Danfoss变频器系统在粘胶纤维生产线上的应用分析

当前，变频器控制的三相交流电机已成为所有自动加工设备的标准配置。适应生产工艺的多方面要求，尤其是在工业自动化控制应用上, 交流变频调速技术已经上升为工业自动化控制的主流。交流调速系统的性能已经可以和直流调速系统相匹敌,甚至可以超过直流系统。它采用的全数字控制方式，使信息处理能力大幅度地增强。同时它将实用经验和技巧不断地融入软件功能中，采用模拟控制方式无法实现的复杂控制在今天都已成为可能，使变频器的可靠性、可使用性、可维护性功能得以充实。由于变频器具有调速性能好、调速范围宽和运行效率高，使用操作方便，且宜于同其它设备接口等一系列优点，所以应用越来越广泛。多年来，我们在生产实际应用中不断学习，积累了一些Danfoss变频器的维护保养和维修经验。

一、应用

国内各企业使用的Danfoss变频器大部分是由国外引进生产线配套过来的。我公司引进的粘胶纤维生产线大量使用了Danfoss 公司的 VLT系列变频器， 其VVCPLUS控制原理的动态和静态性能都较优越,实现了全数字化的保护功能。常见的变频器端子功能及接线方式如图一。

端子接好线后，应将与此相关的参数进行设置。在实际应用中启动控制方式有以下几种:

1.将开关量输入端子18与12端相连接，主接触器K1闭合，变频器得电，输出电压按给定信号输出。主接触器K1断开，变频器失电。

2. 开关量输入端子18由光电耦合器或辅助继电器常开点控制。主接触器K1闭合，变频器得电，由于启动正转18端没有闭合，变频器没有输出，液晶显示屏有显示。当18端接通时，变频器按给定信号的大小输出。

3. 由光电耦合器或辅助继电器控制变频器启动端，用外部电位器作为电压给定进行调速。电位器可选用5KΩ精密多圈电位器。

4.变频器设置成LOCAL现场操作。将最小频率参数设定好，按控制面板START键，无需外部控制，变频器将按设定好的速度工作。

如需要反转，可将12、19端子连接，再将相应参数设置好。

二、维护保养

由于电子技术的快速发展，变频器改型换代速度也比较快，不断推出新型产品，性能和功能也不断提高。现在国内市场销售的变频器品牌比较多，如Danfoss、ABB、SIEMENS、GE、Schneider等等,虽然种类繁多，但功能及使用上却基本类似,总的讲其使用、维护保养及故障处理方法是基本相同的。在实际应用中，变频器受周围的温度、湿度、振动、粉尘、腐蚀性气体等环境条件的影响,其性能会有一些变化。如使用合理、维护得当,则能延长使用寿命,并减少因突然故障造成的生产损失。如果使用不当, 维护保养工作跟不上去，就会出现运行故障,导致变频器不能正常工作，甚至造成变频器过早的损坏，而影响生产设备的正常运行。因此日常维护与定期检查是必不可少的。

㈠.日常维护与检查:

对于连续运行的变频器，可以从外部目视检查运行状态。定期对变频器进行巡视检查,检查变频器运行时是否有异常现象。通常应作如下检查：

1.环境温度是否正常，要求在-10℃―+40℃范围内,以25℃左右为好。

2.变频器显示面板显示的输出电流、电压、频率等各种数据是否正常。

3.显示面板显示的字符是否清楚，是否缺少字符。

4.用测温仪器检测变频器是否过热,是否有异味。

5.变频器风扇运转是否正常,有无异响，散热风道是否通畅。

6.变频器运行中是否有故障报警显示。

7.检查变频器交流输入电压是否超过最大值。极限是418V（380V×1.1），如果主电路外加输入电压超过极限,即使变频器没运行也会对变频器线路板造成损坏。

㈡．定期检查:

我们利用每年一次的大修时间,将重点放在变频器日常运行时无法检查的部位。

1.作定期检查时，操作前必须切断电源,变频器停电后待操作面板电源指示灯熄灭后，等待4分钟(变频器的容量越大,等待时间越长,最长为15分钟)使得主电路直流滤波电容器充分放电,用万用表确认电容器放电完后,再进行操作。

2.将变频器控制板、主板拆下，用毛刷、吸尘器清扫变频器线路板及内部IGBT模块、输入输出电抗器等部位。线路板脏污的地方，应用棉布沾上酒精或中性化学剂擦除。

3.检查变频器内部导线绝缘是否有腐蚀过热的痕迹及变色、或破损等。

4.变频器由于振动、温度变化等影响，螺丝等紧固部件往往松动，应将所有螺丝全部紧固一遍。

5.检查输入输出电抗器、变压器等是否过热,变色或有异味。

6.检查中间直流回路滤波电解电容器小凸肩(安全阀)是否漲出,外表面是否有裂纹、漏液、膨胀等。一般情况下滤波电容器使用周期大约为5年,检查周期最长为一年,接近寿命时最好为半年。电容器的容量可用数字电容表测量,当容量下降到额定容量的80%以下时，应予更换。

7.检查冷却风扇运行是否完好,如有问题进行更换。冷却风扇的寿命受限于轴承,根据变频器运行情况需要2―3年更换一次风扇或轴承。检查时如发现异常声音、异常振动，同样需要更换。

8.检查变频器绝缘电阻是否在正常范围内(所有端子与接地端子)，注意不能用兆欧表对线路板进行测量，否则会损坏线路板的电子元器件。

9. 将变频器的R、S、T端子和电源端电缆断开，U、V、W端子和电机端电缆断开，用兆欧表测量每相导线之间以及每相导线与保护接地之间的绝缘电阻是否符合要求，正常时应大于1MΩ。

10.变频器在检修完毕投入运行前，应带电机空载试运行几分钟，并校对电机的旋转方向。

㈢．变频器本身的保护:

变频器本身具有各种保护功能,如:负载侧接地保护、短路保护、电流限制、逆变器过热、过载等，其自诊断功能、报警警告功能也特别完善。了解这些功能对于正确使用变频器及故障查找是非常重要的。

故障记录 :

故障码代表故障出现的原因。手动或自动初始化后,故障记录复位。如不初始化,故障记录最多可记录8个故障码。

三、故障判断及处理

我公司Danfoss变频器在使用中因受环境条件等因素的影响而陆续产生一些故障现象,在维修过程中我们积累了一些故障判断和处理经验。当变频器出现故障时,保护功能动作，变频器立即跳闸，电机由运行状态到停止，报警指示红色发光二极管变亮,液晶显示部分提示报警信息代码或故障内容。这时可以根据信息代码来分析判断变频器的故障范围,如果是软性故障,可将变频器进行断电复位。如还不能恢复正常,只能采用手动或自动初始化，初始化正常后按照参数表重新将数据输入设定。这样，变频器就可以在故障较轻的情况下恢复正常使用。若经以上操作后变频器仍不正常,就要根据故障现象来检查变频器损坏的部位,更换元器件或电路板。故障查找时必须按变频器的提示顺序进行。

1.故障代码14,提示为直流电源故障,则三相整流桥模块可能击穿短路或开路。

2.故障代码01,提示逆变器故障,则IGBT模块可能击穿短路，IGBT模块短路主回路熔断器也将熔断。

3.故障代码05,提示接地故障,可用兆欧表检查电机绕组、电缆绝缘是否损坏。

4.如出现无输出电流信号、主接触器不吸合等,则可能功率板损坏。

5.如出现跳闸锁定逆变时间、电流限制、频率显示不稳定等,则为控制板损坏。

6.如输出无法控制,启动后频率一直升到最大值或主电流波动大,则为继电器板损坏。

生产运行表明,粘胶纤维生产现场含硫化氢的腐蚀性气体会给变频器电路板的电子元器件带来相当危害，我们通过给电气控制室送正压新鲜风来改善环境条件，并采用乐泰电子线路板用喷涂胶，对变频器电路板表面作防腐涂层处理,有效地降低了变频器的故障率,提高了使用寿命。

在更换线路板时必须注意，一定要戴好接地手环，以防人体的静电对线路板造成损坏。如没有接地手环，在更换线路板时可用手摸一下变频器金属外壳，使人体的静电通过变频器外壳放掉（其金属外壳导静电）。

四、元器件好坏的简易测试

在维修过程中，根据故障情况要用数字万用表来检测电子元器件的好坏，如测量不正确就很可能导致误判断，这将给维修工作造成困难。下面介绍元器件好坏的判断方法：

1.三相整流桥模块检测:

将数字万用表拨到二极管测试档，用红、黑两表笔先后测R、S、T相与P、N极之间的正反向二极管特性,来检查判断整流桥是否完好。所测的正反向特性相差越大越好；如正反向为零,说明所检测的一相已被击穿短路;如正反向均为无穷大, 说明所检测的一相已经断路。整流桥模块只要有一相损坏,就应更换。

2、逆变器IGBT模块检测:

将数字万用表拨到二极管测试档,测试IGBT模块c1 e1、c2 e2之间以及栅极G与 e1、 e2之间正反向二极管特性,来判断IGBT模块是否完好。

以六相模块为例。将负载侧U、V、W相的导线拆除,使用二极管测试档，红表笔接P(集电极c1)，黑表笔依次測U、V、W，万用表显示数值为最大；将表笔反过来，黑表笔接P，红表笔測U、V、W，万用表显示数值为400左右。再将红表笔接N（发射极e2），黑表笔測U、V、W，万用表显示数值为400左右；黑表笔接P，红表笔測U、V、W，万用表显示数值为最大。各相之间的正反向特性应相同，若出现差别说明IGBT模块性能变差，应予更换。IGBT模块损坏时,只有击穿短路情况出现。

红、黑两表笔分别测栅极G与发射极E之间的正反向特性, 万用表两次所测的数值都为最大，这时可判定IGBT模块门极正常。如果有数值显示,则门极性能变差，此模块应更换。当正反向测试结果为零时,说明所检测的一相门极已被击穿短路。门极损坏时电路板保护门极的稳压管也将击穿损坏。

此外，二极管、三极管及电容器的测量方法在一般电子专业书籍中可查阅，本文不再作介绍。