变频器故障原因分析论文

摘要：根据某风电场多年的运行经验，本文总结了风力发电机组变频器系统常见故障，通过对常见故障分析，旨在为同类型变流器故障处理提供参考与借鉴，并提供相应的日常维护方法。以下是小编精心整理的《变频器故障原因分析论文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

变频器故障原因分析论文 篇1：

6kV高压凝泵变频器故障原因分析

摘要：目前，6kV高压变频器已经在电机拖动机械调速系统中得到广泛应用，高压变频器的使用大幅度提高了电机运行效率，但高压变频结构复杂、维护难度大，是广大设备用户面对的一大难题。文章通过一例6kV高压凝泵变频器故障原因分析，从现场设备故障情况分析变频器的故障起因，从而找到故障的处理办法。

关键词：高压变频器；凝泵变频器；变频器故障；电机拖动；机械调速系统 文献标识码：A

1 事件经过

2014年12月21日07∶33∶39，1号机组1A修1A凝泵变频器完成后设备试运过程中1A凝泵变频器发“轻故障”、“重故障”报警，1A凝结水泵变频器跳闸，联锁备用凝泵变频器启动正常。

经现场检查设备情况，发现着火起始处为1A凝结水泵变频器，1A凝泵变频器A相功率柜A1、A2模块故障着火，导致A1、A2功率模块动力电缆接线处短路烧毁、A3受到不同程度损坏；B相功率单元柜因与A相功率单元柜距离较近受损，B相功率单元柜B1、B2功率单元也受到损坏。变频器室内其余两台变频器（1B、1C凝结水泵变频器）正常完好。设备损坏情况：A相功率单元柜A1、A2功率单元烧毁、A3单元损坏、A1、A2、A3功率单元连接光纤、控制电缆及附件元器件烧毁、功率单元连接电缆受到高温灼伤，B相功率单元受到高温灼伤，B相功率单元柜B1、B2、B3功率单元及其控制附件元器件损坏。

2 故障分析

2.1 参数分析

图1所示为1A凝泵变频器故障前后的运行电流趋势，在故障发生前，运行电流一直非常平稳，没有缓慢上升或下降的趋势。单从运行参数来看，本次故障应为突发故障。

图1 1A凝泵变频器运行电流趋势图（来源SIS系统）

2.2 动作情况分析

故障前状态：时间：07∶33∶36，1A凝结水泵变频器运行电流I：85.0375A、变频器运行频率F（转速反馈）1274.1063r/min、变频器重故障报警状态：0（无报警）、轻故障报警状态：0（无报警）。结合运行参数判断：变频器运行正常，变频器电流、频率均在正常范围内，无“重故障”、“轻故障”报警。

故障时状态：时间：07∶33∶39，1A凝结水泵变频器运行电流发生变化，电流I由85.0375A迅速减小至0.791A、变频器运行频率F（转速反馈）由1274.1063r/min减小至8.4915r/min，持续时间3s，变频器重故障报警状态：1（报警）、轻故障报警状态：1（报警）。07∶33∶39，DCS发停止指令，变频器停止。结合运行参数判断：变频器检测到故障时，发“重故障”、“轻故障”报警，DCS联锁停机，变频器故障保护动作联锁正确动作。

图2 1A凝泵变频器故障记录图（来源SIS系统）

2.3 设备检查

对受影响的6台功率单元进行了解体检查，其中A1、A2单元受损较为严重，其余四台从外观上检查未见异常。将变频器解体后的内部情况如下图3所示，从图中可以看出，故障点集中在两个位置，交流进线熔断器和直流侧的IGBT，且A1、A2的故障现象相同。

图3

3 原因分析

根据故障点的情况分析，可能存在以下三种可能：

3.1 熔断器质量问题

A1功率单元熔断器炸裂或者漏砂，烧熔物掉落引起A1和A2单元交流母排相间及相对外壳短路拉弧，由于功率单元体设计为外壳不接地，而作为直流负极回路，短路后交流电就窜入了直流系统，引起直流系统过电压，IGBT炸裂。在这种情况下，由于从图1已可看出，故障前电流未有上升且远小于额定值，如果熔断器炸裂，则熔断器存在质量问题。

3.2 IGBT质量问题

IGBT故障炸裂后拉弧，引起直流系统短路，进一步导致交流输入侧过流，进线电缆与交流母排的搭接面过热，最终熔断器炸裂。

3.3 模块老化或变频器保护电路损坏，不能有效地保护模块

变频器运行中，如果一台功率单元发生故障，由于运行水泵与电机之间转动惯量大，将发生能量突然倒滞，造成强过流、强过压，如果变频器保护不及时将使多个单元的IGBT同时烧毁。

4 预防措施

第一，运行中的高压变频器的工作环境温度，宜在15℃～40℃之间，移相变压器的最高工作温度不能超过130℃。尤其夏季温度较高时，应加强变频器安装场地的通风散热。

第二，高压变频器柜门上的防尘滤网通常每半月应清扫一次，如工作环境灰尘较多，清扫间隔还应根据实际情况缩短，确保周围空气中不含有过量的尘埃，酸、盐、腐蚀性及爆炸性气体。

第三，变频器冷却风扇运行3年应定期更换。

第四，变频器运行中，应随时监视负载运行情况，出现不正常情况应及时采取措施直至停机。

第五，变频器长时间运行，停运后应检查变频器内部电缆间的连接可靠及变频器柜内所有接地应可靠，接地点无生锈。所有电气连接的紧固性，查看各个回路是否有异常的放电痕迹，是否有怪味、变色，裂纹、破损等现象。

第六，变频器长时间停机后恢复运行，应使用2500V兆欧表测量变频器（包括移相变压器、旁通柜主回路）绝缘，功率单元二次回路用500V摇表检查。测试绝缘合格后，才能启动变频器。

第七，变频器长时间备用，应做好防潮、防尘措施，且温度控制在15℃～40℃之间，有条件的应定期进行通电检查。

第八，每次维护变频器后，要认真检查有无遗漏的螺丝及导线等，防止小金属物品造成变频器短路事故。特别是对电气回路进行较大改动后，确保电气连接线的连接正确、可靠，防止“反送电”事故的发生。

第九，变频器投入运行后，根据运行实际需要及厂家技术更新应进行优化，如凝结水泵变频器冷却方式、功率单元加装过电压吸收电容、优化凝结水泵变频器起停方式等，有效降低变频器的故障频率。

第十，建议变频器生产厂家收集该批次产品故障原因，将发现问题及时与其他用户沟通，如在其他单位运行中发现的问题（类似功率单元爆炸着火问题），对产品更新换代或升级改造避免类似事件重复发生。

第十一，优化高压变频器设备运行操作流程：停运变频器时，必须先给出变频器停机指令，禁止直接断开变频器输入6kV开关电源，防止操作过压造成变频器

损坏。

第十二，国产电子产品本身使用寿命较短，加强对变频器运行情况监测，设备寿命到期后坚决更换。

参考文献

[1] 设备厂家资料说明书及维护手册[S].

作者简介：周治民（1974-），男，贵州人，广东惠州平海发电厂有限公司电气助理工程师。

（责任编辑：蒋建华）

作者：周治民

变频器故障原因分析论文 篇2：

风电机组变频器故障原因分析及日常维护

摘要：根据某风电场多年的运行经验，本文总结了风力发电机组变频器系统常见故障，通过对常见故障分析，旨在为同类型变流器故障处理提供参考与借鉴，并提供相应的日常维护方法。

关键词：变频器;故障分析;波形分析;维护

引言

社会经济与科技的发展，推动了我国风电领域的蓬勃發展，对于风力发电机组而言，变频器在其中的整体可用性中起着非常重要的作用。根据云南某风电场多年的运行经验，本文就风力发电机组变频器系统常见故障展开分析，并通过有针对性的维护降低变频器故障率，提高风力发电机组的可靠性。

1、变频器作用及工作原理

在双馈风力发电机中，双馈变流器通过对转子提供低频交流励磁电源，使发电机不但定子能向电网馈电，转子也能够吸收或向电网供电即能实现电能的双向流动，同时使其既能调节无功功率，也能调节有功功率。双馈电机交流励磁用双PWM变换器是由两个背靠背连接的PWM变换器构成的交-直交（AC-DC-AC）变换器，靠近电网一侧的称为网侧变换器，靠近双馈电机转子一侧的称为转子侧变换器。

2、变频器常见故障分析

某风电场风力发电机组为联合动力1.5MW机型，采用ABB、日立两种变频器。

（1）编码器类故障。故障现象为变频器报出“电流越限类”故障，每次报出电流越限故障的相序不同，相序随机报出。同时变频器功率模块运行声音不正常，会断断续续产生很大的“轰轰”声，声音越大电流越大。通过采集故障数据波形发现编码器波形异常，如图1所示。

编码器锯齿波形发生缺失，位置数据丢失。由于变频器在坐标变换等控制中需要编码器给的角度信号，如果信号出现问题将导致变频器3/2及2/3变换控制发生错误而报出故障。

（2）并网类故障。日立变频器并网时报出“同步故障”，由于同步时定子电压与网侧电压幅值差在5%以上报出此故障。同步时波形如图2所示。

通过图2波形可以看出，发电机定子电压与电网电压的幅值相差过大（实际在8%），随后对变频器转子电流监视发现U相电流（图3）异常，由于转子电流需要参与变频器的控制，电流漂动太大严重影响变频器PWM输出控制。随后检查发现转子U相电流霍尔传感器阻值异常并进行了更换。

（3）预充电类故障。现场故障现象为日立变频器预充电后88S接触器吸合，直流母线电压达到150V后立即故障停机。现场检查网侧电抗、电容、预充电电阻均无问题，随后对网侧模块进行检查，驱动板电压在11V左右（日立变频器驱动板通常在11V左右），判断驱动板无异常。随后对网侧模块IGBT上的并联二极管进行测量，发现两个模块各有一个并联二极管损坏。后续有一台为LVRT上的并联二极管损坏，同样出现直流母线电压达到150V后立即故障停机的现象。

3、变频器维护

风电场需定期对变频器进行除尘，重点是电气控制柜，变频器散热底座、变频器主线接线端子排、变频器下进风口、上出风口是否积尘或因积尘过多而堵塞。变频器因本身散热要求通风量大，故运行一定时间以后，表面积尘十分严重，须定期清洁除尘;同时需仔细检查交、直流母排有无变形、腐蚀、氧化，母排连接处螺丝有无松脱，各安装固定点处坚固螺丝有无松脱，固定用绝缘片或绝缘柱有无老化开裂或变形，如有应及时更换，重新紧固;对已发生变形的母排须校正后重新安装。电气控制柜内风扇运行及转动是否正常，停机时，用手转动，观察轴承有无卡死或杂音，必要时更换轴承或维修;中间直流回路中的电容器有无漏液，外壳有无膨胀、鼓泡或变形，对不符合要求的电容进行更换，对新电容或长期闲置未使用的电容，更换前须对其进行钝化处理。滤波电容的使用周期一般为5年;对整流、逆变部分的二极管、IGBT用万用表进行电气检测，测定其正向、反向电阻值，并在事先制定好的表格内认真做好记录，看各极间阻值是否正常;仔细检查端子排有无老化、松脱，是否存在短路隐性故障，各连接线连接是否牢固，线皮有无破损，各电路板接插头接插是否牢固。

4、结语

变频器作为风力发电机组运行过程中的重要系统，对风力发电机的安全运行至关重要。随着运行时间的增加变频器故障逐渐增加，变频器波形为我们精准查找故障提高了可靠依据，定期对变频器进行维护是保证其安全稳定运行的基本保证。

（作者单位：云南龙源风力发电有限公司）

作者：徐校

变频器故障原因分析论文 篇3：

海上平台中压变频器重故障原因分析及预防

[摘    要]某海上平台油气外输系统中压电机驱动系统选用了施耐德公司生产的中压变频调速驱动。中压变频器从2015年投运后基本没有发生过重故障事件，但从2019年底开始陆续出现重故障停机事件，导致平台混输泵关停，从而导致油田生产关停，严重影响了油田的正常安全生产。文章对中压变频器系统的结构、工作原理、重故障原因分析及预防措施等进行了介绍，提出了通过定期维护降低中压变频器的故障率，以提高油田油气外输系统的稳定性，保证油田的正常生产。

[關键词]油气混输;中压变频器;重故障;预防

Cause Analysis and Prevention of Heavy Failure of Medium Voltage Inverter on Offshore Platform

Ding De-sheng

1 ATV1200系列中压变频调速系统的结构及工作原理

1.1 变频调速器系统的结构

ATV1200系列中压变频调速系统采用功率单元串联技术解决器件耐压问题，多级串联PWM信号移相后叠加，减少了输出侧谐波、降低输出电压的dV/dT;通过电流多重化技术减少对电网反馈的谐波，减小对电网的谐波污染;主控制器采用数字信号处理器、可编程门阵列为核心，配合数据采集单元、单元控制器和光纤通信回路以及可编程逻辑控制器（PLC）构成控制系统。

ATV1200系列中压变频调速系统分成必选组件及可选组件。必选组件如图1所示。标准配置组件如下。

（1）变压器柜。装有移相整流变压器，为各个功率单元提供交流输入电压。

（2）功率柜。装有模块化设计的多个功率单元级联式的逆变主回路，向电机提供逆变后的可调电压。

（3）控制柜。装有主控部件，控制变频调速系统的工作并处理采集获得的数据，具备人机界面各类数据通信接口和现场控制系统接口功能。

1.2 变频调速系统的工作原理

ATV1200系列中压变频调速系统的结构如图2所示，由移相变压器、功率单元和控制器组成。6.3 kV系列有18个功率单元，每6个功率单元串联构成一相（图中每相只画了5个功率单元）;图2为6.3 kV系列变频器的典型结构图。

输入侧由移相变压器给每个单元供电，移相变压器的副边绕组分为三组。根据电压等级和单元串联级数，一般由24、30、36、48、54脉冲系列等构成多级移相叠加的整流方式，可以大大改善网侧的电流波形，使其负载下的网侧功率因数接近1。无需任何功率因数补偿、谐波抑制装置。

另外，由于变压器副边绕组的独立性，使每个功率单元的主回路相对独立，类似常规低压变频器，便于采用现有的成熟技术。

每个功率单元结构上完全一致，可以互换（备件种类单一），其电路结构示意见图3，为基本的交—直—交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制。

参见图2和图3，输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电，通过对每个单元的PWM波形进行重组，可得到阶梯PWM波形。这种波形正弦度好，dV/dT小，可减少对电缆和电机的绝缘损坏，无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电机不需要降额使用，可直接用于普通电机。

2 重故障原因分析

混输泵A/B泵中压变频器从2015年投运至2019年底，期间没有出现过变频器重故障事件，一直运行较稳定。但从2019年底A/B泵中压变频器陆续出现重故障停机事件，查看报警记录均为“驱动故障/光纤故障”，更换相应的报警功率单元，故障消除，变频器能正常运行。因此可以确定均为功率单元故障导致变频器报“重故障”。变频器功率单元故障的可能原因如下。

（1）用户现场电网质量（包括电压波动、电网谐波;负载波动：重载启动、甩负载等）可能导致电网电压、电流突变等情况。

（2）用户现场环境存在滤网堵塞、风道不畅等散热异常情况，导致设备环境温度过高，导致功率单元电子元器件故障损坏。

（3）变频器在停机、待机后设备受潮，导致功率单元上电子元器件受潮腐蚀损坏。

（4）功率单元电气元器件自然老化及自身质量问题。

根据故障的可能原因逐一进行排查：

（1）对电网质量进行排查。使用专用测量仪器对电网电压进行监测检测，电网电压比较稳定、电网谐波在允许的范围内。同时甩开电机负载对变频器进行空载测试，检测功率单元的输入及不同频率下的输出电压，均正常。因此可以排除电网质量的问题。

（2）中压变频器安装在平台中层主配电间内，配电间内安装有4台10P的分体空调，使室内温度常年保持在28℃左右，湿度常年保持在26%左右，不存在变频器停机、待机环境潮湿设备受潮腐蚀问题。

（3）对变频器通风散热系统进行排查，变压器柜及功率模块柜的散热风机均正常，但是发现功率柜的进风口滤网积尘较多，造成滤网堵塞，从而使功率柜通风散热差，导致内部环境温度过高，功率单元长时间处于高温下运行，加速了内部电气元器件的老化，从而缩短电气元器件的使用寿命。检修人员随即对脏堵滤网进行了清洁，但是在滤网清洁后变频器仍有重故障停机事件。由于电气元器件的老化是不可逆现象，改善运行环境只能做到减缓失效发生的速度，无法避免故障的再次发生，这也解释了为什么在清洁进风口滤网后，变频器还是发生了重故障停机事件。如需彻底解决变频器重故障事件的再次发生，需要整体更换功率单元或对内部的单元控制板、驱动板进行更换。

3 故障预防措施

从现场使用情况及询问其他兄弟油田使用情况来看，施耐德ATV1200系列中壓变频器的故障率还是比较低的，很多故障是可以通过采取一定的措施来进行预防的。

3.1 人员培训及注意事项

（1）ATV1200系列中压变频器是一种技术含量较高的产品，需要对维护人员进行专业的培训工作。预防出现误操作导致设备损坏和人员伤亡事件。

（2）检测电机及动力电缆绝缘时，需要把动力电缆和变频器断开连接后再测量电机或动力电缆的绝缘，否则绝缘设备的高压会损坏变频器。

（3）定期检查变频器的接地情况，对损坏或松动的接地线要及时进行修复或紧固。

（4）变频器维护前需要断开主电源并隔离上锁，至少需要等待5min，待直流回路电容器充分放电后才能进行作业。

（5）变频器调试完成后已对相关参数进行设定，在运行中不能随意改变变频器的设定参数，如因故障检修等原因需改变参数设定时，需要专业技术人员来完成。

3.2 定期维护保养

3.2.1 变频器积尘处理及进风口滤网清洁

中压变频器对温度、湿度、粉尘的要求相对较高，需要根据变频器的实际运行状况做好变频器的积尘处理。变频器的绝缘间隙允许有少量干燥的尘埃，但必须避免导电性尘埃的出现。在变频器维护过程中，可以选择洁净、干燥的布擦拭柜子的所有表面。并定期把功率单元模块进行拆卸，使用洁净电器清洁器对内部电路板及元器件进行深度清洁。

变频器各柜体的滤网应每半个月左右清洁一次，保证功率单元的良好通风与散热。此时间可根据现场环境情况做适当调整。

3.2.2 更换功率单元的电容板

由于电容使用寿命都有一定周期，厂家建议运行6～8年左右需要对功率单元内部电容板进行更换。油田故障功率单元模块送回厂家进行维修检测时，发现电容板电容值都有不同程度的下降，需要做好年度维修计划更换电容板。

3.2.3 冷却风扇的维护及更换

对于空冷型变频器需要定期对柜体冷却风扇进行维护保养，对于可维护的风机根据相关规范定期更换风机的轴承，对于免维护的风机根据维护手册及相关规范定期更换新风机，从而保证变频器的稳定可靠运行。

4 结束语

油田混输泵变频器发生重故障停机事件后，能快速查找出故障点，并采取有效的措施进行处理，是提高设备运行效率的关键，更重要的是保证油田的正常安全生产，减少停产损失。这对变频器维护人员提出了更高的要求，因此需要加强变频器维护人员的培训，让他们掌握中压变频器的工作原理、结构及维护检修过程中的注意事项。此外还需要为变频器创造良好的运行环境，避免变频器在高温、高湿度及粉尘聚集的环境下运行，保证变频器稳定高效的运行。

参考文献

[1] 仲明振，赵相宾高压变频器应用手册[M].北京：机械工业出版社，2009.

作者：丁德胜