變頻器常見故障原因及對策匯總

一、變頻器欠壓故障的原因：

1、電源缺相

原因：當變頻器電源缺相后，三相整流變成二相整流，在帶上負載后，致使整流后的DC電壓偏低，造成欠壓故障。

對策：檢查變頻器電源的空開或接觸器觸點是否接觸良好，觸點電阻是否太大，輸入電壓是否正常等。

2、變頻器內部直流回路的限流電阻或短路限流電阻的晶閘管損壞

原因：當限流電阻或短路限流電阻的晶閘管損壞時，變頻器內部的濾波電容就不能充電，造成欠壓故障。

對策：找到電阻或晶閘管損壞的原因（如電機頻繁起動，變頻器容量小和電機不匹配等），更換限流電阻或晶閘管。

3、同時工作或同時起動的變頻器過多

原因：當多臺變頻器同時起動或工作時，會造成電網電壓出現短暫的下降，當電壓下降持續時間超過變頻器允許的時間（一般變頻器都有一個允許壓降的短時間）時，就會造成變頻器的欠壓故障。

對策：盡量減少同時起動或工作的變頻器的臺數，變頻器輸入側加裝AC電抗器，實在不行就增加供電變壓器的容量。

4、外界或變頻器之間的干擾

原因：外界的干擾或變頻器間的互相干擾可能造成變頻器檢測電子線路非正常工作，導致變頻器的誤報警。

對策：增強變頻器的抗干擾能力，詳細見《變頻器有效的抗干擾措施》。

二、變頻器過電壓故障的原因：

1、對于無制動電阻及制動單元的變頻調速系統，在停機時可能出現過電壓

原因：主要原因是減速時間設定太短，造成停機時電機的轉速大于此時的轉速。

對策：增加減速時間或加裝制動電阻或制動單元。

2、對于有制動電阻及制動單元的變頻調速系統，在制動時出現過電壓

原因：制動電流設定太大或制動的時間太短，或制動加入的時間過早。

對策：減小制動電流或延長制動時間，降低加入制動時的頻率（在頻率降到更低時再加入制動）。

3、在變電所或供電線路中投入補償電容時，導致變頻器發生過電壓故障

原因：在投入補償電容時會引起電網出現尖峰電壓，導致變頻器過電壓故障。

對策：在變頻器輸入側加裝AC電抗器。

4、制動或減速時間過短

原因：當制動或減速時間過短時，電機反饋產生的大量能量會積聚在濾波電容上，從而造成變頻器過電壓。

對策：在滿足控制要求的條件事，適當增加或延長制動時間或減速時間。

5、雷電過電壓

原因：當發生雷電時，會造成電網產生高電壓，沖擊變頻器導致過電壓故障。

對策：同上，在在變頻器輸入側加裝AC電抗器，增強變頻器抗電壓變化的能力。

6、電源過電壓

原因：一般變頻器輸入電壓都允許一定程度的過電壓，但此允許的過電壓持續有一定的時間限制的，當過電壓持續一定的時間后，變頻器會過電壓報警。

對策：變頻器DC電壓上限值一般設定在電壓700V以上，相當于輸入AC電源電壓500V左右，比380V超過了30%以上，此種情況很少出現。對短時間的電源過電壓可以靠加裝AC電抗器來預防。

三、變頻器過熱故障原因：

1、周圍環境溫度過高

原因：變頻器內部是由無數個電子器件構成的，其工作時會產生大量的熱量，尤其是IGBT工作在高頻狀態下，產生的熱量會更多。如果環境溫度過高，也會導致變頻器內部元器件溫度過高，為保護變頻器內部電路，此時變頻器會報溫度高故障并停機。

對策：降低變頻器所在場所的溫度，如可以加裝空調或風扇等強制制冷措施。

2、變頻器通風不良

原因：如變頻器本身的風道堵塞或控制柜的風道被阻塞時，會影響變頻器內部的散熱，導致變頻器過熱報警。

對策：定期檢修變頻器，清除其風道的垃圾，順暢風道。

3、風扇卡阻或損壞

原因：變頻器風扇壞時，大量的熱量積聚在變頻器內部散不出去。

對策：更換風扇。

4、負載過重

原因：當變頻器所帶負載過重（小馬拉大車）時，會產生過大的電流，產生大量的熱量，有時變頻器也會過熱報警。

對策：減小負載或增加變頻器的容量。

四、變頻器過電流的原因：

1、電源電壓過高

2、變頻器輸出短路

3、V/F特性電壓提升太大

原因：如果V/F電壓提升太大，變頻器輸出頻率已經比較高了，而電機轉速還比較低（即電機轉速的變化滯后于變頻器頻率的變化），就會造成失速故障，導致變頻器過流故障。

對策：低速電壓提升要在實際中反復實驗，不要設置太大，否則會導致變頻器一起動就發生過流故障。

4、載波頻率設置太高

原因：當變頻器載波頻率設置比較高時，開關管的開關速率比較高，發熱量增加。此時，變頻器抵抗負載電流變化的能力減小，當負載電流增大時，變頻器就有可能過流跳閘。因此，當提高變頻器的載波頻率時，也應當適當降低變頻器的負荷電流。

對策：在滿足調速要求的前提下，降低變頻器的載波頻率。

5、起動加速時間太短

原因：變頻器輸出頻率的變化遠遠超過電機轉速的變化（失速），造成過電流故障。

對策：延長變頻器的加速時間。

6、負載突然增大

原因：負載突然增大時，電流也會隨之增大，當電流超過變頻器設定的過電流值時，為保護變頻器內部器件，會報“過電流”故障跳閘。

對策：分析負載突變的原因，如有可能，可以適當增大變頻器的容量。

7、傳動機構的機械慣性過大，電機的容量相對偏小

原因：當傳動機械慣性大時，電機容量又偏小，會（尤其在剛開始啟動時）出現“小馬拉大車”的現象，造成電機電流偏大，導致變頻器過流跳閘。

對策：對于大慣性負載，在保證電機和負載匹配的前提下，可適當提高變頻器低速啟動時的電壓提升，延長變頻器的加速時間等方法來防止變頻器過流故障的發生。

8、到某一特定速度時，突然發生過電流：

（1）干擾引起過電壓、過電流

（2）機械共振

9、變頻器與電機容量不匹配

10、變頻器內整流側或逆變側元件損壞。

原因：如斷路器和快速熔斷器都無反應，很可能是逆變管（IGBT）損壞。變頻器內部元件損壞或檢測和控制電路故障時，往往表現為變頻器一上電就“過電流”跳閘。

對策：更換元件。

11、變頻器電源側缺相、輸出斷線，電機內部故障及接地故障

對策：檢查電源及變頻器輸出線路，測量電機相間及相對地的絕緣電阻。

12、變頻器內部檢測電路故障

原因：檢測電路損壞導致變頻器顯示過電流報警，如：檢測電流的霍爾傳感器由于受溫度、濕度等環境因素的影響，工作點容易發生漂移，導致過電流報警。

對策：更換檢測元件。

五、變頻器控制電機時，電機發生機械振動的原因：

1、機械設備的堅固螺絲松動，改變了原來固有的振蕩頻率

原因：由于變頻器輸出中含有很大成份的高次諧波，當機械設備的堅固螺絲松動后，有可能引起機械設備的振動。

對策：堅固螺絲。

2、變頻器未設置“回避頻率”

原因：一般機械設備自身都有一個固定的振動頻率，為此，變頻器一般都有一個叫“回避頻率”的參數，避開此頻率。

對策：根據電機振動時變頻器的輸出頻率來設置“回避頻率”。

3、變頻器與電機間距離過遠

原因：當變頻器與電機距離較遠時，而載波頻率又較高時，電纜與大地間分布電容的影響增大，導致電機發生共振。

對策：加裝輸出電抗器，降低載波頻率。

4、無反饋矢量控制的變頻器工作頻率太低，當工作頻率低于6Hz時，會因運行不夠穩定面發生共振

5、變頻器三相輸出電壓不平衡

原因：三相電壓不平衡，使定子繞組產生的旋轉磁場變成橢圓形，引起轉矩不均衡贊成電機發生共振。

對策：變頻器三相電壓不平衡的原因有多個方面，具體見《變頻器不平衡輸出淺談》。

▲變頻器主線路接線圖

變頻器有效的抗干擾措施

在各種工業控制系統中，隨著變頻器等電力電子裝置的廣泛使用，系統的電磁干擾（EMI）日益嚴重，相應的抗干擾設計技術（即電磁兼容EMC）已經變得越來越重要。變頻器系統的干擾有時能直接造成系統的硬件損壞，有時雖不能損壞系統的硬件，但常使微處理器的系統程序運行失控，導致控制失靈，從而造成設備和生產事故。因此，如何提高系統的抗干擾能力和可靠性是自動化裝置研制和應用中不可忽視的重要內容，也是計算機控制技術應用和推廣的關鍵之一。談到變頻器的抗干擾問題，首先要了解干擾的來源、傳播方式，然后再針對這些干擾采取不同的措施。 

一、變頻器干擾的來源

首先是來自外部電網的干擾。電網中的諧波干擾主要通過變頻器的供電電源干擾變頻器。電網中存在大量諧波源如各種整流設備、交直流互換設備、電子電壓調整設備，非線性負載及照明設備等。這些負荷都使電網中的電壓、電流產生波形畸變，從而對電網中其它設備產生危害的干擾。

變頻器的供電電源受到來自被污染的交流電網的干擾后若不加處理，電網噪聲就會通過電網電源電路干擾變頻器。供電電源的干擾對變頻器主要有（1）過壓、欠壓、瞬時掉電（2）浪涌、跌落 （3）尖峰電壓脈沖 （4）射頻干擾。

1、 晶閘管換流設備對變頻器的干擾

當供電網絡內有容量較大的晶閘管換流設備時，由于晶閘管總是在每相半周期內的部分時間內導通，容易使網絡電壓出現凹口，波形嚴重失真。它使變頻器輸入側的整流電路有可能因出現較大的反向回復電壓而受到損害，從而導致輸入回路擊穿而燒毀。

2、 電力補償電容對變頻器的干擾

電力部門對用電單位的功率因數有一定的要求，為此，許多用戶都在變電所采用集中電容補償的方法來提高功率因數。在補償電容投入或切出的暫態過程中，網絡電壓有可能出現很高的峰值，其結果是可能使變頻器的整流二極管因承受過高的反向電壓而擊穿。

其次是變頻器自身對外部的干擾。變頻器的整流橋對電網來說是非線性負載，它所產生的諧波對同一電網的其它電子、電氣設備產生諧波干擾。另外變頻器的逆變器大多采用PWM技術，當工作于開關模式且作高速切換時，產生大量耦合性噪聲。因此變頻器對系統內其它的電子、電氣設備來說是一電磁干擾源。

變頻器的輸入和輸出電流中，都含有很多高次諧波成分。除了能構成電源無功損耗的較低次諧波外，還有許多頻率很高的諧波成分。它們將以各種方式把自己的能量傳播出去，形成對變頻器本身和其它設備的干擾信號。

（1）輸入電流的波形 變頻器的輸入側是二極管整流和電容濾波電路。顯然只有電源的線電壓UL大于電容器兩端的直流電壓UD時，整流橋中才有充電電流。因此，充電電流總是出現在電源電壓的振幅值附近，呈不連續的沖擊波形式。它具有很強的高次諧波成分。有關資料表明，輸入電流中的5次諧波和7次諧波的諧波分量是大的，分別是50HZ基波的80％和70％。 

（2）輸出電壓與電流的波形絕大多數變頻器的逆變橋都采用SPWM調制方式，其輸出電壓為占空比按正弦規律分布的系列矩形式形波；由于電動機定子繞組的電感性質，定子的電流十分接近于正弦波。但其中與載波頻率相等的諧波分量仍是較大的。

二、干擾信號的傳播方式

變頻器能產生功率較大的諧波，由于功率較大，對系統其它設備干擾性較強，其干擾途徑與一般電磁干擾途徑是一致的，主要分傳導（即電路耦合）、電磁輻射、感應耦合。具體為:首先對周圍的電子、電氣設備產生電磁輻射;其次對直接驅動的電動機產生電磁噪聲，使得電機鐵耗和銅耗增加;并傳導干擾到電源，通過配電網絡傳導給系統其它設備;后變頻器對相鄰的其它線路產生感應耦合，感應出干擾電壓或電流。同樣，系統內的干擾信號通過相同的途徑干擾變頻器的正常工作。

（1） 電路耦合方式 即通過電源網絡傳播。由于輸入電流為非正弦波，當變頻器的容量較大時，將使網絡電壓產生畸變，影響其他設備工工作，同時輸出端產生的傳導干擾使直接驅動的電機銅損、鐵損大幅增加，影響了電機的運轉特性。顯然，這是變頻器輸入電流干擾信號的主要傳播方式。

（2） 感應耦合方式 當變頻器的輸入電路或輸出電路與其他設備的電路挨得很近時，變頻器的高次諧波信號將通過感應的方式耦合到其他設備中去。感應的方式又有兩種：

a、電磁感應方式，這是電流干擾信號的主要方式；

b、靜電感應方式，這是電壓干擾信號的主要方式。

（3） 空中幅射方式 即以電磁波方式向空中幅射，這是頻率很高的諧波分量的主要傳播方式。

三、變頻調速系統的抗干擾對策

根據電磁性的基本原理，形成電磁干擾（EMI）須具備三要素:電磁干擾源、電磁干擾途徑、對電磁干擾敏感的系統。為防止干擾，可采用硬件抗干擾和軟件抗干擾。

其中，硬件抗干擾是應用措施系統基本和重要的抗干擾措施，一般從抗和防兩方面入手來抑制干擾，其總原則是抑制和消除干擾源、切斷干擾對系統的藕合通道、降低系統干擾信號的敏感性。具體措施在工程上可采用隔離、濾波、屏蔽、接地等方法。

1、所謂干擾的隔離，是指從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開來，使它們不發生電的聯系。在變頻調速傳動系統中，通常是電源和放大器電路之間電源線上采用隔離變壓器以免傳導干擾，電源隔離變壓器可應用噪聲隔離變壓器。

2、在系統線路中設置濾波器的作用是為了抑制干擾信號從變頻器通過電源線傳導干擾到電源從電動機。為減少電磁噪聲和損耗，在變頻器輸出側可設置輸出濾波器;為減少對電源干擾，可在變頻器輸入側設置輸入濾波器。若線路中有敏感電子設備，可在電源線上設置電源噪聲濾波器以免傳導干擾。

在變頻器的輸入和輸出電路中，除了上述較低的諧波成分外，還有許多頻率很高的諧波電流，它們將以各種方式把自己的能量傳播出去，形成對其他設備的干擾信號。濾波器就是用于削弱頻率較高的諧波分量的主要手段。根據使用位置的不同，可分為:

（1） 輸入濾波器 通常又有兩種：

    a、 線路濾波器 主要由電感線圈構成。它通過增大線路在高頻下的阻抗來削弱頻率較高的諧波電流。

    b、 輻射濾波器 主要由高頻電容器構成。它將吸收掉頻率很高的、具有輻射能量的諧波成分。

（2） 輸出濾波器 也由電感線圈構成。它可以有效地削弱輸出電流中的高次諧波成分。非但起到抗干擾的作用，且能削弱電動機中由高次諧波諧波電流引起的附加轉矩。對于變頻器輸出端的抗干擾措施，必須注意以下方面：

    a、 頻器的輸出端不允許接入電容器，以免在逆變管導通（關斷）瞬間，產生峰值很大的充電（或放電）電流，損害逆變管；

    b、 輸出濾波器由LC電路構成時，濾波器內接入電容器的一側，必須與電動機側相接。

3、 屏蔽干擾源是抑制干擾的有效的方法。通常變頻器本身用鐵殼屏蔽，不讓其電磁干擾泄漏;輸出線好用鋼管屏蔽，特別是以外部信號控制變頻器時，要求信號線盡可能短（一般為20m以內），且信號線采用雙芯屏蔽，并與主電路線（AC380V）及控制線（AC220V）*分離，決不能放于同一配管或線槽內，周圍電子敏感設備線路也要求屏蔽。為使屏蔽有效，屏蔽罩必須可靠接地。

4、正確的接地既可以使系統有效地抑制外來干擾，又能降低設備本身對外界的干擾。在實際應用系統中，由于系統電源零線（中線）、地線（保護接地、系統接地）不分、控制系統屏蔽地（控制信號屏蔽地和主電路導線屏蔽地）的混亂連接，大大降低了系統的穩定性和可靠性。

對于變頻器，主回路端子PE（E、G）的正確接地是提高變頻器抑制噪聲能力和減小變頻器干擾的重要手段，因此在實際應用中一定要非常重視。變頻器接地導線的截面積一般應不小于2.5mm2，長度控制在20m以內。建議變頻器的接地與其它動力設備接地點分開，不能共地。

5、采用電抗器

在變頻器的輸入電流中頻率較低的諧波分量（5次諧波、7次諧波、11次諧波、13次諧波等所）所占的比重是很高的，它們除了可能干擾其他設備的正常運行之外，還因為它們消耗了大量的無功功率，使線路的功率因數大為下降。在輸入電路內串入電抗器是抑制較低諧波電流的有效方法。根據接線位置的不同，主要有以下兩種：

（1） 電抗器 串聯在電源與變頻器的輸入側之間。其主要功能有：

       a、 通過抑制諧波電流，將功率因數提高至（0.75-0.85）；

       b、 削弱輸入電路中的浪涌電流對變頻器的沖擊；

       c、 削弱電源電壓不平衡的影響。

（2）直流電抗器 串聯在整流橋和濾波電容器之間。它的功能比較單一，就是削弱輸入電流中的高次諧波成分。但在提高功率因數方面比交流電抗器有效，可達0.95，并具有結構簡單、體積小等優點。

6、合理布線

對于通過感應方式傳播的干擾信號，可以通過合理布線的方式來削弱。具體方法有：

（1）設備的電源線和信號線應量遠離變頻器的輸入、輸出線；

（2） 其他設備的電源線和信號線應避免和變頻器的輸入、輸出線平行；

四、結論

通過對變頻器應用過程中干擾的來源和傳播途徑的分析，提出了解決這些問題的實際對策，隨著新技術和新理論不斷在變頻器上的應用，重視變頻器的EMC要求，已成為變頻調速傳動系統設計、應用必須面對的問題，也是變頻器應用和推廣的關鍵之一。

變頻器存在的這些問題有望通過變頻器本身的功能和補償來解決。工業現場和社會環境對變頻器的要求不斷提高，滿足實際需要的真正“綠色”變頻器也會不久面世。我們相信變頻器的EMC問題一定會得到有效解決。

通用變頻器選型規范

變頻器的正確選擇對于控制系統的正常運行是非常關鍵的。選擇變頻器時必須要充分了解變頻器所驅動的負載特性。人們在實踐中常將生產機械分為三種類型:恒轉矩負載、恒功率負載和風機、水泵負載。

恒轉矩負載：

負載轉矩ＴＬ與轉速ｎ無關，任何轉速下ＴＬ總保持恒定或基本恒定。例如傳送帶、攪拌機，擠壓機等摩擦類負載以及吊車、提升機等位能負載都屬于恒轉矩負載。

變頻器拖動恒轉矩性質的負載時，低速下的轉矩要足夠大，并且有足夠的過載能力。如果需要在低速下穩速運行，應該考慮標準異步電動機的散熱能力，避免電動機的溫升過高。

恒功率負載：

機床主軸和軋機、造紙機、塑料薄膜生產線中的卷取機、開卷機等要求的轉矩，大體與轉速成反比，這就是所謂的恒功率負載。負載的恒功率性質應該是就一定的速度變化范圍而言的。當速度很低時，受機械強度的限制，ＴＬ不可能無限增大，在低速下轉變為恒轉矩性質。負載的恒功率區和恒轉矩區對傳動方案的選擇有很大的影響。

電動機在恒磁通調速時，大容許輸出轉矩不變，屬于恒轉矩調速；而在弱磁調速時，大容許輸出轉矩與速度成反比，屬于恒功率調速。如果電動機的恒轉矩和恒功率調速的范圍與負載的恒轉矩和恒功率范圍相一致時，即所謂“匹配”的情況下，電動機的容量和變頻器的容量均小。

風機、泵類負載：

在各種風機、水泵、油泵中，隨葉輪的轉動，空氣或液體在一定的速度范圍內所產生的阻力大致與速度Ｎ的２次方成正比。隨著轉速的減小，轉速按轉速的２次方減小。這種負載所需的功率與速度的３次方成正比。當所需風量、流量減小時，利用變頻器通過調速的方式來調節風量、流量，可以大幅度地節約電能。由于高速時所需功率隨轉速增長過快，與速度的三次方成正比，所以通常不應使風機、泵類負載超工頻運行。

西門子公司可以提供不同類型的變頻器，用戶可以根據自己的實際工藝要求和運用場合選擇不同類型的變頻器。在選擇變頻器時因注意以下幾點注意事項：

１、根據負載特性選擇變頻器，如負載為恒轉矩負載需選擇ｓｉｅｍｅｎｓ ＭＭＶ／ＭＤＶ 變頻器，如負載為風機、泵類負載應選擇ｓｉｅｍｅｎｓ ＥＣＯ變頻器。

２、選擇變頻器時應以實際電機電流值作為變頻器選擇的依據，電機的額定功率只能作為參考。另外應充分考慮變頻器的輸出含有高次諧波，會造成電動機的功率因數和效率都會變壞。因此，用變頻器給電動機供電與用工頻電網供電相比較，電動機的電流增加１０％而溫升增加２０％左右。所以在選擇電動機和變頻器時，應考慮到這中情況，適當留有裕量，以防止溫升過高，影響電動機的使用壽命。

３、變頻器若要長電纜運行時，此時應該采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。所以變頻器應放大一檔選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

４、當變頻器用于控制并聯的幾臺電機時，一定要考慮變頻器到電動機的電纜的長度總和在變頻器的容許范圍內。如果超過規定值，要放大一檔或兩檔來選擇變頻器。另外在此種情況下，變頻器的控制方式只能為Ｖ／Ｆ控制方式，并且變頻器無法保護電動機的過流、過載保護，此時需在每臺電動機上加熔斷器來實現保護。

5、對于一些特殊的應用場合，如高環境溫度、高開關頻率、高海拔高度等，此時會引起變頻器的降容，變頻器需放大一檔選擇。

６、使用變頻器控制高速電機時，由于高速電動機的電抗小，高次諧波亦增加輸出電流值。因此，選擇用于高速電動機的變頻器時，應比普通電動機的變頻器稍大一些。

７、變頻器用于變極電動機時，應充分注意選擇變頻器的容量，使其大額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。另外，在運行中進行極數轉換時，應先停止電動機工作，否則會造成電動機空轉，惡劣時會造成變頻器損壞。

８、驅動防爆電動機時，變頻器沒有防爆構造，應將變頻器設置在危險場所之外。

９、使用變頻器驅動齒輪減速電動機時，使用范圍受到齒輪轉動部分潤滑方式的制約。潤滑油潤滑時，在低速范圍內沒有限制；在超過額定轉速以上的高速范圍內，有可能發生潤滑油用光的危險。因此，不要超過高轉速容許值。

10、變頻器驅動繞線轉子異步電動機時，大多是利用已有的電動機。繞線電動機與普通的鼠籠電動機相比，繞線電動機繞組的阻抗小。因此，容易發生由于紋波電流而引起的過電流跳閘現象，所以應選擇比通常容量稍大的變頻器。一般繞線電動機多用于飛輪力矩ＧＤ２較大的場合，在設定加減速時間時應多注意。

11、變頻器驅動同步電動機時，與工頻電源相比，降低輸出容量１０％～２０％，變頻器的連續輸出電流要大于同步電動機額定電流與同步牽入電流的標幺值的乘積。

12、對于壓縮機、振動機等轉矩波動大的負載和油壓泵等有峰值負載情況下，如果按照電動機的額定電流或功率值選擇變頻器的話，有可能發生因峰值電流使過電流保護動作現象。因此，應了解工頻運行情況，選擇比其大電流更大的額定輸出電流的變頻器。變頻器驅動潛水泵電動機時，因為潛水泵電動機的額定電流比通常電動機的額定電流大，所以選擇變頻器時，其額定電流要大于潛水泵電動機的額定電流。

13、當變頻器控制羅茨風機時，由于其起動電流很大，所以選擇變頻器時一定要注意變頻器的容量是否足夠大。

14、選擇變頻器時，一定要注意其防護等級是否與現場的情況相匹配。否則現場的灰塵、水汽會影響變頻器的長久運行。

15、單相電動機不適用變頻器驅動。

來源：技成培訓