牌更簡單、方便。