第8章高壓變頻器常見故障發生的原因

12高壓變頻器一般具有高度的智能化水平和完善的故障檢測電路，并能對所有的故障提供精確的定位，在主控界面上做出明確的指示。在實際的運用中我們發現，常見的故障可以分為光纖故障、過電電壓故障、欠電壓故障、缺相故障、過熱故障、驅動故障、變壓器故障、控制器故障、脫機故障等。工礦企業的技術人員需要了解高壓變頻器的這些常見故障發生的原因和處理方式，這里就高壓變頻器常見的故障及產生的原因和處理方法——進行分析。由于高壓變頻器的種類較多，拓撲結構各不相同，本章以國內市場主流的單元串聯多電平型高壓變頻器為主進行分析。38.1光纖故障在高壓變頻器中，功率單元屬于高壓部分，控制器屬于低壓部分。為了實現低壓部分與高壓部分完全可靠地隔離，以保證極高的安全性。同時控制器與功率單元有一定的安全距離，為保證在遠距離信號傳輸中仍然具有很好的抗電磁干擾性能，控制器與功率單元之間采用光纖通信技術，光纖及光纖信號發送／接受接收器作為控制器與功率單元的通信介質。高壓變頻器出現光纖故障一般有以下幾種情況：4①

功率單元與控制器之間的光纖連接頭脫落或者接觸不良；②光纖信號發送／接收器內部堆積灰塵；③光纖折斷；④光纖通信電路控制板上部分器件損壞或者受溫度影響工作不穩定，如器件老化，芯片插座松動。晶振起振不穩定，振幅降低等；⑤光纖電路控制電源輸出不正常。5在出現光纖故障的情況，首先需要判斷是功率單元側出現故障還是控制器側出現故障。在不能明確故障出現在哪一側的情況下，應在高壓變頻器斷電后，根據監按界面的故障記錄用備用功率單元替換下被懷疑有故障的功率單元，然后重新給變頻器通電，此時如果故障消失則可以判定屬于功率單元故障，如果故障仍然存在則應是控制器有故障，此時可以考慮更換控制器中小的光纖通信板。6當然在沒有備用模塊的情況下又要確定是控制器還是功率單元的故障，需要慎重考慮是否對變頻器重新上電。因為盲目上電可能會對變頻器造成二次損壞。此時，可以根據上面列舉的光纖故障可能發生的原因逐一進行檢查，然后再確認功率單元內部是否有打火痕跡，整流橋、SCR是否有擊穿現象，電解電容是否爆裂，熔斷器是否己斷裂等，逐一檢查未發現異常時可以考慮重新上電。同時將在控制器中光纖板上的同一相的其他任意一個功率單元對應的光纖與進行對調，再次上電時監控界面定位的光纖故障如果仍然在原位置，說明是光纖板損壞。反之，監控界面顯示的光纖故障已經更換位置。則說明是功率單元故障，此時可以考慮與廠家聯系更換或維修故障功率單元。78．2過電壓故障高壓變頻器過電壓故障保護是各功率單元內直流母線電壓達到危險程度后采取確保護措施，在高壓變頻器的實際運行中引超此故障的原因較多，可以采取的措施也絞多。在處理此類故障時要分析清楚故障原因，有針對性地采取相應的措施去處理。正常情況下直流母線電壓為三相交流輸入線電壓的蜂值。以AC700V輸入電壓等級的功率單元為例計算，直流母線電壓Ud＝1.414×700＝899V。過電壓發生時，直流母線的儲能電容電壓將上升，當電壓上升至一定的值時，(通常為正常值的10％～20％)，高壓變頻器過電壓保護動作。因此，對于變頻器來說，有一個正常的工作范圍，當電壓超過這個范圍時很可能損壞功率單元。88.2.1過電壓故障的危害高壓變頻器過電壓主要是指其中間直流回路過電壓，中間直流回路過電壓的主要危害表現在以下幾個方面。對功率單元直流回路電解電容器的壽命有直接有影響，嚴重時會引起電容器爆因而高壓變頻器廠家將中間直流回路過電壓值限定在一定范圍內，一旦其電壓超過限定范圍，變頻器將按限定要求跳閘保護。9②對功率器件如整流橋、IGBT、SCR壽命有直接影響，直流母線電壓過高，功率器件的安全裕量減少。例如對于AC700V左右，輸入電壓等級的功率單元來說，其功率器件的額定電壓一般選定在DC1700V左右，考慮器件處在開關狀態時dv/dt比較大，因此在直流母線電壓過高時，再疊如功率器件的額定電壓而造成器件擊穿損壞。③對功率單元的控制板造成損壞。一般功率單元中控制板上的DC/DC變換器需從直流母線取電，DC/DC變換器的輸入電壓也有一定范圍，直流母線電壓過高，則DC/DC變換器中開關管如MOSFET也會損壞。108．2．2引起過電壓故障的原因一般能引起中間直流回路真正過電壓的原因主要來自以下兩的個方面。

1．來自電源輸入側的過電壓正常情況下電網電壓的波動在額定電壓的-10%～+10％以內，，但是，在特殊情況下，電源電壓正向波動可能過大。由于直流母線電壓隨著電源電壓上升，所以當電壓上升到保護值時。變頻器會困過電壓保護而跳閘。電源輸入側的過電壓主要是指電源側的沖擊過電壓，如雷電引起的過電壓、補充電容在合閘或斷開時形成的過電壓等。其主要特點是電壓變化率du／dt和幅值都很大；當然，還有同一個電源所帶的負載突然減小，引起電源電壓的上升等。此時最好斷開電源，進行檢查處理。112、來自負載側的過電電壓由于某種原因使電動機處于再生發電狀態時。即電動機處于實際轉速比變頻頻率決定的同步轉速高的狀態時。負載的傳動系統中所存儲的機械能經電動機轉換成電能，通過各個功率單元逆變橋中的四個如IGBT中的續流二極管回饋到功率單元直流母線回路中。此時的逆變橋處了整流狀態，如功率單元中沒有采取消耗這些能量的措施，這些能量將會導致中間直流回路的電解電容器的電壓上升，達到保護值即會報出過電壓故障而跳閘。一般在變頻器負載側可能引起過電壓的情況及主要原因如下：12①頻器減速時間參數設定相對較小及未使用變頻器減速過電壓自啟處理功能。當變頻器拖動大慣性負載時，其減速時間設得比較小。在減速過程中，變頻器輸出的速度減速比較快。而負載依靠本身阻力減速比較慢。使負載拖動電動機的轉速比變頻器輸出的頻率所對應的轉速還用高，電動機處于發電狀態，而變頻器沒有能量處理單元或其作用有限，因而變頻器直流回路電壓升高，超出保護值，出現故障。13

北京利德華福電氣技術有限公司生產的HARSYERT-A系列高壓變頻器為了避免因減速過電壓跳閘，專門設置了減速過電壓的自動處理功能，如果在減速過程中直流母線超過設定的答應上限，(此上限低于過壓保護值)，變頻器的輸出頻率將不再下降，暫緩減速，待直流電壓下降到設定值以下，再繼續減速。如果減速時間設定不合適，又沒有利用減速過電壓的自動處理功能，就可能出現過電答應故障。14②工藝要求在限定時間內減速至規定額定值或停止運行。工藝流程限定了負載的減速時間，合理設定相關參數也不能消除這一故降，此時，變頻系統必須有措施來消耗多余的能量，如采取電阻消耗的辦法。15③電動機所傳動的位置負載下放時，電動機將處于再生發電制動狀態?；仞伳芰砍^中間值直流回路及其能且處理單元的承受能力。過電壓故隨也會發生。對于這種負載，應該選用帶能量回饋功能的變頻器。將能量回饋至電網。④多個電動機拖動同一個負載時，也可能出現這一故障，這主要是由于沒有均衡負荷分配引起的。以兩臺電動機施動一個負載為例，當一臺電動機的實際轉速大個另一臺電動機的同步轉速時。則轉速高的電動機相當于原動機，轉速低的處于發電狀態，引起了過電壓故降。處理時需加負荷分配控制裝置。可以把變頻器輸出特性曲線調節得緩和一些。16⑤

變頻器中間直流回路電容容量下降，變頻器在運行多年后，中間直流回路電容容量下降將不可避免，中間直流回路對直流電壓的調節程度減弱，存工藝狀況和設定參數未曾改變的情況下，發生變頻器過電壓跳閘的概率回增大，這時需要對中間直流回路電容器容量下降情況進行檢查。17不管是來自電源輸入側的過電壓，還是來自負載側的過電壓，它們帶來的結果都是變頻器的各個功率單元直流母線電壓超過了保護值從而產生過電壓故障。但高壓變頻器在現場運行中報過電壓故障也有相當一部分并不是因為母線電壓升高而引起的，而是由檢測回路工作異常造成的。過電壓檢測電路包括高壓采樣回路和低壓比較回路，通常直流母線電壓要經過采樣后再與基準信號進行比較，經過隔離電路后才送至故障處理單元。檢測回路任意一個元器件損壞(如采樣電阻燒斷、光耦老化等)或者檢測回路抗干擾性不強，都會引起變頻器通報過電壓故障。過電壓的危害很大，必須立即保護，因此決定了硬件檢測回路和軟件判斷程序的穩健性不能太強，所以相對欠電壓、缺相等故障來說，過電壓故障誤報的可能性相對來說更大一些。188．2．3避免過電壓故障的方法根據以上針對高壓變頻器過電壓帶來的危害及幾種可能產生原因的分析，可以從以下四個方面來盡最大可能避免過電壓故障的產生：一是避免電網過電壓進入到變頻器輸入側；二是避免或減少多余能量向中間直流回路饋送，使其過電壓的程度限制定在允許的限值之內；三是提高過電壓檢測回路的抗干擾性；四是中間直流回路多余能量應及時處理。下面介紹主要的處理方式。19

1．在電源輸入側增加吸收裝置，減少變頻器輸入側過電壓因素對于電源輸入側有沖擊過電壓、雷電引起的過電壓、補償電容在合閘或斷并時形成的過電壓可能發生的情況下，可以采用在輸入側并聯浪涌吸收裝置或串聯電抗器等方法加以解決。202．從變頻器已設定的參數中尋找解決辦法在變頻器中可設定的參數主要有兩個：減速時間參數和變頻器減速過電壓自處理功能。在給工藝流程中如不限定負載減速時間時，變頻器減速時間參數的設定不要太短，而使得負載功能逐漸降放；該參數的設定要以不引起中間路過電壓為限，特別要注意負載慣性較大時該參數的設定。如果工藝流程對負載減速時間有限制，而在限定時間內變頻器出現過電壓跳閘現象。就要設定變頻器失速自整定功能或先設定變頻器不過電壓情況下可減至的頻率值，暫緩后再設定下一階段變壓器不過電壓情況下可減至的頻率值。即采用分段減速方式。21

3．采用在中間直流回路上增加適當電容的方法中間直流回路電容對其電壓穩定、提高回路承受過電壓的能力起著非常重要的作用。適與當增大回路的電容量或及時更換運行時間過長且容量下降的電容器是解決變頻器過電壓的有效方法。這里還包括在設計階段選用較大容量的變頻器變頻器的辦法，是以增大變頻器容量的方法來換取道過電壓保護能力的提高。22

4．在條件允許的情況下適當降低功率單元輸入電壓目前變頻器功率單元整流側采用的是不可控整流橋。電源電壓歷高，中間直流回路電壓也高，有些用戶處網電壓長期處于最大正向波動值附近。電網電壓越高則變頻器中間直流回路電壓也越高，對變頻器承受過電壓能力影響很大?？梢栽诟邏鹤冾l器內配置移相整流變壓器側預留5％、0分接頭，一般出廠時移相變壓器高壓側都默認接在0接頭處，在電壓偏高時，可以將輸入側改接在5％分接頭上，這樣可適當降低功率單元輸入側的電壓。達到相對提高變頻器過電壓保護的目的。235．增強過電壓檢測電路的可靠性和抗干擾性前面提到過電壓檢測電路分為高壓采樣部分和低壓隔離比較部分。因此提高整個電路的可靠性和抗干擾性要從以下兩方面兩入手。①中間直流母線到電路板上的兩根連接導線要采用雙絞線，并且線長應盡量短。電路板檢測回路的入口處要增加濾波電容；降壓電阻應選用功率裕量大、防潮性好、溫漂小的電阻。②低壓部分要采用工業等級的基準源，采用高共模抑制比的光耦，合理設計參數以提高光耦一、二次側的執干擾能力。246、在輸入側增加逆變電路的方法處理變頻器中間直流回路能量最好的方法就是在輸入側增加可控整流電路，可以將多余的能量回饋給電網絡。但可控整流橋價錢昂貴，技求復雜。不是較經濟的方法。這樣在實際中就限制了它的應用，只有在較高級的場合才使用。25

7．采用增加泄放電阻的方法根據實際情況在功率單元內增加泄放電阻，為中間直流回路多余能量的釋放提供通道，足一種泄放能量的有效方法，能一定程上緩解頻繁過電壓的矛盾，其不足之處是能耗高，可能出現頻繁投切或長時間投運，致使電阻溫度升高、設備損壞。所以電阻的選擇要和負載慣性能量相匹配。26除了以上列舉的處理措施以外，高壓變頻器過電壓故障的發生還與功率單元中間直流母線排結構的設計形式、功率等級大小有關?？傊邏鹤冾l器功率單元中間直流過電壓故障是變頻器的一個非常重要的故障點，關鍵是要分清原因，結合變頻器本身參數、控制系統狀況和工藝流程等情況。才能制定相應的對策。只要認真對待，過電壓故障是不難解決的。278．3欠電壓故障和過電壓故障定義類似，高壓變頻器欠電壓故障保護是各功率單元中間直流母線電壓持續低到一定程度且維持一段時間而采取的保護措施，欠電壓也是用戶在使用高壓變頻器中經常碰到的問題，電網電壓降低后，功率單元中間直流電壓若降到欠壓保護值以下，保護電路將動作。288．3．1欠電壓故障的危害高壓變頻器功率單元中間直流回路欠電壓的主要危害表現在以下幾方面。①導致變頻器過載或者過流保護。高壓變頻器帶重載運行過程中若突然出現長時間欠電壓，此時因為輸出功率銀大而變頻器輸出電壓的脈沖幅度過低，根據公P=√3UIcosφ，輸出電壓下降,為維持輸出功率不變勢必輸出電流相應增加；而當輸出電流超過一定值時，變頻器輸出過載或者過流保護電路動作。29②

功率單元控制板不能正常工作。功率單元控制板上的DC/DC變換器輸入電壓有一定范圍，對直流母線電壓值有一個下限值要求。當電壓低到一定程度時，單元控制扳將不本能正常工作，所以，在此之前，欠電壓保護就必須起作用了。308．3．2引起欠電壓故障的原因一般能引起中間直流回路欠電壓故障的原因主要有以下幾個方面。在變頻器的供電回路中，若存在大負荷電動機的直接啟動，產生電網瞬間的大范圍波動即會引起變頻器欠電壓保護，而不能正常工作。這種情況一般不會持續太久，電網波動過后設備即可通常運行。①來自電網的負向波動。②功率單元輸入電源缺相。輸入電源缺相包括：三相交流輸入側兩相或者以上熔斷器可能熔斷，變壓器二次側至功率單元輸入側接線螺栓松動或者功率單元三相進線松動等。31③欠電壓檢測電路出現異常。④率單元三相整流橋的某相斷路。⑤移相整流變壓器二次側短路。328．3．3欠電壓故降的處理方法根據以上針對高壓變頻器欠電壓帶來的危害及產生的原因，可以從以下幾個方面來處理欠電壓故障。

1．增大供電變壓器容量，改善電網質量在實際工況下如果同一供電母線下，變頻器周圍頻繁有大容量用電設備啟動，應盡量增加供電變壓器容量，減小電壓跌落幅度；如果啟停數不是很頻繁，可以選用具有來電自啟動功能的變頻器。這種變頻器，當電網劇烈波動時停機，電網電壓恢復正常后，自動識別或者查找電動機轉速，更新開始運行；負載沒有停機．對生產的影響很小。332．檢測變壓器至功率單元的連接以及功率單元的整流橋當用萬用表確認變壓器二次側至功率單元輸入側的電纜連接可靠、變壓器外觀未出現異常時，應對功率單元的整流橋進行檢測。34

具體的檢測方法，以HARSVERT-A系列功率單元為例說明。圖8-1所示為功率單元的電路原理圖。首先找到變頻器內部直流電源的正極V+及負極V-，將模擬萬用表調到R×10擋，數字萬用表調到二極管擋，紅表筆接到V+上，黑表筆分別接到R、S、T上，用模擬萬用表時應該有十幾歐的阻值，用數字萬用表時應該顯示0.3-0.5的數值。相反，將黑表筆接到V+上，紅表筆依次接到R、S、T大，應該有一接近于無窮大的阻值。將紅表筆接到V-上，重復以上步驟，睹應得到相同的結果，用以上的方法基本能判定整流橋的好壞。3536這里需要著重強調的一點是；當需要打開變頻器柜門前一定要確認高壓斷電時間已超過15min，因為高壓變頻器運行時，功率單元直流回路電壓已達到1000V左右。且平波所用電解電容數量較多，等效容量較大，因此存儲了大量的電能；變頻器斷電后需等待功率單元中的均壓電屯阻將電容上的電能泄放到安全范圍后（放電持續時間在15min以上）才可以對功率單元進行檢測。373．增強欠電壓檢測電路的可靠性欠電壓檢測的原理與過電壓檢測相同，需要關注的事項基本上也相同。不過需要關注的是欠電壓檢測電路在軟件方面的抗干擾性很強，因為欠電壓故障的實時性要求不高，一般很少因干擾造成誤報欠電壓故障。383．增強欠電壓檢測電路的可靠性欠電壓檢測的原理與過電壓檢測相同，需要關注的事項基本上也相同。不過需要關注的是欠電壓檢測電路在軟件方面的抗干擾性很強，因為欠電壓故障的實時性要求不高，一般很少因干擾造成誤報欠電壓故障。一般能引起變頻器出現缺相故障的原因主要有以下幾個方面：39①高壓輸入開關掉閘，或者電網發生故障；②功率單元三相進線的熔斷；③移相整流變壓器二次側短路；④整流變壓器三相進線螺栓松動，或者整流變壓器與功率單元的連接線路出現故障；⑤缺相檢測保護電路異常，在這種情況下，更換相應的撿測電路即可。408．5過熱故障高壓變頻器運行系統額定負載運行的效率一般都在96%左右，其余的4％的功耗主要是以熱能的形式散失在變頻器中了；如果變頻器內部的熱量不及時散出，必然導致移相變壓器在高溫下運行；功率單元的IGBT、整流橋等功率器件和電解電容等也會在超出安全工作溫度下運行。長此以往變頻器的壽命會大大降低，嚴重時會直接導致元器件的損壞，因此需要設置過熱保護，在高壓變頻器中主要有變壓器過熱保護、功率單元過熱保護電路。41

移相整流變壓器一般分輕度過熱(作用于報警)和嚴重過熱(作用于跳閘)保護。過熱保護一般會有以下幾方面原因：①變壓器變二次側接線絕緣破損、短路；②變壓器長時間過載運行；③現場環境溫度過高；④變壓器的冷卻風機不正常，風路不通暢；⑤溫度控制器功能不完善，過熱保護參數設定不合理，或參數被非法復位或修改等。42功率單元過熱故障保護主要是功率器件在一定電流下運行時。器件基板的濕度達到規定的溫度時而采取的一種保護措施。功率器件如整流橋、IGBT等在移相整流變壓器該子時本身也要消耗功率，其耗散功率主要包括通態損耗和開關損耗，其結果使基板溫度tC、和半導體結溫tj上升。圖8-2所示為IGBTY耗散功率P與模塊基板溫度tC的關系曲線。圖8-3所示的為IGBT集電極電流Ic與模塊基板的溫度tC的關系曲線?？梢钥闯鲭S著IGBT基板溫度tC的上升，IGBT允許的耗散功率和集電極電流急劇下降，因此必須控制其最高基板溫度tC。一般，基板溫度控制在低于80℃，這樣，半導體結溫tj可控制在125℃以內，否則會造成管子的過熱燒毀。為了保證基板溫度，使IGBT穩定可靠工作，必須采取適當的散熱措施，并增加IGBT過熱檢測保護電路。IGBT過熱檢測元器件可以采用溫度繼電器或熱敏電阻。4344

一般能引起功率單元過熱故障的原因主要有以下幾個方面：①環境溫度過高，散熱效果較差，變頻器內部溫度較高；②測溫元件連接線斷開或元件出現故障；③功率單元柜頂風機不良；④進風口或出風口不通暢，通風通道阻塞，或者濾網堵塞。458.6IGBT,SCR驅動故障—功率器件的保護和

故障分析IGBT,SCR是高壓變頻器中最關鍵的功率器件，它是MOSFET與雙極晶體管的復合器件。它既有MOSFET易驅動的特點，又具有功率晶體管電壓、電流容量大等優點。其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十千赫頻率范圍內，故在較高頻率的大、中功率應用中占據了主導地位。IGBT,SCR作為一種大功率的復合器件，存在著過流時可能發生鎖定現象而造成損壞的問題。為了提高系統的可靠性，采取了一些措施來防止IGBT因過流而損害。46IGBT的過流保護電路可分為兩類：一類低倍數的（1.2～1.5倍）的過載保護，一類是高倍數（可達8～10倍）的短路保護。對于過載保護不必快速響應，可采用集中式保護，即檢測輸出端或直流環節的總電流，當此電流超過設定值后比較器翻轉，封鎖所有IGBT驅動器的輸入脈沖，使輸出電流降為零。這種過載電流保護電路，一旦動作后，要通過復位才能恢復正常工作。47IGBT能承受很短時間的短路電流，一般在10μs左右。短路時，IGBT的導通壓降VCE會上升，通常IGBT過流保護裝置是通過檢測IGBT,SCR導通時的管壓降動作的，如圖8-4所示。當IGBT正常導通時其飽和壓降很低，當IGBT過流時管壓降VCE會隨著短路電流的增加而增大，增大到一定值時，IGBT驅動保護電路的比較器翻轉，封鎖IGBT驅動信號，同時送給CPU處理器故障信號，以達到保護作用。通常引起變頻器驅動故障的原因有以下幾種：48IGBT能承受很短時間的短路電流，一般在10μs左右。短路時，IGBT的導通壓降VCE會上升，通常IGBT過流保護裝置是通過檢測IGBT導通時的管壓降動作的，如圖8-4所示。49

當IGBT正常導通時其飽和壓降很低，當IGBT過流時管壓降VCE會隨著短路電流的增加而增大，增大到一定值時，IGBT驅動保護電路的比較器翻轉，封鎖IGBT,SCR驅動信號，同時送給CPU處理器故障信號，以達到保護作用。通常引起變頻器驅動故障的原因有以下幾種：①變頻器輸出短路；②功率單元內IGBT,SCR被擊穿；③驅動檢測電路損壞；④檢測電路被干擾。50

一般，變頻器出現驅動故障以后，在高壓未掉電的情況下，切不可輕易復位變頻器后重新啟動，這樣容易造成變頻器的二次損壞。正確的處理辦法是根據監控界面的故障定位找到對應的模塊，拆開檢查IGBT,SCR是否損壞。判斷的方法是：找到功率單元內部直流母線的正極V+及負極V-，將數字萬用表的黑表筆接到V+上，紅表筆分別接到U、V上，用二極管擋，應該顯示0.4左右的數值，反向則應該顯示無窮大；將紅表筆接到V-上，重復以上步驟，應得到相同的結果，否則可判斷IGBT已損壞需要更換。51

在IGBT逆變模塊損壞的情況下，驅動電路大都不可能完好無損，切不可換上好的快熔或者IGBT逆變模塊，這樣很容易造成剛換上的好器件再次損壞。這個時候應該著重檢查一下驅動電路上是否有打火的印記，如果有則驅動板已經損壞，如果目測沒有問題，則應該送回廠家檢測，確認正常后可以使用。在現場，一般情況下，更換新的驅動板是比較穩妥的辦法。528.7變壓器故障

多繞組干式移相整流變壓器是多級串聯式高壓變頻器中重要的配套器件之一，它采用H級非包封干式變壓器技術，其主體絕緣采用Nomex絕緣系統，在高溫下，它的電氣和機械性能都十分穩定，而且阻燃和防潮性能很好。變頻器的每個功率單元各自通過多繞組移相整流變壓器的一個二次繞組供電，這種多繞組隔離變壓器的二次繞組互相存在一個相位差，實現了多重化，由此消除了各單元產生的諧波對電網的污染。53

在實際運行中，一般能引起變壓器故障的原因主要有以下幾個方面：

①電引起的過電壓、補償電容或者前級高壓開關在合閘或斷開時形成的操作過電壓引起變壓器一次高壓繞組對鐵芯放電等；

②壓器二次側接線絕緣不好甚至短路；

③壓器二次繞組引出線與接線螺栓之間松動；④壓器運行時溫度過高。54

根據上述變壓器發生故障的原因分析，可用下面的方式處理變壓器故障。

1.在變壓器輸入側增加吸收裝置抑制過電壓對于變壓器輸入側有沖擊過電壓，雷電引起的過電壓、補償電容在合閘或斷開時形成的過電壓可能發生的情況下，可以采用在輸入側并聯浪涌吸收裝置或串聯電抗器等方法加以解決。同時可以考慮在高壓繞組裸露部分（含接線柱）與鐵芯間增加絕緣擋板消除接線柱與鐵芯之間放電的可能。55

2.合理分布二次繞組接線柱的位置及增加接線螺栓之間的距離多繞組變壓器二次側按照變頻器的輸出電壓等級3kV、6kV、10kV，移相組數有12、15、21、24、27、30，形式各不相同，結構各有差異。隨著移相組數的增多，二次側接線螺栓也隨之增多，因此外露的接線螺栓之間的距離及布線的合理性變得尤為重要。563.加強二次繞組接線的強度保證繞組引出線的焊接工藝，保證接線柱的接觸強度，以增加牢靠性。4.降低變壓器運行過程中的溫升不同功率等級的變頻器在設計上都能保證在滿載運行時變壓器不會超溫。由于多繞組變電器有極好的耐熱性能，可在180℃下具有短時運行能力?，F場運行中當出現變壓器超溫報警時，應檢查變壓器是否過載運行，環境溫度是否過高，變壓器的冷卻風機運行是否異常，風格是否通暢，溫度控制器功能是否完好，溫度控制器過熱報警參數設置是否合理，參數是否被非法復位或者修改等。578.8控制器故障高壓變頻器主控制器的核心是由高速單片機[或數字信號處理器（DSP）]和人機界面、光纖通信接口組成的。人機界面使操作方便、可靠，工業標準接口可以實現遠程監控和網絡化控制。控制器一般還包括一臺內置的PLC，用于柜體內開關信號的邏輯處理，以及與現場各種操作信號和狀態信號的協調，增強系統的靈活性。變頻器控制器故障主要是各種硬件與軟件方面的故障。一般產生控制器故障的原因比較復雜且多樣化，根據現場運行反饋主要表現在以下一些方面。58

①光纖通信電路異常，不能對功率單元進行有效監控，變頻器可以自動檢測此類異常；

②主控板、人機界面、PLC通信出現異常；③現場給定信號或者變頻器到用戶操作臺的指示信號丟失；現場信號夾雜干擾，影響變頻器的正常工作；④各種硬件的故障；⑤軟件的一些缺陷，廠家應能根據用戶現場的變化、出現的一些特殊工況和問題，隨時升級軟件，保證變頻器正常運行。598.9風機故障一般情況下，當變頻器滿負荷工作時，其總損耗（轉變為熱量）約為系統額定功率的4%，比如1000kW變頻器滿負荷工作時，損耗約為40kW。如此大的熱量要全部依靠變頻器的散熱風機排出，一旦風機出現故障，將會使變壓器和功率器件的溫度迅速升高，嚴重影響變頻器的正常運行。60

目前，散熱風機逐漸呈現出體積小、長壽命、低噪聲、低功耗、大風量、高防護的特點。一些國際知名的企業生產的風機，可靠性已經非常高了。

高壓變頻器正常工作時，熱源主要來自于隔離變壓器、功率單元，因此散熱風機應安裝在變壓器柜和功率柜，有時變壓器底部還有變壓器自帶的小型散熱風機。一般來說，變頻器所配置的風機比較可靠，出現的故障比較少。以下列舉一些常見的風機故障：61

三相風機電源缺相，導致長時間過流運行；

風機輸入電源相序顛倒，風機反轉；

風機因灰塵過多卡住；

風機開關損壞，啟動電容、風量繼電器及風管等附件損壞；風機機械故障。62

在日常的維護和檢測過程中經常檢測風機的電源、風機的轉向，清理風機內沉積的灰塵，特別是在環境比較惡劣（高溫、高濕、煤礦、油田、水泥、煤炭等多粉塵行業，海上平臺）的地方，采取相應的防塵、防潮、防鹽霧措施，都會大大減少風機的故障率。638.10其他故障在高壓變頻器中還有一些其他常見的故障，如過電流故障、過載故障、參數設置故障。648.10.1過電流故障變頻器中的過電流保護是指帶有突變性質的、電流的瞬時值超過了過電流保護值（約額定電流峰值的200%），變頻器顯示過電流故障。由于逆變器件的過載能力較差，所以變頻器的過電流保護是至關重要的一環。變頻器的過電流跳閘又分正常運行過程中的過電流跳閘和加、減速過程中的跳閘等情況。658.10.1.1正常運行過程中的過電流跳閘正常運行過程中過電流跳閘可能的原因如下。1.變頻器短路造成由于變頻器輸出短路造成過電流跳閘，發生短路后會有如下特點：①第一次跳閘有可能在運行過程中發生，如復位后再啟動，則往往一升速就跳閘。②具有很大的沖擊電流，但大多數變頻器已經能夠進行保護跳閘而不會損壞。由于保護跳閘十分迅速，難以觀察其電流的大小。66

針對因短路而造成的過電流其具體處理方式如下：要仔細檢查變頻器內部和輸出電纜、電動機的狀態，看有無異常，最好能發現故障點。如果目測無法發現故障點，則應將變頻器與電動機的連接線斷開，用絕緣表檢查電動機和電纜的絕緣是否正常，用盤車的方法檢查電動機是否正常。如果電動機和電纜都正常，這時可以啟動變頻器空轉，看看變頻器的輸出波形是否正常，根據變頻器的狀態更換相應的故障電路。672.輕載過電流負載很輕，卻又過電流跳閘，這是變頻調速所特有的現象。在V/F控制模式下，存在著一個十分突出的問題，就是在運行過程中，電動機磁路系統的不穩定。其基本原因是低頻運行時，為了能帶動較重的負載，常常需要進行轉矩補償（即提高U/f比，也叫轉矩提升），導致電動機磁路的飽和程度隨負載的輕重而變化。這種由電動機磁路飽和引起的過電流跳閘，主要發現在低頻、輕載的情況下。解決方法是反復調整U/f比。683.重載過電流①故障現象。有些生產機械在運行過程中負載發生突變，如負荷突然加重，甚至“卡住”，電動機的轉速因帶不動負載而大幅下降，電流急劇增加，過載保護電路來不及動作，導致過電流跳閘。69②解決方法。

首先，了解機械本身是否有故障，如果有故障，則修理機器。

其次，如果這種過載屬于生產過程中經?？赡艹霈F的現象，則可以考慮增大變頻器的容量，或者選用帶有矢量控制性能的變頻器。這種變頻器用快速的運算限制電動機的轉矩輸出，從而限制了輸出電流。通俗的理解，就是變頻器的輸出頻率永遠跟隨電動機的轉速，讓電動機不過電流。708.10.1.2加（減）速中的過電流當負載的慣性較大，而加速時間或減速時間又設定得太短時，也會引起過電流。在升速過程中，變頻器工作頻率上升太快，電動機的同步轉速迅速上升，而電動機轉子的轉速因負載慣性較大而跟不上去，結果是升速電流太大；在降速過程中，降速時間太短，同步轉速迅速下降，而電動機轉子因負載的慣性大，仍維持較高的轉速，這樣同樣可以使轉子繞組切割磁力線的速度太快而產生過電流。這種原因引起的過電流故障，可采取的防治措施如下。711.延長加（減）速時間首先了解根據生產工藝要求是否允許延長升速或降速時間。如允許，則可延長加（減）速時間。2.準確預置加（減）速自處理（防失速）功能變頻器對于升、降速過程中的過電流，設置了自處理（防失速）功能。當加（減）電流超過預置的上限電流時，將暫停加（減）速，待電流降至設定值以下時，再繼續加（減）速。728.10.2過載故障電動機能夠旋轉，但運行電流超過了額定值，稱為過載。過載的基本特征是電流雖然超過了額定值，但超過的幅度不大，一般也不會形成較大的沖擊電流。輸出電流超過反時限特性過載電流保護值，保護電路即動作。731.過載的原因過載的原因主要有以下三種。①機械負荷過重。負荷過重的主要特征是電動機發熱。監控界面上的運行電流超過額定電流。主要原因是變頻器負載太大，加（減）速時間設定太短；運行周期時間設置不合理；U/f特性的電壓太高；變頻器功率太小。②三相電壓不平衡，引起某相的運行電流過大，導致過載跳閘。其特點是電動機發熱，從顯示屏上讀取運行電流值時不一定能發現（因顯示屏只顯示一相電流，或輸出三相電流的平均值）。74

③誤動作。變頻器內部的電流檢測部分發生故障，檢測出的電流信號偏大，導致跳閘。2.過載后的檢查方法①檢查電動機是否發熱。如果電動機的溫升不高，則首先應檢查負載的大小，加（減）速時間、運行周期時間設置是否合理，檢查變頻器的過載保護功能預置得是否合理。如變頻器尚有余量，則應放寬過載保護功能的預置值；如變頻器的允許電流已經沒有余量，不能再放寬，且根據生產工藝，所出現的過載屬于正常過載，則說明變頻器的選擇不當，應加大變頻器的容量，更換變頻器。

75這是因為，電動機在拖動變動負載或斷續負載時，只要溫升不超過額定值，是允許短時間（幾分鐘，甚或幾十分鐘）過載的，而變頻器則不允許。如果電動機的溫升過高，而所出現的過載又屬于正常過載，則說明是電動機的負荷過重。這時，首先應考慮能否適當加大傳動比，以減輕電動機軸上的負荷。如能夠加大，則加大傳動比；如果傳動比無法加大，則應加大電動機的容量。76

②檢查電動機側三相電壓是否平衡。若電動機側的三相電壓不平衡，則應再檢查變頻器輸出端的三相電壓是否平衡，如不平衡，問題在變頻器內部，應檢查變頻器的功率單元；如變頻器輸出端的電壓平衡，則問題出現在從變頻器到電動機之間的線路上，應檢查所有接線端的螺釘是否都已緊固，如果在變頻器到電動機之間有接觸器或其他電氣設備，則還應檢查有關電氣設備的接線端是否都已緊固，以及觸點的接觸狀況是否良好等。77

如果電動機側三相電壓平衡，則應了解跳閘時的工作頻率；如工作頻率較低，又未用矢量控制（或無矢量控制），則首先降低U/f比，如降低后仍能帶動負載，則說明原來預置的U/f比過高，勵磁電流的峰值偏大，可通過降低U/f比來減小電流；如果降低后帶不動負載了，則應考慮加大變頻器的容量；如果變頻器具有矢量控制功能，則應采用矢量控制方式。78

③檢查是否誤動作。經過以上兩項檢查，均未找到原因時，應檢查是不是誤動作，判斷的方法是在輕載或空載的情況下，用電流表測量變頻器的輸出電流，將測量值與顯示屏上顯示的運行電流值進行比較，如果顯示屏顯示的電流讀數比實際測量的電流大很多，則說明變頻器內部的電流測量部分誤差較大，“過載”跳閘有可能是誤動作。798.10.3參數設置不正確的故障高壓變頻器在使用中，是否能滿足傳動系統的要求，其參數的設置也非常重要，如果參數設置不正確，會導致高壓變頻器不能正常工作。1.參數設置高壓變頻器一般在出廠時，廠家會對每一個參數都設一個默認值，這些參數叫做工廠值。在這些參數值下，用戶能進行基本的操作運行，但基本的操作并不能滿足大多數傳動系統的要求。所以，用戶在正確使用高壓變頻器之前，要對變頻器設置參數，可從以下幾個方面進行。

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①確認電動機參數。高壓變頻器電動機參數包括功率、電流、電壓、轉速、最大頻率，這些參數可以從電動機銘牌中直接得到。

②高壓變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉矩控制、PID控制或其他方式。設定控制方式后，一般要根據控制精度，進行靜態或動態辨識。③設定變頻器的運行控制方式。一般變頻器在出廠時設定從監控界面啟動，用戶可以根據實際情況選擇運行控制方式，可以選用監控界面、上位機、遠程給定等幾種運行控制方式。81

④給定信號的選擇。一般高壓變頻器的速度給定也可以有多種方式：界面給定、上位機給定、模擬量（外部電壓或電流給定）、現場總線通信給定等。當然，對于變頻器的速度給定也可以是這幾種方式的一種或幾種。822.參數設置類故障的處理一旦發生了參數設置的錯誤，變頻器可能不能正常運行。發生故障時，應該根據產品說明書詳細檢查參數的設置情況。如果還是發現不了問題，最好是能夠把所有參數恢復出廠值，然后重新設置。83第9章高壓變頻器的日常檢查及維護84

隨著人們對高壓電頻器的逐步了解以及對節能降耗要求的日益提高，高壓變頻器的應用越來越廣泛。高壓變頻器一般用于驅動大功率的電動機，電動機的負載均為現場工藝中的關鍵設備，如果因為高壓變頻器的原因導致電動機的停轉，將會造成巨大的損失。因此，如果保證高壓變頻器的長期穩定運行，成為用戶和廠家普遍關心的一個問題。而高壓變頻器的可靠性除了與自身的制造、設計工藝有很大關系外，現場的維護和管理也是決定設備長期穩定運行的重要因素。為了達到合理有效地充分利用現有條件，保證設備的穩定運行的目的，人們對維護和管理均提出了更高的要求。859.1高壓變頻器穩定運行對環境方面的要求高壓變頻器運行環境的要求主要包括電氣環境、溫度、濕度、防塵、防止異物（小動物）進入等方面。9.1.1電氣環境要求電氣環境的要求主要是指防靜電要求和防電磁干擾、接地等。861.防靜電要求高壓變頻器內部電路采用大量的半導體MOS器件，這類器件對靜電的敏感范圍為25～1000V，而靜電產生的靜電電壓往往高達數千伏甚至上萬伏，足以擊穿各種類型的半導體器件。尤其是由于IGBT是功率MOSFET和PNP雙極晶體管的復合體，特別是其柵極為MOS結構，對于靜電壓是十分敏感的：印制電路板上有許多元器件對靜電也很敏感，接觸或維護這些元器件必須遵從相關靜電放電的說明。87

對變頻器現場進行更換或測量作業時必須注意以下事項。

①接觸變頻器印制電路板或更換功率器件時，必須正確戴好接地防靜電手環，該手環必須通過1MΩ電阻接地。②在需要用手接觸IGBT前，應先將人體上的靜電放電后再進行操作，并盡量不要接觸模塊的驅動端子部分，必須接觸時要保證此時人體上所帶的靜電已全部放掉。③需要進行IGBT驅動線的焊接作業時，為了防止靜電可能損壞IGBT，需要使用帶接地端的電烙鐵。88

④靜電可通過接觸接地的導電體如金屬片加以消除。

⑤靜電敏感器件在運輸時必須使用防靜電袋存放。

⑥手持印制電路板時，總是握住邊緣部分。

⑦不要使印制電路板在任何表面（桌面或工作臺面）上滑動。如可能，在具有導電表面（通過1MΩ電阻接地）的工作臺上進行印制電路板的維護工作。如沒有合適的導電工作臺，可用干凈的鋼板或鋁板代替。⑧避免使用塑料、苯乙烯等非導電材料。因為它們均能產生大量的靜電而且不容易消除。892.防電磁干擾①電磁干擾對高壓變頻器的硬件和軟件都有可能造成損害，高壓變頻器本身產生的電磁輻射也會對臨近的電子設備產生影響。因此，設備在安裝時，必須做好變頻器的接地工作，以免電子設備之間相互產生干擾。②高壓變頻器的控制線最好與動力線交叉通過，并盡量避免長距離靠近并行走線。③輸入和輸出電纜必須分開配線，防止絕緣損壞造成危險。④現場到變頻裝置的信號線，應該與強電電線分開布線，信號線采用屏蔽線，屏蔽線的一端可靠接地。⑤為調速裝置埋設專用控制接地極，要求接地電阻不大于4Ω。903.接地及防雷接地是確保電氣設備正常工作和安全防護的重要措施。所有柜體應牢固安裝于基座之上，并和廠房大地可靠連接。變壓器屏蔽層及接地端子PE也應接至廠房大地（這一點尤其重要，曾經發生變壓器接地不良而導致燒毀的案例）。各柜體之間應相互連接成為一個整體。要求變頻器室及上級配電系統有良好的防雷措施。變頻器控制電源線不應在室外架空走線，避免遭雷擊而損壞。919.1.2溫度要求電力電子設備對環境的溫度有著較高的要求，變頻器的可靠性在很大程度上取決于溫度。1.溫度對可靠性的影響現場溫度偏高，易使機器散熱不暢，使元器件的工作參數產生漂移，影響電路的穩定性和可靠性，嚴重時還可造成元器件的擊穿損壞；溫度過低，將造成控制器、人機界面等部件不能夠啟動，影響設備的正常運行。圖9-1所示為電子設備發生故障的規律。從圖上可以看出，現場的環境溫度越高，設備的故障率越高。922.溫度對壽命的影響周圍溫度升高10℃，變頻器壽命減半（溫度降低10℃，壽命增倍），這一規律稱為Arrhenius定律（也稱熱壽命方程），如圖9-2所示。變頻器啟動時，要求環境溫度大于0℃，最高環境溫度40℃，溫度變化應不大于5℃/h。如果環境溫度超過允許值，用戶應考慮為其配備相應的通風散熱裝置。一般情況下，將調速裝置周圍的環境溫度控制在25℃左右是最好的。93949.1.3濕度要求濕度對高壓變頻器的影響也很大。空氣潮濕，易引起設備的金屬部件和插接件管部件產生銹蝕，并引起電路板、插接件和布線的絕緣降低，嚴重時不可造成電路短路；空氣太干燥又容易引起靜電效應，威脅高壓變頻器的安全。為了保持變頻器環境的相對濕度符合標準，可視現場的具體情況配置加濕器或抽濕機。一般說來，變頻器環境濕度要求小于95%（20℃），

95相對濕度的變化率每小時不超過5%；同時避免結露，相對濕度保持在40%～60%范圍內較為適宜。在梅雨季節，對于長時間不用的高壓變頻器也一定要定時通電工作一段時間，讓變頻器工作產生的熱量將機內的潮氣驅散出去。如果運行不允許，則至少應讓變頻器的通風裝置工作一段時間。969.1.4防塵要求在灰塵比較大的環境中工作，由于印制電路板會吸附灰塵，而灰塵的沉積會影響電子元器件的熱量散發，這將導致元器件溫度上升，進而出現熱穩定性下降甚至產生漏電，嚴重時導致燒毀。另外，灰塵也會吸收水分，腐蝕變頻器內部的電子線路，造成一些莫名其妙的短路問題。所以灰塵體積雖小，但對變頻器的危害不可低估。防止灰塵最有效的辦法就是將變頻器安裝在干凈清潔的環境中，并且每日清掃環境。對于長期運行但無法經常清潔的設備，定期專門對設備做一次清潔是很有必要的。979.1.5防止鼠害及異物進入變頻器高壓變頻器屬于高壓電氣設備，需要根據變頻器使用場所的不同對變頻器的防護等級進行選擇，為防止鼠害、異物等進入應作防護選擇。常見IP10、IP20、IP30、IP40等級分別能防止Φ50、Φ12、Φ2.5、Φ1固體物進入。在特殊的工況下，還需要考慮垂直滴水對設備的影響。設備安裝完畢后，要求對電纜進線孔使用防火泥進行封堵。設備運行中，不允許長時間打開柜門。989.2維護與檢查需要注意的事項①高壓變頻器屬于高壓產品，柜內有3kV、6kV、10kV的危險電壓。②用戶在設備安裝和投入運行前，務必認真閱讀和理解使用手冊，嚴格遵守操作規程。③務必注意人身安全和設備安全。④操作人員必須熟悉變頻器的基本原理、功能特點、指標等，具有變頻器的運行經驗，熟悉設備的結構和操作方法及其危險，無關人員不得隨意操作變頻器。任何維護和檢修工作應嚴格按照操作規程進行。⑤注意高壓危險，還要注意等功率單元中的電容器充分放電后，再進行作業。在檢修時，一定要將高壓切斷并待所有單元的紅色指示燈安全熄滅才能更換或測量。99⑥確認無發熱元器件和不帶電之前，千萬不要觸摸柜內任何部位。⑦不要使高壓電源誤接到變頻器的輸出端，否則會使變頻器內部器件發生爆炸。⑧不要用高壓絕緣電阻表測量變頻器的輸出絕緣，否則可能會使功率單元中的開關器件受損。⑨變壓器進行耐壓試驗時，需要將所有功率單元同變頻器斷開，并且將溫控儀同測溫探頭斷開。100⑩一般情況下，變頻器的控制電源和高壓電源是分開的。變頻器已經帶高壓是千萬不要斷開控制電源，以免發生危險。11不要在柜門打開時運行變壓器。唯一的例外是控制柜，它的電壓很低。12在安裝及運行中，應防止異物落入變壓器內。1019.3日常檢查的項目①電動機是否像預期的那樣運行。②安裝環境是否異常，經常檢查室內溫度、通風情況，注意室內溫度不要超過40℃。夏季環境溫度較高時，應加強變頻器安裝場地的通風，保證變頻器有良好的通風散熱條件。③值班人員或維護人員要定期對變壓器進行巡視、檢查，記錄變壓器繞組的溫度值。④冷卻系統是否異常，主要觀察散熱風機是否正常轉動，界面有無報警提示，環境的冷卻裝置是否工作正常。102⑤對于柜內關鍵的保護元器件要定期檢查校核，例如電磁鎖等。⑥室內保護清潔衛生。⑦經常檢查變頻器是否有異常聲響、異味，柜體是否發熱，是否存在異常振動，是否出現異常過熱、變色。⑧在運行中要注意觀察變頻器輸入/輸出電壓、電流的情況是否在正常范圍內。⑨發生跳閘時，要記錄下故障情況，查明原因后方可再次送電。103⑩半個月左右清理一次柜門防塵濾網的灰塵，保證冷卻風路的通暢。如果環境灰塵污染嚴重，定期清理的時間還應縮短。經常用一張A4紙檢查變壓器柜、功率柜進風口風量（A4紙應能被過濾網牢牢吸?。?，如有問題及時排除（更換或清洗過濾網，或檢查柜頂風扇是否有問題）。11特別注意進風口不要有蒸氣、雨雪吸進，否則會嚴重損壞變頻器。出風口也要采取措施防止雨雪倒灌。12建議變頻器投入運行前一個月內，將所有主回路的連接電纜緊固一遍：以后每半年定期緊固一遍（包括控制線），并用吸塵器將柜內灰塵清除干凈。高壓瓷絕緣子、絕緣子、電壓互感器、避雷器等高壓設備也需定期清灰。10413建議兩次合分高壓電源的時間間隔在30min以上，以減少對變壓器的沖周。14如果變頻器長期停機，半年左右應通高壓電一次，持續最少1h，這樣做的目的是對電解電容進行激活，以防電解電容發生漏電增加、耐壓降低的劣化現象（注意：備用模塊中的電解電容需定期激活）。1059.4定期檢驗的項目為了使高壓變頻器有一個良好的運行工況和使用環境，排除故障隱患，保證其持續長久的安全運行，杜絕各類不必要故障的發生，需要對高壓變頻器進行定期檢查。檢驗內容如表9-1所示。表9-1變頻器例行檢查匯總表106檢查位置檢查項目檢查事項周

期檢查方法判定基準使用儀器日常定期1年2年3年全部周圍環境周圍溫度、濕度、塵埃等●利用觀察周圍溫度-10～+40℃，不凍結；周圍濕度90%以下，無凝露溫度計、濕度計107全部裝置是否有異常振動、異常聲音●利用觀察和聽覺沒有異常主電源電壓主回路電壓是否正?！裼^察變頻器界面顯示的輸入電壓額定電壓±10%控制電源電壓控制電源電壓是否正?！駵y量變頻器端子控制電源接線點AC220（1±10%）V108人機界面界面顯示信息是否異?！窭糜^察界面顯示的各項數據應該在正常范圍內濾網檢查濾網是否堵塞●利用觀察用一張A4紙檢查變壓器柜、功率柜進風口風量，A4紙應能被過濾網牢牢吸住109主回路全部①絕緣電阻表檢查（變壓器絕緣情況）；②緊固部分是否松脫；③各零件是否有過熱的跡象；④清掃●●●●●●●●●●●●①變壓器線圈對地絕緣電阻值應處于正常范圍內；②加強緊固件；③用眼觀察①大于100MΩ；②～③利用觀察DC2500V級絕緣電阻表110連接導體、導線①導體是否傾斜；②導線外層是否破損●●●●●●①～②利用觀察①～②沒有異常端子排是否損傷●●●用眼觀察沒有異常濾波電容器①是否泄漏液體；②是否膨脹；③測定靜電容●●●●●●●●①～②利用觀察；③用容量測定器測量①～②沒有異常；③定額容量的85%以上容量計111繼電器①動作時是否有“Be，Be”聲音；②觸點是否粗糙、斷裂●●●●●●①用耳聽；②用眼觀察①沒有異常；②沒有異常112控制回路保護回路動作檢查①變頻器運行時，各相間輸出電壓是否均衡；②變頻器與上級高壓開關的連鎖是否正常，顯示、保護回路是否正?！瘛瘼贉y量變頻器輸出端子U、V、W相間電壓；②將變頻器上級開關打到模擬運行位置，進行試驗①測量控制柜端子上的測點，相間電壓誤差應在10V以內；②變頻器“合閘允許”給出后，高壓開關才能夠合閘，“高壓急切”給出后，高壓開關要立即分斷萬用表113冷卻系統冷卻風機①是否有異常振動、異常聲音；②連接部件是否有松脫●●●●①在不通電時間手撥動旋轉；②加強固定①平滑地旋轉；②沒有異常114顯示顯示①人機界面的顯示是否正常；②清掃●●用碎棉紗清掃，注意不要使用有機溶機進行清潔確認其能正常顯示115儀表指示值是否正?！翊_認盤面儀表的指示值滿足規定值電壓表、電流表等電動機全部①是否有異常振動、異常聲音；②是否有異味●●聽覺、身體感覺，用眼觀察；②由于過熱、損傷產生的異味①～②沒有異常116絕緣電阻絕緣電阻表檢查（全部端子與接地端子間）●拆下U、V、W相的連接線，包括電動機接線在內應在5MΩ以上2500V絕緣電阻表1179.5高壓變頻器預防性維護與更換很多人認為電力電子產品不需要特定的維護。但是根據北京利德華福電氣技術有限公司多年的運行維護經驗，經過數年后，設備的故障率是逐年上升的，這個周期一般為5～10年；故障的原因主要是部件的老化，但由于運行條件不良（例如較高的環境溫度、濕度、污垢或重載運行），逐年累積的故障也呈上升趨勢。因此，建議用戶在設備投運一段周期后（3年以上），對于可能發生的故障的部件要進行預防性維護和更換（類似轎車的定期保養與更換），以避免意外停機的發生。118對高壓變頻器實施預防性維護與更換，可以帶來如下好處；增加變頻器的可靠性，優化維護成本和使維修費用最小化，延長變頻器的使用壽命，減少意外停機帶來的損失。建議除固定維護外，還要進行年度性的預防性維護，以確保變頻器處于其整個壽命過程中的最優狀態。1191.預防性維護常規的預防性維護項目如下：①高壓變頻器電氣部分的可視檢查及它的周圍環境情況，對連接線的檢測，及時糾正不良情況；②通信電纜和光纖的檢測；③風機和冷卻系統的功能檢測；④對高壓變頻器進行例行維護、清潔；⑤緊急停止電路的檢測；120⑥防止意外啟動電路的檢測（與高壓開關柜的閉鎖電路）；⑦故障進行記錄的檢測；⑧參數的檢測和備份；⑨高壓變頻器在正常條件下的功能測試；⑩帶電情況下的基本測量；11高壓變頻器備件庫存檢查；12備件模塊電容器的激活；13軟件的升級與備份。121設備運行年份01234567891011121314151617181920開始使用S2.預防性維護與更換預防性維護與更換的計劃如表9-2所示。表9-2預防性維護與更換計劃122|濾網RRRRRRRRRRRRRRRRRRR冷卻風機TRTTRTTRTTRTTRTTRTT123器件老化UPS（不間斷電源）TRTRTRTRTRTRTRTRTRTR電解電容TTTTTRTTTTTRTTTTTRTT控制電路板TTTTTTTRTTTTTTTRTTTT124輔助供電電源TTRTTRTTRTTRTTRTTRTT接線和設備環境光纖電纜TTTTTRTTTTTRTTTTTTTT電纜連接TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT125D0~D7雙向數據線,用以傳送數據和控制字。

輸入信號,低電平有效。讀控制信號,低電平有效。寫控制信號,低電平有效。126A0、A1為8253的內部計數器和一個控制寄存器的編碼選擇信號,其功能如下:A1A000可選擇計數器001可選擇計數器110可選擇計數器211可選擇控制寄存器

A0、A1與其他控制信號,如共同實現對8253的尋址。127CLK0~2是每個計數器的時鐘輸入端。計數器對此時鐘信號進行計數。CLK最高頻率可達2MHz。

GATE0~2門控信號,即計數器的控制輸入信號,用來控制計數器的工作。

OUT0~2計數器輸出信號,用來產生不同方式工作時的輸出波形。1288253的工作方式8253共有6種工作方式；各方式下的工作狀態不同；輸出的波形也不同；其中比較靈活的是門控信號的作用。由此組成了8253豐富的工作方式、波形1298253內部3個相同的16位計數器，均能以6種方式工作方式0(計數結束產生中斷)計數器對CLK輸入信號進行減法計數,每一個時鐘周期計數器減1設定該方式后，計數器的輸出OUT變低設置裝入計數值時也使輸出OUT變低計數減到0時，輸出OUT變高，該輸出信號可作為中斷請求信號使用130方式0(續)在計數過程中可以改變計數值，若是8位計數，則寫入新值后的下一個脈沖按新值計數；若是16位計數，則在寫入第一個字節后，停止計數，寫入第二個字節后的下一個脈沖按新值計數。在計數過程中，可由GATE信號控制暫停。當GATE＝0時，暫停計數；當GATE＝1時，繼續計數；131方式1(可編程單穩)計數值裝入計數器后,要由門控信號GATE上升沿啟動計數，計數器的OUT輸出低電平計數結束時，計數器的OUT輸出高電平由OUT端得到從GATE上升沿開始，直到計數結束時的負脈沖若要再次獲得所需寬度的負脈沖，可用GATE上升沿重新觸發一次計數器132方式1(續)若在形成單個負脈沖的過程中改變計數值不會影響正在進行的計數。新的計數值只有在前面的負脈沖形成后,又出現GATE上升沿才起作用若在形成單個負脈沖的過程中又出現GATE上升沿，則當前計數停止，后面的計數以新裝入的計數值開始工作，所得到的負脈沖的寬度將包括前面未未計完的部分133方式2(頻率發生器)計數器裝入初值，開始工作后,計數器的輸出OUT將連續輸出一個時鐘周期寬的負脈沖，兩負脈沖之間的時鐘周期數就是計數器裝入的計數初值GATE用做控制信號，當其為低電平時，強迫OUT輸出高電平。當其為高時，分頻繼續進行計數周期應包括負脈沖所占的那一個時鐘周期，即計數減到1時開始送出負脈沖計數過程中，若改變計數值，則不影響當前的計數過程，而在下一次分頻時，采用新的計數值134方式3(方波發生器)這種方式可以從OUT得到對稱的方波輸出。當計數值N為偶數時，則前N/2計數過程中，OUT為高，后N/2計數過程中，OUT為低；當計數值N為奇數時，則前(N+1)/2計數過程中，OUT為高，后(N-1)/2計數過程中，OUT為低；GATE為低電平時，強迫OUT輸出高電平；當GATE為高電平時，OUT輸出對稱方波產生方波過程中，若裝入新的計數值，則方波的下一個電平將反映新計數值所規定的方波寬度135方式4(軟件觸發選通)設置此方式后,輸出OUT立即變為高電平。一旦裝入計數值,計數立即開始。計數結束時，OUT輸出一個寬度為一個時鐘周期的負脈沖，計數開始時刻不受GATE控制GATE為高電平時，計數才進行，GATE為低電平時，禁止計數若在計數過程中裝入新的計數值，計數器從下一個時鐘周期開始以新的計數值進行計數136方式5(硬件觸發選通)設置此方式后,OUT輸出為高電平。GATE的上升沿使計數開始。當計數結束時由輸出端OUT送出一寬度為一個時鐘周期的負脈沖在此方式下,GATE電平的高低不影響計數,計數由GATE的上升沿啟動若在計數結束前,又出現GATE上升沿,則計數從頭開始137

從8253的6種工作方式中可以看到門控信號GATE十分重要,而且對不同的工作方式,其作用不一樣。現將各種方式下,GATE的作用列于表6.4中。138表6.4GATE信號功能表1398253的控制字8253有一個8位的控制字寄存器，其格式如下：

1406.5.48253的尋址及連接

1.尋址

8253占用4個接口地址,地址由、A0、A1來確定。

141當對8253的計數器進行讀操作時,可以讀出計數值,具體實現方法有如下兩種:①使計數器停止計數時,先寫入控制字,規定好RL1和RL0的狀態——也就是規定讀一個字節還是讀兩個字節。②在計數過程中讀計數值。這時讀出當前的計數值并不影響計數器的工作。由于計數值是16位的，而讀取的瞬時值，要分兩次讀取，故讀取計數值之前，要用鎖存命令，將相應通道的計數值鎖存在鎖存器中，然后分兩次讀入，先讀低字節，后讀高字節。當控制字中，D5、D4=00時，控制字的作用是將相應通道的計數值鎖存的命令，鎖存計數值在讀取完成之后，自動解鎖。

1422.連接為了用好8253,讀者必須能熟練地將它連接到系統總線上。圖6.35就是8253與8088系統總線連接的例子。

在圖6.35中,主要解決了8253與8088總線的連接。通過譯碼器,使8253占FF04H~FF07H四個接口地址。假如在連接中采用了部分地址譯碼方式,使A0不參加譯碼,則8253的每一個計數器和控制寄存器分別占用兩個接口地址。143圖6.358253與8088系統總線的連接144圖6.36PC機中8253的連接簡圖1458253的初始化編程

要使用8253，必須首先進行初始化編程，初始化編程包括設置通道控制字和送通道計數初值兩個方面，控制字寫入8253的控制字寄存器，而初始值則寫入相應通道的計數寄存器中。

1468253的初始化編程初始化編程包括如下步驟：(1)寫入通道控制字，規定通道的工作方式(2)寫入計數值，若規定只寫低8位，則高8位自動置0，若規定只寫高8位，則低8位自動置0。若為16位計數值則分兩次寫入，先寫低8位，后寫高8位。

D0：用于確定計數數制，0，二進制；1，BCD碼

147

有兩種初始化順序：①逐個對計數器進行初始化。

圖6.37一個計數器的初始化順序148摘錄該段程序如下:MOVAL,36H;計數器0,雙字節,;方式3,十六進制計數OUT43H,AL;寫入控制寄存器MOVAL,0OUT40H,AL;寫低字節OUT40H,AL;寫高字節

149圖6.38另一種初始化編程順序②先寫所有計數器的方式字,再裝入各計數器的計數值,如圖6.38所示。

150

由于規定工作在方式3,在OUT0輸出端可以獲得對稱方波。下面是對計數器1的初始化程序:MOVAL,54H;計數器1,只寫低字節,方式2,二進制計數

OUT43H,AL;寫入控制寄存器

MOVAL,18;將低字節計數值18寫入計數器1OUT41H,AL151下面是對計數器2的初始化程序:MOVAL,0B6H;選擇計數器2,寫雙字節,方式3,二進制計數

OUT43H,AL;裝入控制寄存器

MOVAX,533HOUT42H,AL;送低字節

MOVAL,AHOUT42H,AL;裝入高字節152

下面我們以圖6.35所示的連接圖為例,寫出8253的初始化程序。請讀者分析此程序的初始化順序以及各計數器的工作方式。

SET8253:MOVDX,0FF07HMOVAL,36HOUTDX,ALMOVAL,71HOUT